Hi ha ordinadors que poden fer milers de milions d’operacions per segon. Són les supercomputadores o computadores d’alt rendiment, i normalment s’utilitzen per resoldre problemes tan complexos que superen la capacitat de càlcul d’un ordinador convencional. Poden servir per predir el clima, simular vols, analitzar moviments sísmics, estudiar l’univers o preveure els efectes d’una explosió nuclear. Intenten, també, respondre a una pregunta tan antiga com la història de la ciència: què —i com— és la vida.
Modesto Orozco és catedràtic de Bioquímica i Biologia Molecular de la Universitat de Barcelona, investigador principal del Grup de Modelització Molecular i Bioinformàtica de l’Institut de Recerca Biomèdica i director del Departament de Ciències de la Vida del Centre Nacional de Supercomputació, institució que acull el clúster de còmput més important de la Península. És producte d’un acord subscrit l’any 2005 entre el Ministeri d’Economia i Competitivitat, el Departament d’Economia i Coneixement de la Generalitat i la Universitat Politècnica de Catalunya. El Centre Nacional de Supercomputació ofereix, d’una banda, serveis de supercomputació a la comunitat científica i, de l’altra, disposa d’un planter d’investigadors que fan recerca en ciències computacionals, de la terra i de la vida. El Departament de Ciències de la Vida té com a missió intentar descobrir l’origen, l’evolució i el funcionament dels organismes vius.
Algoritmes per entendre la vida
La voluntat de racionalitzar el comportament dels éssers vius va donar lloc, justament, al naixement de la biologia computacional, una disciplina que utilitza algoritmes i programes de càlcul per explicar processos biològics. Els resultats tenen un gran impacte en termes de recerca, però també influeixen directament en la qualitat de vida de les persones. «La biologia computacional ens ajuda, per exemple, a crear fàrmacs amb models matemàtics que utilitzem per predir activitats en molècules i per dissenyar les que tinguin unes qualitats òptimes. També la fem servir per entendre com funcionen les proteïnes, com podem simular el comportament d’una cèl·lula a partir dels seus elements bàsics. Amb les dades que obtenim amb experiments de seqüenciació, de transcriptòmica, etc., podem preveure la probabilitat que una persona desenvolupi una malaltia determinada, o si un pacient és més susceptible a un tipus de tractament que a un altre. Tota aquesta informació es genera amb experiments, òbviament; però, també, amb càlculs de biologia computacional.»
«La medicina personalitzada és fonamentalment biologia computacional»
Contribueix, per tant, a ajustar el tractament a les condicions individuals de cada pacient. «La medicina personalitzada és fonamentalment biologia computacional. Però la biologia computacional va més enllà: ens permet entendre com funciona un enzim, com podem dissenyar proteïnes de novo, com podem produir medicaments més sofisticats, com podem entendre quina és la ruta que cal inhibir per obtenir un resultat terapèutic determinat, etc.» Modesto Orozco és un dels experts europeus en la simulació de sistemes biològics, una nova àrea del coneixement que pretén representar, entendre i predir el comportament d’organismes vius per mitjà d’algoritmes teòrics.
«És una vessant de la biologia computacional que, a partir d’una informació i d’uns principis, intenta conèixer com és i com evoluciona un sistema. Això canvia radicalment la visió que tenim del funcionament químic de les molècules —de fet, el premi Nobel de Medicina de 2013 va reconèixer el desenvolupament de models informàtics que permetien comprendre processos químics complexos. I canvia, també, la manera com aconseguim entendre el que en diem vida. Podríem considerar-la com una mena de reactor químic molt complicat, en el qual tot passa en un règim estocàstic, complex, per això és difícil d’entendre. La simulació ens permet, controlant condicions que nosaltres definim perfectament, saber què passa in silico —amb la simulació computacional— per poder predir què és el que passa in vivo.»