Biología en Silico

Las computadoras capaces de imitar la vida han sido durante mucho tiempo el tema de las pesadillas de la ciencia ficción; piense en Terminator o en el HAL 9000 de 2001. Pero para los investigadores que luchan por entender una gran cantidad de nuevos datos biológicos, y para las compañías farmacéuticas ansiosas por reducir costos y acelerar el desarrollo. Tener simulaciones informáticas precisas de sistemas vivos sigue siendo un sueño. Para hacer realidad ese sueño, están recurriendo a la biología in silico, construyendo modelos informáticos de los intrincados procesos que tienen lugar dentro de las células, los órganos e incluso las personas. El objetivo final: un organismo completo modelado en silicio, que permita a los investigadores probar nuevas terapias de la misma forma que los ingenieros vuelan nuevos diseños de aviones en supercomputadoras.



be-4 vs raptor

Durante más de una década, los químicos médicos han tratado de hacer que el descubrimiento de fármacos sea más racional, utilizando computadoras para simular cómo, por ejemplo, una nueva molécula de fármaco se une a un receptor. Pero los modelos informáticos actuales van mucho más allá de eso, aprovechando los datos de áreas que van desde la secuenciación del genoma hasta los ensayos clínicos para ver cómo un fármaco potencial afecta a sistemas biológicos completos. Crear una célula virtual o, mejor aún, un paciente con corazón virtual es todavía un trabajo en progreso, pero incluso los primeros modelos podrían comenzar a reducir el costo masivo de desarrollar nuevos medicamentos.

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Esta historia fue parte de nuestro número de marzo de 2001





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Según cifras de la industria, el uso de métodos tradicionales lleva un promedio de 500 millones de dólares y 15 años para desarrollar y probar un fármaco; Las tecnologías in silico podrían ahorrar al menos $ 200 millones y de dos a tres años por medicamento, según un informe reciente de PricewaterhouseCoopers. Una razón es que el proceso de prueba de drogas, durante el cual se estudia un compuesto en animales y luego en humanos, está lejos de ser eficiente. Según las estadísticas de la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU., Los ensayos en humanos fallan entre el 70 y el 75 por ciento de los medicamentos que ingresan. Algunos ensayos fracasan solo porque la dosis es incorrecta.

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Para recordar cuán ineficiente puede ser un enfoque de prueba y error, Thomas Paterson, director científico de Entelos, con sede en Menlo Park, CA, hace esta comparación: si Boeing desarrollara aviones de la forma en que la industria farmacéutica desarrolla medicamentos, lo harían desarrollar 10 aviones muy diferentes, volarlos, y el que no se estrelle sería el que venden a United Airlines. Por eso, empresas como Entelos y Princeton, Physiome Sciences de Nueva Jersey, están desarrollando modelos informáticos que pueden utilizarse tanto para identificar dianas moleculares de nuevos fármacos como para simular ensayos clínicos. Por ejemplo, Bayer, el gigante farmacéutico con sede en Leverkusen, Alemania, está utilizando uno de los modelos de Entelos para evaluar un fármaco potencial para los asmáticos, probando una variedad de tipos de pacientes y regímenes de tratamiento en la computadora.

Internet podría convertirse en una herramienta fundamental en el desarrollo de tales modelos, permitiendo a los investigadores colaborar en todo el mundo. Así que Physiome se ha asociado con el Grupo de Investigación de Bioingeniería de la Universidad de Auckland de Nueva Zelanda para desarrollar un lenguaje informático de estándar abierto para el modelado biológico. Ese lenguaje, llamado cellML, está disponible en www.cellml.org . La idea, dice el vicepresidente ejecutivo de Physiome, Thomas Colatsky, es que los investigadores puedan construir modelos en un formato común y compartir esos modelos a través de la Web.



Aún así, muchos creen que es prematuro que los investigadores de drogas comiencen a liberar a sus ratas de laboratorio. Leslie Loew, miembro del consejo asesor de cellML y director del Centro de Tecnología de Imágenes Biomédicas del Centro de Salud de la Universidad de Connecticut, ha hecho que su propio kit de herramientas de modelado sea accesible en la Web: Virtual Cell, en www.nrcam.uchc.edu . Dentro de cinco años, predice Loew, el software de modelado será una herramienta rutinaria, quizás indispensable, para cualquiera que busque comprender cómo funcionan las células. Pero, advierte Loew, todavía se necesitarán muchos años para construir modelos completos y altamente precisos de células completas, y mucho menos órganos u organismos completos. Y el profesor de bioinformática Masaru Tomita, cuyo grupo en la Universidad de Keio en Fujisawa, Japón, ha puesto su software de simulación E-Cell en la Web en www.e-cell.org-está de acuerdo . Si bien E-Cell tiene como objetivo modelar células completas y, eventualmente, interacciones entre una docena o menos de células, Tomita dice que modelar algo más complejo sería un juego de pelota completamente diferente.

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