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El museo en casa: Biomarcadores

El museo en casa: Biomarcadores

Biomarcadores para diagnóstico y tratamiento de cáncer

Un marcador tumoral o biomarcador de cáncer, es una medida objetiva y evaluable que nos indica información sobre procesos biológicos, patológicos o respuestas farmacológicas a un tratamiento. Este biomarcador puede ser producido por el propio tumor, o por el cuerpo en respuesta al mismo. Además pueden ser medidos mediante análisis genético, proteómicos, o sustancias celulares o moleculares que se encuentran en mayor o menor cantidad de lo normal en sangre, orina o tejidos del paciente.

Un biomarcador ideal sería aquel que tuviera un 100% de sensibilidad y especificidad. ¿Qué quiere decir esto? Que este biomarcador sería capaz dar positivo para todas aquellas personas con cáncer; y negativo, para todas aquellas que no lo tuvieran, sin cometer un solo error. Pero esto es “la perfección hecha biomarcador”, en la realidad, cuanto más baja es la sensibilidad, más personas con cáncer serían detectadas. Y cuanta más baja la especificidad, más personas que no tienen cáncer, darían positivo en la prueba.

¿Qué es lo que ocurre en la actualidad? Lamentablemente ninguno de los biomarcadores descubiertos o estudiados hoy día tienen una sensibilidad o especificidad del 100%. Por ejemplo: el PSA (antígeno específico para la detección de cáncer de próstata) tiene una sensibilidad alta, cercana al 90%, pero sólo un 25% aproximadamente de especificidad. Esto se traduce en que muchos hombres tienen que pasar por un proceso de biopsia y no se les detecta cáncer de próstata. Otro ejemplo es el biomarcador tumoral sérico utilizado para la detección de cáncer de mama, aquí la sensibilidad es de un 23%, muy baja; mientras que la especificidad es un poco más alta, cercana al 70%, por lo que este biomarcador solo serviría para el seguimiento de estadíos avanzados del cáncer o casos de recurrencia del mismo. Otros dos parámetros que son el valor predictivo positivo (PPV de sus siglas en inglés) y valor predictivo negativo (NPV); que son los valores que nos indican que una prueba positiva en cáncer realmente tenga cáncer, y una prueba negativa en cáncer, realmente no tenga cáncer, respectivamente.

Tanto PPV, y en menor medida NPV, están afectados por la presencia de la enfermedad en cuestión en la población. Por tanto, según los parámetros definidos anteriormente, para una determinada sensibilidad y especificidad, a mayor presencia en la población, mayor será el valor de PPV.

Y, ¿qué utilidad tendrían estos biomarcadores? Según su utilidad servirían para diferentes propósitos: 1) La detección temprana del cáncer. 2) El diagnóstico de su presencia o ausencia. 3) Su pronóstico, es decir, la probabilidad de supervivencia del propio paciente, la detección de fenotipos más agresivos del cáncer o la determinación de su comportamiento. 4) Para predecir si un tratamiento es efectivo o monitorizar su efectividad. 5) Para identificar dianas moleculares de nuevos tratamientos donde la expresión de los propios marcadores se ve afectada.

Finalmente el estudio de biomarcadores para el diagnóstico y tratamiento del cáncer nos permite la reducción de costes de las primeras fases de ensayos clínicos; pueden ayudarnos a definir mejor la propia enfermedad y usar terapias más específicas; y finalmente, nos permite tratar a los pacientes en base a marcadores moleculares y no como tradicionalmente se viene haciendo, en cuanto a sus síntomas.

Biomarcadores en el monitoreo ambiental

El seguimiento de variables físico-químicas para el monitoreo ambiental ha sido lo común a la hora de realizar estudios medioambientales, y ocasionalmente se incorporaban variables biológicas. El problema que nos encontramos en estos estudios es que las variables físico-químicas nos ofrecían información de los niveles de contaminación ambiental, pero no de los efectos de estos contaminantes sobre los sistemas biológicos. Hay casos donde estos análisis físico-químicos no significan que estas sustancias contaminantes estuvieran disponibles para los sistemas biológicos o fueran las causantes de los daños o efectos medibles producidos en los sistemas biológicos. Además, los sistemas biológicos no están afectados por un sólo contaminante, sino que pueden estar afectados por una mezcla con diferente disponibilidad o toxicidad, y que pueden estar actuando de forma aditiva, antagonista o sinérgica.

¿Y cuál es el objetivo final del monitoreo ambiental? Proteger los sistemas biológicos y/o ecológicos, por lo que es necesario no solo estudiar las variables físico-químicas sino también los efectos biológicos, lo cual ha llevado a un cambio del monitoreo del contaminante al monitoreo del efecto en los sistemas biológicos.

Hoy, cambios temporales y espaciales de sistemas o parámetros biológicos sirven para justificar cambios en la calidad o condiciones ambientales. Muchas veces una especie se convierte en bioindicadora de la calidad medioambiental: una especie de centinela, que nos permite saber cómo está el medio ambiente con su presencia o ausencia. Aunque en este caso vamos a hablar de biomarcadores.

Según la Academia Nacional de Ciencias (EE.UU.) un biomarcador es una variación inducida xenobióticamente (variaciones provocadas artificialmente por la actividad humana) en componentes o procesos celulares o bioquímicos, estructuras o funciones que se pueden medir en un sistema biológico. Es decir en este caso, los biomarcadores es el lugar donde termina un contaminante causando un efecto ecotoxicológico sobre un organismo vivo.

El biomarcador puede ser considerado como una respuesta molecular, bioquímica o fisiológica en el sistema biológico. También puede ser una sustancia que se bioacumula en el organismo. Algunos investigadores toman la acumulación del contaminante a nivel de organismo, población, comunidad o ecosistema, lo que se asemejaría más a la definición de especie bioindicadora.

Explicando de otro modo, cuanto menor sea el nivel de organización biológica, más simple, rápido, específico, fácil de determinar y menor coste tiene uso del biomarcador.  Por contra, cuanto mayor es el nivel de organización biológica, más nos acercamos a la definición de bioindicador y mayor relevancia tiene para el monitoreo medioambiental.

Entonces, ¿para qué sirven los biomarcadores ambientales? Pueden predecir qué podría ocurrir cuando los contaminantes lleguen a un ambiente particular. O qué ocurriría en el ecosistema si la exposición es prolongada. Finalmente nos podríamos anticipar a los efectos que se producirían a un nivel poblacional, de comunidad o incluso a nivel de ecosistema.

¿Qué ocurre cuando los biomarcadores son medidos a niveles subcelulares? Aunque son más fáciles de medir y más baratos, a veces no nos permiten extrapolar los resultados a nivel de población o comunidad, aunque sí una temprana alarma ante posibles problemas medioambientales, ya que los primeros cambios en los organismos, ocurren a niveles subcelulares, que crecen en complejidad conforme el problema se agrava.

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Autor Francisco Gálvez Prada

Licenciado en Biología. Socio fundador del Centro de Investigación y Desarrollo de Recursos Científicos - BioScripts. CEO en IguannaWeb y CTO en Hidden Nature.


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La hibridación in situ permite encontrar determinadas secuencias de ADN o ARN que sirvan como biomarcadores de cáncer

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Los biomarcadores del cáncer
Por Víctor Pérez Asuaje

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