Medmol  
Fibao Una perspectiva molecular en medicina
REVISIÓN
Factores medioambientales y enfermedad
Prevención
Etiopatogenia
Diagnóstico
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Fecha de Publicación: 18-10-2007 Última actualización : 24-10-2007
Resumen
La mayoría de las enfermedades crónicas se producen por la combinación de factores genéticos predisponentes y de factores ambientales. Mientras que los estudios a escala genómica de polimorfismos genéticos asociados a enfermedad y las técnicas de genotipado han experimentado importantes avances se hace imprescindible un avance paralelo en biosensores ambientales para poder estudiar la interacción de los factores genéticos con los medioambientales en la producción de enfermedades. Nuevos sistemas de medición que basados en nanotecnología o tecnología “lab-on-a-chip” y que aprovechen las posibilidades de integración que ofrecen los grandes avances en tecnologías de la información permitirán avanzar en esta dirección. La mejor forma de minimizar el riesgo a padecer enfermedades no es re-ingenierizar los genes de cada individuo sino modificar su entorno medioambiental evitando de forma personalizada los factores que más perjudican a cada uno.
Introducción
Animación que simboliza la importancia de los factores genéticos y las sustancias tóxicas del medioambiente en la salud de la población.
La etiología de la mayoría de las enfermedades crónicas humanas como el asma, la arterioesclerosis o el cáncer es compleja ya que participan una combinación de factores genéticos y ambientales que interactúan entre sí durante horas, días, meses o años. Hasta ahora las ciencias del medioambiente y la Genética han sido disciplinas que han evolucionado independientemente. Investigadores del medioambiente han detectado condiciones ambientales adversas que provocan enfermedades como puede ser el caso de la leucemia producida por benceno mientras que genetistas han descubierto factores genéticos que influyen en enfermedades altamente hereditarias como la fibrosis quística. Se han descubierto variaciones genéticas asociadas a la degeneración macular relacionada con la edad, la diabetes tipo 2 y el cáncer de próstata. Sin embargo parece claro que la mejor forma de minimizar el riesgo de la gente con susceptibilidad a enfermedades no es re-ingenierizar sus genes sino modificar su entorno medioambiental. El éxito del tratamiento únicamente mediante dieta de la fenil-cetonuria es un claro ejemplo de esta idea. Necesitamos saber cómo interactúan los factores genéticos con los medioambientales y cómo en algunos casos alteran el organismo de los individuos produciendo enfermedad. Necesitamos saber qué circunstancias medioambientales debe evitar cada individuo según sus características genéticas para mantenerse sano. Así polimorfismos en la proteína de membrana de macrófagos CD14 y el receptor TLR4 involucrado en la respuesta inmune innata son importantes en el padecimiento de asma inducido por endotoxina pero no en otros tipos de asma.
Estado actual
La animación muestra cómo se contruye un receptor artificial de tipo MIP(molecularly imprinted polymers). Los MIPs podrían usarse para detectar anticuerpos, enzimas, tejidos o células.
En los últimos años se han identificado muchas variantes genéticas asociadas a enfermedades comunes. El consorcio denominado HapMap ha proporcionado un mapa de variantes genéticas humanas. En los últimos 5 años las tecnologías de genotipado han experimentado un avance dramático haciendo descender su costo en más de 2 órdenes de magnitud. Sin embargo no se ha producido un avance paralelo en los métodos de medida de exposición a factores medioambientales. Además frente al estado básicamente estable de los factores genéticos los factores ambientales son continuamente cambiantes. Otro factor que complica el análisis de la contribución del medioambiente a la aparición de enfermedad es que puede haber un tiempo largo entre la exposición a un factor y la aparición de un efecto relacionado con ella. Existen algunos métodos estandarizados para medir la cantidad de toxinas naturales y tóxicos sintéticos que existen en muestras humanas peor ninguno de estos protocolos da información sobre el tiempo de exposición o la respuesta del individuo. Tratemos de imaginar que lleváramos un sensor personal por el que nuestro médico de familia pudiese saber en cada visita a que sustancias habíamos estado expuestos, o que sensores en la ropa alertaran a los asmáticos de los niveles altos de contaminación o de polen o que a la hora de comer las personas con susceptibilidad a enfermedad cardiaca dispusieran de un aparatito para medir la cantidad de grasas saturadas de su plato de comida. Recientes avances tecnológicos en el diseño de sofisticados sensores en dispositivos informáticos hacen pensar que todo esto es posible. Avances en nanotecnología, nanoingeniería, diagnóstico médico y biodefensa pueden adaptarse para la medición de exposición a riesgos medioambientales. Receptores artificiales de tipo MIPs (molecularly imprinted polymers) podrían usarse para detectar anticuerpos, enzimas, tejidos o células. Estos sensores podrían ser capaces de captar continuamente los datos sin necesidad de que se enviasen a un laboratorio y serían pequeños y fáciles de llevar y de poner en funcionamiento. La parte informática sería muy sofisticada ya que deberían manejar la gran cantidad de datos complejos y el formato de los datos debería permitir la integración con datos de otros individuos. Un importante esfuerzo en estandarización e interoperabilidad de los datos permitiría hacer estudios realmente útiles que seguro descubrirían nuevas vías de intervención personalizada frente a factores ambientales nocivos.
Conclusiones
Imagen simbólica sobre contaminación y enfermedad
Recientemente el NIH ha lanzado la iniciativa Genes, Medioambiente y Salud (GEI : Genes, Environment and Health Initiative). Su primer objetivo es desarrollar nuevas herramientas y biomarcadores no invasivos para monitorizar la exposición individual a riesgos ambientales que interactuando con factores genéticos produzcan el desarrollo de enfermedad. Para poder valorar realmente la importancia predictiva de estas medidas de exposición es necesario que esta tecnología se aplique a gran escala. Para ello será necesaria la participación de la comunidad científica, técnica y empresarial. Existe una amplia gama de potenciales aplicaciones para ser usadas como sensores como los microsistemas basados en células, o los sistemas basados en la tecnología “lab-on-a-chip” pero es necesario definir los factores medioambientales más importantes a medir para elegir la tecnología más adecuada y fabricar los sensores. Estrategias a corto plazo deberían seleccionar objetivos concretos y construir aparatos sensores que tuvieran un panel integrado de biomarcadores para factores de riesgo prioritarios como pesticidas, disolventes orgánicos, colesterol y metales pesados.
Estrategias a más largo plazo deberían enfocarse a tecnologías como “lab-on-a-chip” o en nanotecnología o sistemas avanzados de marcaje y visualización (imaging) que tengan capacidad de detección concurrente de diversos factores, y cuantificación de factores con referenciación geoespacial y captura en tiempo real. Todos estos avances necesitan la participación de campos altamente especializados y un conocimiento interdisciplinar que vaya creando las bases de una nueva área de conocimiento: la genómica medioambiental. Todos estos avances exigen desarrollar repositorios públicos que integren todos los datos relacionados con exposición a factores de riesgo medioambientales. Será necesaria una sólida infraestructura bioinformática para almacenar, integrar y analizar todos estos datos.
Se espera que la genómica medioambiental permita prevenir la enfermedad de forma personalizada y mejorar la salud de los individuos y de sus descendientes.
Vínculos externos de interés
Bibliografía