La reprogramación de células para el tratamiento de enfermedades ya es posible, con lo que se ha dado un gran salto en el desarrollo de la medicina moderna. El doctor Carlos Villarreal, especialista en aplicación de modelos matemáticos a la biología y a la biomedicina, quien busca soluciones para la diabetes tipo 2, destacó la importancia de realizar este tipo de investigaciones desde otras áreas de la ciencia, como la física.
En el Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México (Unam) el especialista, junto con la estudiante de doctorado Mariana Esther Martínez, investiga en el campo de las redes complejas del sistema inmune.
Durante la cuarta Fiesta de las Ciencias y las Humanidades, organizada por la Dirección General de Divulgación de la Ciencia de la Unam –institución que forma parte de la mesa directiva del Foro Consultivo Científico y Tecnológico (Fccyt)-, Carlos Villarreal dictó ayer la conferencia La diabetes: una mirada desde las ciencias de la complejidad, en la que frente a un auditorio compuesto en su mayoría por jóvenes, expuso que “estas técnicas permiten ahora reprogramar células y esto es el futuro en el área de la biología y la medicina”.
Una de las líneas de investigación de la física es tratar de entender las enfermedades de la vida moderna y es a través de ella que se pueden crear redes reguladoras complejas para el tratamiento de enfermedades.
“La esperanza de vida en el mundo ha crecido conforme se desarrollan nuevos métodos de salud, mayor acceso a la alimentación y a la educación. La esperanza de vida hace no mucho tiempo era de 37 años y, actualmente, ronda los 80 años”, ejemplificó.
Este incremento en la edad ha traído consigo el desarrollo de ciertas enfermedades como cáncer de colon, derrame cerebral o diabetes tipo 2. Estas enfermedades son prevenibles si uno realiza ejercicio y regula su alimentación, pero si la alimentación no es la adecuada, se presentan desbalances a nivel metabólico e inmune.
“El acceso de azúcares y harinas está relacionado directamente con estas enfermedades”, dijo.
“Cuando estamos ingiriendo más alimento del que necesitamos entramos a un desequilibrio metabólico. Uno de los males de nuestro estilo de vida moderno es el sedentarismo y sobre nutrición, lo que genera un exceso de actividad en las células, y esto aumenta si le agregamos el tabaquismo”, subrayó el especialista.
Por esta razón, el experto en aplicación de modelos matemáticos a la biología y a la biomedicina, estudia en específico soluciones para la diabetes tipo 2, enfermedad que, de acuerdo con Villarreal, absorbe 40 por ciento de los recursos de los sistemas nacionales de salud.
La diabetes tipo 2 es una enfermedad asociada al exceso de azúcar en la sangre originada por la resistencia de las células a la insulina, hormona que en condiciones normales propicia la utilización del azúcar por las células. “Una parte es utilizada por los músculos y otra como reserva. Cuando este mecanismo es perturbado, sobreviene la diabetes. Se interrumpen ciclos cuando la glucosa no es correctamente reconocida por los receptores o no hay suficiente para su interacción con las células y éstas permitan la entrada de glucosa en las células”.
Es importante señalar que el exceso de estrés también perturba el funcionamiento del sistema inmune y del metabolismo. Por esta razón, en el Instituto de Física, el experto y su equipo, investigan los distintos factores que desencadenan esas enfermedades.
“Uno puede construir redes de factores determinantes de estas enfermedades y ver cómo unos las promueven y otros las inhiben”. Villarreal explicó que se realiza a través de redes y sistemas biológicos basados en un esquema propuesto en los años 50 por Conrand Waddington, quien formuló que todas las células del organismo son generadas a partir de células troncales, también llamadas células madre.
“Aplicamos estos esquemas para aprender cómo se expresan estas decisiones en órganos florales y sus estados de alteración e inhibición (on/off); y, eventualmente, realizar programas de cómputo para manipular las interacciones”.
De acuerdo con el experto, estas investigaciones nos permiten entender cómo se diferencian distintos tipos de células del sistema inmune y cómo pueden brincar de un tipo a otro si se modifica a través de la expresión 1 y 0. “Es como un sistema binario. Se estudian las redes de los distintos órganos que se ven afectados en el desarrollo de la diabetes tipo 2, cómo están en el estado sano y en el estado enfermo.
“Ya es posible tomar una célula de piel humana, desprogramarla, regresarla a un estado de célula madre y reprogramarla como célula de hígado, por ejemplo. Este es el futuro de la medicina. Esto también se puede entender por medio de ecuaciones diferenciales”.
