En el momento en el que un paciente enfermo de cáncer se ha de someter a quimioterapia, la dosis a dispensarle en la mayoría de medicamentos se calcula en función del tamaño corporal del paciente. Estos parámetros se estiman en función la altura y el peso del paciente en una ecuación que data de 1916 y que se formuló a partir de datos de sólo nueve pacientes. Por ello, esta dosificación, en los tiempos modernos, puede pecar de simplista, al no ponderar otros factores y puede hacer que los pacientes reciban demasiado o muy poco medicamento.
El riesgo de un mal cálculo en la dosis puede conllevar que algunos pacientes experimenten toxicidad evitable o beneficios insuficientes de la quimioterapia que reciben. En esta línea, para que la dosificación de la quimioterapia sea más precisa, los ingenieros del MIT han ideado un enfoque alternativo al actual que facilita personalizar la dosis. El sistema puesto en marcha por el centro formativo norteamericano mide la cantidad de fármaco en el organismo y estas mediciones se introducen en un controlador que puede ajustar la velocidad de infusión en consecuencia.
Los propios investigadores del proyecto tienen confianza en que permita reducir los medicamentos de quimioterapia a consumir por el paciente
Con este nuevo enfoque se lograría paliar las diferencias en la farmacocinética de los fármacos causadas por la composición corporal, la composición genética, la toxicidad inducida por la quimioterapia de los órganos que metabolizan los fármacos, las interacciones con otros medicamentos que se toman y los alimentos consumidos, y las fluctuaciones circadianas en las enzimas responsables de romper el metabolismo. Además, los propios investigadores del proyecto tienen confianza en que permita reducir los medicamentos de quimioterapia a consumir por el paciente.
En este sentido, Giovanni Traverso, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT, gastroenterólogo del Hospital Brigham and Women's y autor principal del estudio, considera que "reconocer los avances en nuestra comprensión de cómo se metabolizan los medicamentos y aplicar herramientas de ingeniería para facilitar la dosificación personalizada puede ayudar a transformar la seguridad y eficacia de muchos medicamentos".
MONITORIZACIÓN CONSTANTE
Para su investigación, el equipo del MIT se centró en el fármaco 5-fluorouracilo, que se utiliza para tratar el cáncer colorrectal, entre otros. Un medicamento generalmente se infunde durante un período de 46 horas y cuya dosis se determina mediante la superficie corporal estimada. Sin embargo, Louis DeRidder, candidato a doctorado en el programa de Ingeniería Médica y Física Médica dentro del Programa Harvard-MIT en Ciencias y Tecnología de la Salud, advierte que “personas con la misma superficie corporal y a las que se les aplica una dosis idéntica, podrían tener alturas y pesos muy diferentes, así como masas musculares o genéticas que difieran entre sí”.
Los investigadores del MIT han desarrollado la monitorización de los fármacos en tiempo real que facilita ajustar automáticamente la velocidad de infusión del fármaco de quimioterapia y mantener la dosis dentro del rango
Otro factor que puede alterar la cantidad de fármaco en el torrente sanguíneo en un momento dado son las fluctuaciones circadianas de una enzima llamada dihidropirimidina deshidrogenasa (DPD), que descompone el 5-fluorouracilo. “Al observar a un paciente, puede tener ciclos de tratamiento con una toxicidad mínima y luego tener un ciclo con una toxicidad miserable. Algo cambió en la forma en que ese paciente metabolizaba la quimioterapia de un ciclo al siguiente. Nuestra dosificación anticuada no logra capturar ese cambio y los pacientes sufren como resultado”, dice Douglas Rubinson, oncólogo clínico del Dana-Farber Cancer Institute.
Una forma de intentar contrarrestar la variabilidad en la farmacocinética de la quimioterapia es una estrategia llamada monitorización terapéutica del fármaco, en la que el paciente toma una muestra de sangre al final de cada ciclo de tratamiento. Sobre esta idea, los investigadores del MIT han desarrollado la monitorización de los fármacos en tiempo real que facilita ajustar automáticamente la velocidad de infusión del fármaco de quimioterapia y mantener la dosis dentro del rango objetivo en el que el fármaco es efectivo y no tóxico.
"Lo que hemos desarrollado es un sistema donde se puede medir constantemente la concentración del fármaco y ajustar la velocidad de infusión en consecuencia"
El nuevo sistema de circuito cerrado que diseñaron, conocido como CLAUDIA, permite la personalización de la dosis del fármaco de manera que tenga en cuenta también los cambios del ritmo circadiano en los niveles de las enzimas que metabolizan los fármacos, así como cualquier cambio en la farmacocinética del paciente desde su último tratamiento, como la toxicidad inducida por la quimioterapia en los órganos que metabolizan las drogas. "Lo que hemos desarrollado es un sistema donde se puede medir constantemente la concentración del fármaco y ajustar la velocidad de infusión en consecuencia, para mantener la concentración del fármaco dentro de la ventana terapéutica", afirma DeRidder.
En pruebas con animales, los investigadores realizaron manualmente cada paso del proceso, utilizando equipos disponibles en el mercado, pero ahora planean trabajar en la automatización de cada paso para que la monitorización y el ajuste de la dosis se puedan realizar sin ninguna intervención humana. "Prevemos un futuro en el que seremos capaces de utilizar CLAUDIA para cualquier fármaco que tenga las propiedades farmacocinéticas adecuadas y sea detectable con HPLC-MS, lo que permitirá personalizar la dosificación de muchos fármacos diferentes", augura DeRidder.