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El Centro Moffitt para la investigación del Cáncer, en Florida, no es, para nada, un hospital oncológico convencional. Mientras que en las primeras plantas los pacientes pasan visita con sus médicos o reciben una nueva sesión de quimioterapia, en la parte superior del edificio, científicos de disciplinas muy diversas, desde expertos en evolución a físicos, bioinformáticos o matemáticos, trazan ecuaciones en pizarras para tratar de anticipar cuál será la evolución de los tumores y dar con la mejor estrategia para detenerlos. Es, de hecho, una de las escasas instituciones del planeta que cuenta con un departamento de oncología matemática integrada.
En el Centro Moffitt se han basado en la teoría de la evolución para dar con un enfoque de tratamiento novedoso para el cáncer
En este sentido, una de las ideas más novedosas surgidas de esta unidad se basa en la teoría de la evolución para solventar uno de los principales desafíos de la terapia oncológica, las resistencias que generan las células cancerosas a los fármacos. Así, en lugar de la opción habitual de administrar la máxima dosis de tratamiento posible, lo que elimina las células sensibles a la terapia y deja a aquellas que son resistentes vía libre para dividirse, multiplicarse, regenerar el tumor e incluso emigrar a otros tejidos y órganos, el matemático Alexander Anderson, al frente de esta singular unidad, y su equipo han propuesto una terapia adaptativa. Esta terapia consiste en administrar al paciente la cantidad mínima de tratamiento necesaria para reducir el tumor a un nivel controlable.
Por el momento, han probado esta aproximación en tumores de ovario, mama y melanoma, y han comprobado que logra prolongar el tiempo libre de avance del cáncer al menos 10 meses. Además, se reduce en más de un 50% la cantidad de tratamiento administrado, lo que conlleva menos efectos secundarios y mayor calidad de vida para el paciente.
“No se trata de erradicar el tumor, sino de controlarlo”, resumió Anderson durante las recientes jornadas de inauguración del Barcelona Collaboratorium for Modelling and Predictive Biology, una especie de coworking científico, impulsado por el Centre de Regulació Genòmica (CRG) y el Instituto Europeo de Biología Molecular (EMBL) de Barcelona, cuyo objetivo es impulsar la biología del futuro.
Para James Sharpe, investigador Icrea al frente del EMBL Barcelona y uno de los impulsores de este Collaboratium, Anderson con su teoría adaptativa es un ejemplo de la biología del futuro o generativa, que está llamada a revolucionar la ciencia en este siglo XXI. “Se trata de buscar nuevas aproximaciones teóricas radicalmente distintas a cómo enfrentarse a un problema”, señala Sharpe.
Desde que hace 70 años se descubriera la estructura de la doble hélice del ADN, se han producido avances espectaculares en el ámbito de las ciencias de la vida, como por ejemplo la secuenciación del genoma humano y de muchos otros organismos, que han permitido ir estableciendo asociaciones entre, por ejemplo, determinadas mutaciones y algunas enfermedades.
Sin embargo, y a diferencia de lo que ocurre en otros ámbitos, a pesar de contar con terabytes de información biológica, sigue resultando muy complicado extraer patrones de esos datos que expliquen el funcionamiento de los sistemas biológicos, desde sus unidades más simples, como las proteínas o las células, a ecosistemas. Comprender esos patrones abriría la puerta a dar con nuevos tratamientos y curas, en el caso de las enfermedades, o a poder modificar microorganismos para que fabricaran bioplásticos o degradaran químicos en aguas contaminadas.
“Nuestro conocimiento actual es muy simplista y no nos permite responder por el momento a qué pasará si hay esta o aquella mutación o ante tal situación. Para ello hacen falta nuevos marcos teóricos, nuevas aproximaciones”, considera la física Mafalda Dias, al frente del grupo de biología computacional y genómica de la salud en el CRG.
En este sentido, grupos de investigación en todo el mundo trabajan ya para, precisamente, dar una vuelta de tuerca a la situación y empezar a utilizar el conocimiento generado por la biología molecular durante todas estas décadas para obtener esos patrones de funcionamiento que permitan predecir y crear o modificar la biología para ponerla a nuestro servicio. Para ello, utilizan herramientas de inteligencia artificial y de supercomputación.
De la misma manera que los meteorólogos estudian los patrones climáticos y emplean ecuaciones para predecir las corrientes de aire y las leyes físicas para anticipar hacia dónde se desplazará un huracán; los biólogos quieren ser capaces de predecir cómo se comportará una proteína a partir de la secuencia de aminoácidos que la conforman. Algo así como averiguar para qué sirve una máquina y cómo se comportará a partir de la lista de las piezas que la conforman.
“Entender y predecir la biología tendrá un enorme impacto en muchos ámbitos. Podremos diseñar sistemas biológicos útiles, desde proteínas individuales a células o tejidos para reemplazar órganos, pero también para optimizar cualquier proceso y producto que los seres humanos consumimos, desde tejidos, a comida o combustibles limpios y seguros”, destaca el también investigador Icrea Ben Lehner, coordinador del programa de biología de sistemas del CRG, que remacha: “la transformación de la biología molecular en una ciencia de ingeniería predictiva será el avance tecnológico más importante de este siglo”, remacha este biólogo.
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