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Ordenadores para descifrar la vida

Bajo este título, el doctor Alfonso Valencia del Centro Nacional de Biotecnología del Centro Superior de Investigaciones Científicas (CNB-CSIC) realizó una conferencia en Barcelona sobre los retos y problemas de la Biología Molecular para desarrollar las bases de una farmacogenómica o farmacología a la carta. La secuenciación final del genoma humano, que podría hacerse pública este año, es el primer paso hacia una nueva generación de fármacos.

Tras la secuenciación del Genoma Humano, todavía queda un largo camino hasta conseguir el desarrollo de fármacos efectivos con el nuevo concepto de farmacogenómica. Ésta permitirá en el futuro, como afirma el doctor Valencia del CNB-CSIC, personalizar el perfil de un fármaco y su dosis según el grupo de población al que pertenezca el paciente, el cual se podría determinar "tomando una sencilla y rápida muestra de sangre en la propia farmacia". Hasta que llegue ese momento faltan muchos años de trabajo. Es la carrera de la Biotecnología tras el salto conseguido con la secuenciación del Genoma Humano, que podría hacerse pública este mismo año.

El avance desde la primera secuenciación de la bacteria Helicobacter Pylori hasta la del Genoma Humano, pasando por la de la bacteria Escheriquia Coli, el de la planta Arabidopsis Thaliana y el del ratón común "sólo tiene un paralelismo posible" afirma el doctor Valencia, "el del descubrimiento de los planetas del sistema solar". Pero la cantidad de nueva información encontrada ha generado un nuevo problema: los datos crecen de forma exponencial y superan la capacidad de cálculo disponible, a la vez que hacen faltan expertos con los suficientes conocimientos de informática y biología para manejarlos.

Este fue el tema de la conferencia que este especialista realizó en Barcelona, aprovechando el marco de la exposición 'Gente y Genes' en la Residencia de Investigadores del CSIC.

Secuenciación, estructura y función de las proteínas

Actualmente, multitud de equipos de expertos de todo el mundo trabajan en las diferentes áreas del proceso. Estas fases son la secuenciación, la determinación de las estructuras de las proteínas, la comparación entre estructuras proteínicas, la determinación de la función de estas proteínas y la comparación de proteínas para poder determinar similitudes e interacciones.

"Las proteínas son ínfimos y fascinantes mecanismos, que cumplen su función de forma atómicamente precisa" afirma el doctor Alfonso Valencia, pero la alteración de estas funciones puede dañar nuestro organismo y provocar una enfermedad.

Secuenciación, estructura y función son los "tres planos interconectados, sabemos que están relacionados pero no conocemos su interrelación" explica Valencia. Por ello, continúa, "no nos interesa tanto la función de las proteínas individualmente sino su interacción, es un puzzle que tenemos que ensamblar". Al final, este experto cree que se conseguirá saber "la función del 50 por ciento de estas proteínas y las interacciones del 100 por ciento". Por ello, en opinión del doctor Valencia, es necesario "un cambio conceptual en la forma de pensar del investigador, que tendrá que aplicar un concepto probabilístico para extrapolar interacciones entre sistemas".

Las comparaciones entre estructuras se hace a un ritmo tal, que hoy en 10 días es posible cotejar un volumen de datos que hace poco se hubiera tardado 10 años en procesar. Y aún así, explica el doctor Valencia, "nuestro conocimiento de las proteínas no llega al 60 por ciento, hoy conocemos aproximadamente un 20 por ciento de proteínas que se parecen otras y sobre las que se pueden extrapolar datos, tenemos un 40 por ciento de proteínas que se parecen a otras de las que no conocemos mucho y un 40 por ciento de proteínas que no se parecen a nada y de las que no sabemos nada". Conocer cuál es la función de cada una de ellas es más difícil, pues como subraya "aún no tenemos construido un método para conocer la función de las proteínas".

"Hace falta que expertos en biología y expertos en informática se dejen seducir entre sí para generar un mayor número de profesionales en bioinformática"

El gran desafío, según el doctor Valencia, es "manipular esa gran cantidad de información" con los medios técnicos y humanos de los que se dispone hoy.

Supercomputadoras que descifran la vida

Actualmente existen 60 bases de datos en todo el mundo interconectadas para que los diferentes equipos de investigación puedan publicar, comparar y compartir sus descubrimientos y los datos encontrados. Para mantenerlas al día se utiliza tres tipos de software: programas de actualización, de comparación y sistemas de razonamiento. Por ejemplo, explica el doctor Valencia, en Pubmed, acceso On Line al fondo de la Librería Nacional de Washington, pueden ser consultados a través de Internet más de doce millones de artículos sobre biología molecular.

Este software es necesario para coger proteínas, compararlas y buscar similitudes e interacciones, con el problema añadido de que "hay bases de datos más fiables que otras", según este investigador del CNB-CSIC. Aunque los principales problemas son la mejora de las estructuras informáticas y el desarrollo de expertos que dominen la bioinformática.

De hecho, la carrera hacia la consecución de la farmacogenómica está siendo impulsada desde las multinacionales farmacéuticas e informáticas. Por ejemplo, IBM ha desarrollado a Jim Blue, sucesor del célebre Deep Blue, para el manejo de información genética; Sun Microsystems ha puesto en marcha un centro mundial de análisis del genoma y Compaq y Celera Genomics son los principales inversores en el estudio de las interacciones entre las proteínas. Ahora, explica el doctor Valencia, "falta que expertos en el campo de la biología y la informática se dejen seducir entre sí" para generar un mayor número de profesionales en bioinformática.

El objetivo final, concluye el doctor Valencia es desarrollar una farmacogenómica basada en el conocimiento. "Hoy la fabricación de fármacos se basa en ensayos no en conocimiento: se desarrollan fármacos investigando su acción molecular", pero en el futuro los fármacos estarán "basados en conocimiento y en la función de las estructuras proteínicas, lo que podría mejorar los resultados y el coste hasta unos niveles imprevisibles", afirma.

A pesar de estas perspectivas optimistas hay que tener paciencia. Aunque la secuenciación del Genoma Humano se haga pública este año, todavía falta ampliar conocimientos sobre estructuras y funciones proteínicas estableciendo interacciones y similitudes que permitan el desarrollo de fármacos para patologías concretas. A partir de ese momento, la elaboración de un fármaco puede durar de 10 a 20 años, como el propio doctor Valencia explica. Nuevos retos y nuevos problemas que para este experto "requieren nuevas formas de pensar y nuevas formas de hacer".

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