Investigadores del Indicasat AIP y UTP diseñan prototipos para tratar malaria con nueva tecnología

Por: Violeta Villar Liste | Tamara Del Moral de Senacyt

Un prototipo de uso ambulatorio y dos dispositivos portátiles, son hasta ahora parte de los logros físicos de un anhelo a favor de la salud pública que inició en el año 2008 y de lo cual se conversó en el Café Científico de la Senacyt

Investigadores del Centro de Biología Celular y Molecular de Enfermedades (CBCME) del Instituto de Investigaciones Científicas y Servicios de Alta Tecnología de Panamá (Indicasat-AIP) y de la Universidad Tecnológica de Panamá (UTP) trabajan en la optimización de prototipos experimentales con el fin de crear equipos destinados a tratar la malaria con el uso de energía de microondas.

Un prototipo de uso ambulatorio y dos dispositivos portátiles, son hasta ahora parte de los logros físicos de un anhelo a favor de la salud pública que inició en el año 2008 y de lo cual se conversó en el Café Científico organizado por la Secretaría Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación (Senacyt), titulado en esta oportunidad, Nuevos Paradigmas en la Lucha contra la Malaria, con el apoyo de investigadores del  CBCME  del Indicasat AIP.

La Dra. Carmenza Spadafora, con base en estudios previos, considerable probable que “perturbar” al parásito de la malaria con el uso del electromagnetismo podría ayudar a dar respuestas a la enfermedad como alternativa a los medicamentos.

Ocurre que en 2008 la Fundación Bill y Melinda Gates lanza la fase I de los proyectos Exploration.

El Dr. José A. Stoute, mentor de la Dra. Carmenza Spadafora, quien es coordinadora del Centro de Biología Celular y Molecular de Enfermedades (CBCMe), del Indicasat AIP, la invita a presentar una propuesta.

La Dra. Spadafora participa en al concurso de la Fundación Bill y Melinda Gates con este innovador método para curar la malaria y gana los fondos, inicio de una larga y fructífera investigación cuyos avances más recientes los publicó la revista Frontiers: Científicos panameños esperan cambiar el paradigma de la cura de la malaria

Las microondas pueden matar los parásitos de la malaria de forma no térmica, título traducido de la versión en inglés del artículo publicado en Frontiers, resume la esencia de un proyecto a favor de la salud global.

La pasión y convicción desde la ciencia de la Dra. Spadafora integra a la iniciativa a la Dra. Lorena Coronado, quien es parte activa y fundamental al buscar nuevas estrategias para enfrentar una enfermedad que solo en Panamá, de acuerdo con las cifras del Ministerio de Salud, cerró la semana epidemiológica No 30 (del domingo 23 de julio al sábado 29 de julio) con 28 nuevos casos de malaria y un acumulado en el transcurso de 2023, de 6,376 casos.

“La malaria (o paludismo) es una enfermedad causada por un parásito Plasmodium, el cual es trasmitido por la picadura de un mosquito infectado. Sólo el género anófeles del mosquito transmite la malaria. Los síntomas de esta enfermedad pueden incluir fiebre, vómito y/o dolor de cabeza. La forma clásica de manifestación en el organismo es fiebre, sudoración y escalofríos, que aparecen 10 a 15 días después de la picadura del mosquito«, define la Organización Panamericana de la Salud (OPS).

Lo cierto es que la investigación de Frontiers determinó que los aplicadores in vitro generaron condiciones para que la energía de microondas (MW) matara a más del 90% de los parásitos, “no por un efecto térmico sino a través de una muerte celular programada, inducida por energía de MW, que no parece afectar las líneas celulares de los mamíferos”.

“El estudio refiere que es el Plasmodium falciparum el parásito responsable de una enfermedad más severa y de la mayoría de los fallecimientos a nivel mundial. Este parásito tiene en su interior hemozoína, la cual se puede definir como un desecho con propiedades  paramagnéticas. Se hipotetiza que la radiación, al actuar sobre la hemozoína,  inhibe el crecimiento del parásito sin causar daño al mamífero que aloja al parásito”.

Luego de demostrar que esta intervención con campos electromagnéticos produce cambios de temperatura, sin riesgo de quemadura, y que en general “las microondas se pueden manipular para matar el parásito de la malaria de forma no térmica sin afectar aparentemente a las células normales o los organismos vivos”, el paso siguiente ha sido mejorar los prototipos que de manera ambulatoria, y portátil, harán cierta esta terapia.

La Dra. Spadafora lo compara de manera sencilla como llevar contigo una especie de celular, cuyo mecanismo haría posible neutralizar al parásito y curar al paciente quien, además, al devolver el aparato, impulsará un sistema sostenible y equitativo.

Este razonamiento también entusiasmó a los ingenieros. Expertos en procesamiento de señales biológicas y bioingeniería como el Dr. Rolando Gittens (por el Indicasat AIP) o al Dr. Alejandro Vong Chong, de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Tecnológica de Panamá (UTP), cuyas líneas de investigación son robótica, automatización e inteligencia artificial.

Es el Dr. Vong Chong el tutor académico de Esteban Rúa, estudiante del último año de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la UTP y pasante del CBCME del Indicasat AIP, cuya tesis consiste en miniaturizar el sistema de radiación empleado por la Dra. Spadafora y su equipo en la investigación y lograr un dispositivo compacto y de bajo costo.

Con sus conocimientos de Ingeniería, y ahora de Biología, y un entusiasmo a prueba de pesimistas, Esteban Rúa explica cómo lograron diseñar un equipo de uso ambulatorio, un primer prototipo portátil y un segundo equipo de mayor potencia que perfeccionan para ser usado en las pruebas en vivo en ratones hasta lograr llevar el procedimiento a seres humanos.

Durante el uso en laboratorio, con un tiempo de irradiación de 45 minutos, han logrado con estos dispositivos un porcentaje de inhibición del parásito del 92%.

A la fecha existe en curso una solicitud de patente para proteger la invención tecnológica, lo cual incluye desde los estudios iniciales hasta los nuevos desarrollos que cursan en los laboratorios de Indicasat AIP con apoyo de la UTP.

Importar un equipo de este tipo podría costar entre $20,000 y $28,000. Este esfuerzo, hecho en Panamá, alcanzaría un costo por unidad de $400, con un rendimiento sostenible por su posibilidad de ser usado varias veces.

Café científico mostró nuevos paradigmas

Durante el Café Científico Nuevos Paradigmas en la Lucha contra la Malaria, intervinieron la Dra. Lorena Coronado, miembro del Sistema Nacional de Investigación (SNI),  el Dr. Ricardo  Correa, biotecnólogo egresado del programa de doctorado de  la Universidad Acharya Nagarjuna, India, quien se ha incorporado recientemente al Indicasat luego de trabajar como investigador postdoctoral en el grupo de biología cardiovascular en el International Center for Genetic Engineering and Biotechnology de Italia; y la Dra. Carmenza Spadafora, bioquímica y bióloga molecular, quien cuenta con  más de 50 artículos científicos sobre su trabajo sobre parásitos que infectan a humanos, y descubrimiento de fármacos de productos naturales.

Los Investigadores presentaron los avances de investigación en la búsqueda de una cura para la malaria, incluyendo el uso de las tecnologías disponibles aplicadas para controlar al parásito responsable de esta enfermedad.

Entre otros hallazgos, el equipo ha encontrado que con haces de luces pueden atrapar a los parásitos para estudiarlos a profundidad; que la energía electromagnética los desestabiliza y las nanopartículas térmicas permiten alumbrar organelos dentro del parásito. 

En la última década, el Dr. Ricardo Correa ha estado investigado sobre las vesículas extracelulares en la malaria y, principalmente identificado los posibles mecanismos de comunicación intracelular, usos terapéuticos y de diagnóstico.

Por su parte la Dra. Lorena Coronado, galardonada con el premio de L’Oreal-Unesco “Por las Mujeres en la Ciencia” en 2018, por su proyecto Diseño y prueba de aplicadores in vitro para el uso de energía electromagnética contra el parásito de la malaria, se refirió en esta oportunidad a la tecnología de pinzas ópticas, la cual le permite estudiar los cambios biomecánicos en las membranas de las células infectadas con el parásito de la malaria el P. falciparum, y cómo estos cambios están relacionados con la invasión del parásito y al desarrollo de la enfermedad, lo cual podría usarse como una estrategia de cribado para diferentes antimaláricos. Estas pinzas ópticas son únicas en la región.

La Dra. Carmenza Spadafora, quien fue nombrada por la empresa 3M como una de las “25 Mujeres de la Ciencia en América Latina”, mostró los avances de sus líneas de investigación, incluyendo el tratamiento de malaria con microondas, la bioprospección para búsqueda de antiparasitarios, las señales de comunicación y vesículas extracelulares de los parásitos de la malaria, receptores en el eritrocito humano de invasión del parásito P. falciparum y la aplicación de biosensores moleculares.

Por: Violeta Villar Liste | Tamara Del Moral de Senacyt