Ciencia España , Salamanca, Jueves, 20 de octubre de 2011 a las 14:56

La simulación computacional disminuirá en el futuro los experimentos reales en laboratorio

Un experto del CSIC explica en Salamanca los avances en diseño de fármacos mediante simulación por ordenador y otras aplicaciones de la Bioinformática

JPA/DICYT Científicos de diversos campos trabajan juntos en la actualidad para desarrollar simulaciones por ordenador que en un futuro podrían evitar los experimentos reales con animales de laboratorio y otros modelos, con el consiguiente ahorro económico y de tiempo. El Grupo de Modelado Molecular del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO) de Madrid está a la vanguardia de estas técnicas bioinformáticas y su investigador principal, Paulino Gómez Puertas, ha explicado hoy en Salamanca las grandes perspectivas que se abren en este campo de cara al avance de muchas disciplinas científicas, ya que la simulación racional podría ser mucho más útil que la búsqueda de los procesos biológicos en la naturaleza.

 

"Realizamos simulación computacional de procesos biológicos. Por un lado, obtenemos modelos tridimensionales de proteínas y, por otro lado, hacemos modelos tridimensionales de posibles fármacos", ha comentado en declaraciones a DiCYT. Básicamente, se trata de simular por ordenador procesos biológicos como las reacciones de enzimas, y análisis de ácidos nucleicos, secuenciando genomas "con la intención de buscar proteínas que sean susceptibles de ser dianas de nuevos fármacos", señala.

 

"Nuestro sueño es poder disponer de sistemas que provean de herramientas que permitan avanzar en Biología Molecular más allá de lo que permiten los experimentos, es decir, si podemos simular en el ordenador un proceso biológico podremos realizar millones de experimentos simultáneos que en un laboratorio no se pueden hacer por razones de tiempo y dinero", indica. De ahí, "obtendríamos conocimientos acerca de los resultados más probables y sólo los más probables serían los que se trasladarían al laboratorio para ser probados como nuevos fármacos". De esta forma, no se tendrían que emplear sustancias reales ni sufrirían daños muchos animales de experimentación.

 

Disminuir la experimentación animal sería una de las ventajas y, de hecho, los experimentos 'in vitro' ya hace que se empleen menos animales en la investigación, pero "nosotros pretendemos ir más allá", afirma, para que no haga falta hacer experimentos 'in vivo'. En cualquier caso, es probable que antes de que salga un fármaco siempre se siga comprobando antes su eficacia en animales, opina el experto.

 

Validación


Una de las grandes preguntas es si estos modelos computacionales efectivamente se corresponden con la realidad. "Estamos precisamente en esa etapa de validación", indica Paulino Gómez Puertas. "En el laboratorio trabajamos en cooperación con grupos de Biología molecular experimentales, de tal manera que cuando hacemos una simulación, les pedimos a ellos que nos hagan un experimento que compruebe si es correcta. De esta forma, vamos modificando los parámetros de las simulaciones y eso nos permite diseñar sistemas que cada vez funcionan mejor. En el momento en que consigamos que el nivel de aciertos sea similar al del laboratorio, habríamos alcanzado un estándar y podríamos funcionar de forma independiente, pero aún queda mucho recorrido para eso", agrega.

 

El equipo de investigación que lidera en el CBMSO, un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Autónoma de Madrid, está formado por químicos, físicos, biólogos, farmacéuticos e informáticos. Buena parte de los avances vienen del campo de la Física, porque se basan en el funcionamiento de los átomos. "A nuestro nivel la Biología es más Física que Biología", asegura, "actualmente hay un avance espectacular en Física de partículas gracias, por ejemplo, a los aceleradores de partículas y nos nutrimos de ese conocimiento", apunta.

 

No obstante, el desarrollo informático también es esencial y lo más novedoso es utilizar procesadores gráficos, porque "se pueden tener miles de ellos realizando miles de operaciones sencillas", lo que permite mejorar el cálculo y la memoria. "Hasta hace poco se podían simular unos pocos de átomos, pero ahora lo estamos haciendo con decenas de miles y queremos llegar a millones de átomos simulados de forma simultánea", lo que permitiría recrear procesos biológicos de proteínas y complejos moleculares cada vez más grandes.

 

Proyectos punteros

 

El grupo trabaja en varios proyectos punteros. Uno es el diseño de nuevos antibióticos basado en la estructura de proteínas bacterianas. "Es un diseño racional, sin buscar en la naturaleza el antibiótico y ver si funciona, es diseñar a propósito el antibiótico", apunta, una línea de investigación que camina hacia el diseño por ordenador de fármacos que se puedan poner en el mercado.


Otro gran proyecto está relacionado con las cohesinas, proteínas implicadas en enfermedades raras poco frecuentes y en cáncer. "Es una ciencia mucho más básica, intentar entender a escala atómica cómo funciona este sistema, que es complejo e interviene en la separación de los cromosomas durante la división celular", aclara. Esto tiene que ver con el desarrollo, pero también con la aparición de tumores por desregulación de la división celular.

 

Aplicación en plantas


El investigador ha ofrecido hoy una charla sobre todos estos aspectos de su trabajo en el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (Iranasa, también perteneciente al CSIC), donde ha aclarado que la simulación computacional no es aplicable sólo al campo de la Biomedicina. De hecho, su equipo de investigación desarrolla otro gran proyecto europeo sobre epigenética de plantas, una iniciativa liderada desde Holanda que trata de averiguar qué marcadores lleva el ADN que hace que determinados genes se expresen en un momento concreto para que se produzca la floración. Conocer estos aspectos podría permitir controlar la floración de las plantas, lo que repercutiría positivamente en actividades como la agricultura.