Biología Computacional
La revolución de los datos

La genómica revolucionó la biología y permitió una mejor comprensión del desarrollo de diversas enfermedades. En la actualidad, el desafío es contar con tecnologías y herramientas que permitan recolectar, manejar y analizar los datos del genoma. John Quackenbush, una de las personalidades más importantes en la materia, visitó la Argentina para explicar el alcance y pormenores de su investigación.

El físico John Quackenbush es director de Biología Computacional Oncológica del Instituto Dana-Farber de Investigación en Cáncer y docente de la Escuela de Salud Pública de Harvard. Tiene 47 años, el pelo algo largo y un tono jovial que lo alejan del imaginario habitual que tenemos sobre los científicos de la materia. Sus anfitriones en Buenos Aires nos cuentan que en la intimidad es aún más sencillo, que no es habitual encontrarlo vestido de traje, como la mañana en que en el Palacio Balcarce de Recoleta, invitado por Galeno, Telefónica Empresas y Pfizer, explicó el significado de términos como “Genómica computacional”, que ocupan gran parte de su vida cotidiana.

LA GENOMICA COMPUTACIONAL

La genómica busca predecir la función de los genes a partir de las interacciones con otros genes. Y la genómica computacional (término acuñado por Thomas Roderick en 1986) se concentra en desarrollar software para que los datos que se obtienen cobren sentido.
El trabajo de Quackenbush y su equipo se especializa en el desarrollo de sistemas bioinformáticos que permitan manejar cada vez una mayor cantidad de datos en menor tiempo –a un menor costo- que sirvan para determinar nuevos diagnósticos y análisis de la enfermedad.
Datos y conclusiones a los que antes se abordaba en meses o años, utilizando cientos de personas y máquinas del tamaño de un galpón, hoy es posible elaborarlos en pequeños equipos de trabajo y con computadoras personales.
La meta es entregar la información en un camino que les permita a los médicos y sus pacientes usarlo como parte del tratamiento. Y sólo es posible llegar a ella mediante enfoques interdisciplinarios que integran el trabajo de ingenieros, matemáticos, especialistas en ciencias de la computación y biólogos.
En ese sentido, John Quackenbush hizo en su exposición especial hincapié en la importancia que tienen otros factores además del tecnológico para avanzar en estos desarrollos: “Es un honor para mí trabajar con un grupo talentosísimo de gente” y contar “con el apoyo de una serie de organizaciones, el Instituto de Salud del Gobierno de los Estados Unidos, y también de empresas privadas que están interesadas en el trabajo que hacemos”.
“Si lo pensamos, mi trabajo en la biología computacional, está impulsado por el hecho de que estas tecnologías cambian la biología, que solía ser una ciencia de laboratorio y que ahora la vemos cada vez más como una ciencia de la información, donde los desafíos ya no son generar datos, sino aportarles sentido común e interpretarlos”.

EL MAPA HUMANO

El científico apeló a imágenes claras y sencillas para explicar sus ideas: “Si yo tengo una tapa de metal o un pedazo de metal puedo construir una llave o un martillo. Ustedes, como yo, probablemente utilizan un martillo para clavar un clavito, pero no se puede utilizar un martillo para aflojar un tornillo. Entonces la estructura es muy importante para determinar la función de las proteínas. La célula es una pequeña máquina conformada por proteínas y si ocurre un error en el ADN (ácido desoxirribonucleico), una mutación, eso puede generar a una proteína con una estructura o una secuencia netamente diferente, que puede plegarse en una estructura inadecuada, que a su vez puede influir en la función, y esa función puede ser activar inapropiadamente a otros genes”.
De este modo concluimos que “hay dos cosas importantes en la enfermedad: una, cuáles son los genes que realmente mutan o cambian. Y la otra cuáles son los genes que se activan o desactivan en el lugar adecuado en el momento adecuado”.
“La revolución de la genómica de hecho nos permite mirar más abarcativamente en todo este espectro de escalas. Pero el futuro verdadero está en la integración entre dominios para aprender mejor sobre los mecanismos de la enfermedad y el tratamiento”.
El Proyecto Genoma Humano -el programa internacional de investigación pública para determinar la secuencia completa del ADN humano para conocer todos sus genes localización y función- exigió analizar tres mil millones de bases. Para graficar la magnitud de esta cifra, Quackenbush explicó que tres mil millones es el número de segundos en 95 años. El análisis de esta cantidad de datos permitió generar “el mapa de los genes humanos: un catálogo de éstos”.
Sin embargo, aclara el físico, “como cualquier mapa, es solamente un punto de partida en un viaje. Y esta secuencia genómica ha sido el principio para tratar de entender de qué manera el mensaje del ADN se relaciona con el mensaje que dicta el desarrollo de una enfermedad”.
“La diferencia entre una célula del cerebro y una célula del riñón no son los genes codificados en el ADN sino, por el contrario, es la forma en que estos genes se activan y se desactivan. Entonces lo que necesitamos hacer es entender, tanto a los genes, como al proceso por el cual esta información se utiliza”.
Por ello, sostiene que no fue el genoma de referencia sino las secuencias del genoma lo que transformó la medicina “el proyecto genoma humano y el mapa produjeron una serie de tecnologías que de hecho nos abrieron nuevos caminos para la investigación y nuevas formas de entender los fundamentos de la enfermedad”.
De este modo las ciencias que se ocupan del tema se fueron transformando: “la genética se transmutó en genómica, surgió la transcriptómica, por la que miramos todo el ARN (ácido ribonucleico) y no sólo el gen en el ARN. En lugar de mirar a la proteína, por la proteína miramos a todas las proteínas y hacemos proteómicas”, ejemplificó.
“Hemos pasado de un punto de vista reduccionista a otro muy holístico, donde podemos ver una célula y mirar a todos sus componentes de una sola vez, en un solo momento, pero lo que realmente logró esta explosión tecnológica es drásticamente aumentar la velocidad en la que podemos generar datos”.

PREGUNTAS Y PERSPECTIVA

Quackenbush expuso preguntas que surgen naturalmente sobre la implicancia de esta ciencia en la práctica de la medicina: “¿Podemos utilizar la tecnología genómica para descubrir nuevos tipos de enfermedades? ¿Podemos usar la genómica para comparar tipos de enfermedades?” En ese sentido expresó que “Podemos mirar la tecnología genómica como una forma de distinguir distintos subtipos de enfermedades y aplicarlas como herramientas diagnósticas o prognósticas”. “Podemos utilizar todas estas tecnologías generalmente para entender los fundamentos de la enfermedad humana”, sentenció.
“El cambio ha sido dramático en los últimos años: la tecnología de vanguardia para secuenciar el genoma y la tecnología que usamos esencialmente fueron tecnologías industriales. Antes la secuenciación se hacía en fábricas, grandes salas, 20 veces el tamaño de este auditorio, donde ejércitos de personas trabajaban con máquinas que llenaban estas salas para generar la secuencia humana”, graficó.
“La secuencia del genoma humano llevó 15 años en el primer intento y costó tres mil millones de dólares. Hoy, en cambio, yo puedo tomar un instrumento que se puede ubicar en esta mesa, y poner en la cocina de nuestra casa y así secuenciar el genoma humano, no en 15 años sino en 6 semanas. Estamos secuenciando el genoma de cáncer ovárico a un costo de 60 mil dólares aproximadamente. Hay una empresa en los Estados Unidos, que si uno se hace un hisopado en la mejilla y le envía ese hisopo con un cheque de 48 mil dólares, pueden secuenciar su propio genoma”, ilustró. “Otra, anunció ayer que hacia fines de este año anticipa ofrecer un servicio de secuenciación de 5.000 dólares”.
“La tecnología que yo conozco proyecta que la gente en dos o tres años obtenga el genoma no por 1.000 dólares sino por 10 dólares -continuó- esto nos da la oportunidad de drásticamente cambiar la manera de pensar los sistemas biológicos”.
Sin embargo, el Físico plantea que “esa información no solamente nos da oportunidades sino también desafíos”. “Podemos entender nuestra predisposición genética a la enfermedad pero también debemos entender cuáles son las limitaciones para nuestro conocimiento”. Y apeló nuevamente a ejemplos cotidianos para apoyarse en su apelación: “Mi abuela murió del mal de Alzheimer y hay una mutación conocida relacionada con esa enfermedad, pero no hay tratamiento aún. Entonces si yo sé que llevo la mutación conmigo ¿qué hago con esa información, va a mejorar o empeorar mi vida? No solamente hay desafíos científicos, hay desafíos filosóficos, legales: ¿De qué manera va a utilizar el empleador el hecho de que usted lleva el gen del Alzheimer? ¿Cómo va a reaccionar la empresa de seguros de salud? ¿Va a darle cobertura o a negárcela?”
Por ello manifestó que se viene “un mundo de mucho coraje impulsado por la tecnología y yo lo que quiero destacar es que la velocidad del desarrollo de la tecnología se acelera”.
“Necesitamos nuevos abordajes para interpretar los datos que generamos y lo que mi equipo y yo hacemos es tratar de desarrollar estos métodos mirando los problemas reales”
En este sentido es que Qua- ckenbush compara la tarea de su grupo con la de “los fabricantes de telescopios del comienzo: generamos herramientas que también permiten la investigación mas allá de lo que nosotros podemos investigar. Como Galileo produjo el telescopio para observar la luna y luego miró a Júpiter y vio que también tenía luna y se dio cuenta que el modelo de Copérnico del universo centrado en una hélice era verdad, transformando la física y la astronomía, las herramientas que tenemos a nuestro alcance pueden transformar la medicina y la biología”.