Biología de sistemas en el desarrollo médico

Prácticamente cada día aparecen noticias de un aparente avance contra el cáncer, enfermedades infecciosas, o condiciones metabólicas como la diabetes, pero estos rara vez se traducen en terapias efectivas o medicamentos, e incluso cuando lo hacen en el ámbito del desarrollo clínico tardan generalmente más de una década en implementarse. Una de las razones es que la investigación médica se lleva a cabo en grupos muy fragmentados, centrados en determinados itinerarios o componentes específicos, en los cuales el proceso para comprobar su funcionalidad y eficacia son largas y costosas. La disciplina de la biología de sistemas representa un intento de unir a la comunidad de investigación médica detrás de un enfoque común para la comprensión y la modelización de las complejas interacciones humanas, lo que produciría una forma eficaz y más rápida en el desarrollo de medicamentos y tratamientos contra enfermedades.

Europa se encuentra ahora en la vanguardia de este creciente movimiento que reúne a una serie de disciplinas, incluyendo las matemáticas, la física, ingeniería, estadística, bioinformática, así como todas las disciplinas que se ocupan de los genes, proteínas, y las vías biológicas. A principios de este año, los principales especialistas en biología de sistemas se reunieron en una importante conferencia organizada conjuntamente por la Fundación Europea de la Ciencia y la Universidad de Barcelona, en la cual proporcionaron una instantánea de los progresos actuales y una hoja de ruta para futuras investigaciones.

La conferencia proporcionó una plataforma para dirigir y acelerar otros programas en curso en el que las nuevas herramientas de la biología de sistemas se aplican en áreas específicas de la medicina, en particular la iniciativa SBMS (biología de sistemas para luchar contra el síndrome metabólico). El síndrome metabólico es el término empleado para describir las diversas condiciones que pueden conducir a enfermedades como la diabetes de tipo 2 cuando las células del organismo desarrollan resistencia contra la insulina, alterando la regulación de los niveles de glucosa en sangre. El objetivo del SBMS es entender el funcionamiento de las moléculas y células que subyacen en los sistemas con factores de riesgo asociados con diversas enfermedades derivadas de síndrome metabólico, mediante el estudio de ellos de forma genérica, en lugar de centrarse en los componentes específicos, aun cuando estos parecen desempeñar un papel central.

Sin embargo, el reto de la biología de sistemas en su conjunto es la integración de los distintos componentes del cuerpo en muy diferentes escalas de tiempo y tamaño, sin ser desbordados por la inmensa cantidad de datos, o modelos computacionales que son imposibles de manejar por su complejidad, de acuerdo con lo comentado por Roel van Driel, especialista en biología de sistemas en la Universidad de Amsterdam, y co-coordinador de la conferencia de la FSE, así como jefe de la iniciativa SBMS. El gran problema en la investigación médica radica en la duplicación de esfuerzos y, en particular, en la creación de grandes conjuntos de datos que son difíciles de compartir entre los proyectos, según Roel van Driel, quien además nos comentaba: “La biología tiene la necesidad convertirse en una gran ciencia, sobre la base de un marco más fuerte y más analítico, más como la física. El problema no es sólo la escasez de financiación en la investigación médica, sino también en la fragmentación en muchos pequeños proyectos”.

De hecho, la biología ya ha tenido un programa a gran escala que se centró en la colaboración entre los muchos proyectos en todo el mundo, denominado el “Proyecto del Genoma Humano” de la década de 1990. Esto dio lugar a un mapa del código genético común en todos los seres humanos, aunque no de todas las variaciones, o alelos, que dan lugar a las diferencias individuales. De hecho, el proyecto del genoma ha dado sólo información limitada acerca de los genes y lo que hacen, y mucho menos la forma en que están regulados e interactúan en diferentes órganos y vías metabólicas. Ese es el mayor reto de la biología de sistemas, para poder desglosar los sistemas de gestión y conocer las conexiones entre sí para hacer predicciones tales como el efecto de un ser humano ante un nuevo medicamento.

Estos sistemas se examinaron en la conferencia de la FSE, en el que también destacó el progreso logrado en las importantes relaciones con el ámbito de la biología sintética, y el soporte de la ingeniería de organismos, como por ejemplo las bacterias, para crear nuevos “sistemas” capaces de fabricar medicamentos más eficaces.