Supercomputación y salud

Hay ordenadores que pueden realizar miles de millones de operaciones por segundo. Son las supercomputadoras o computadoras de alto rendimiento, y normalmente se utilizan para resolver problemas tan complejos que superan la capacidad de cálculo de un ordenador convencional. Pueden servir para predecir el clima, simular vuelos, analizar movimientos sísmicos, estudiar el universo o prever los efectos de una explosión nuclear. Intentan, también, responder a una pregunta tan antigua como la historia de la ciencia: qué ─y cómo─ es la vida.

Modesto Orozco es catedrático de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Barcelona, investigador principal del Grupo de Modelización Molecular y Bioinformática del Instituto de Investigación Biomédica y director del Departamento de Ciencias de la Vida del Centro Nacional de Supercomputación, la institución que acoge el clúster de cómputo más importante de la Península. Es producto del acuerdo suscrito en 2005 entre el Ministerio de Economía y Competitividad, el Departamento de Economía y Conocimiento de la Generalitat y la Universidad Politécnica de Cataluña. El Centro Nacional de Supercomputación ofrece, por un lado, servicios de supercomputación a la comunidad científica y, por otro, dispone de una plantilla de investigadores de ciencias computacionales, de la tierra y de la vida. El Departamento de Ciencias de la Vida tiene como misión intentar descubrir el origen, la evolución y el funcionamiento de los organismos vivos.

Algoritmos para entender la vida

La voluntad de racionalizar el comportamiento de los seres vivos dio lugar, precisamente, al nacimiento de la biología computacional, una disciplina que utiliza algoritmos y programas de cálculo para explicar procesos biológicos. Los resultados tienen un gran impacto en términos de investigación, pero también influyen directamente en la calidad de vida de las personas. «La biología computacional nos ayuda, por ejemplo, a crear fármacos con modelos matemáticos que utilizamos para predecir actividades en moléculas y para diseñar las que tengan unas cualidades óptimas. También la utilizamos para entender cómo funcionan las proteínas, cómo podemos simular el comportamiento de una célula a partir de sus elementos básicos. Con los datos que obtenemos con experimentos de secuenciación o de transcriptómica, podemos prever la probabilidad de que una persona desarrolle cierta enfermedad, o si un paciente es más susceptible a un tipo de tratamiento que a otro. Toda esta información se genera con experimentos, obviamente; pero también con cálculos de biología computacional.»

«La medicina personalizada es fundamentalmente biología computacional»

Contribuye, por tanto, a materializar un objetivo tan buscado en medicina como es adaptar el tratamiento a las condiciones individuales de cada paciente. «La medicina personalizada es fundamentalmente biología computacional. Pero la biología computacional va más allá: nos permite entender cómo funciona una enzima, cómo diseñar proteínas de novo, cómo producir medicamentos más sofisticados, cómo entender cuál es la ruta que hay que inhibir para obtener determinado resultado terapéutico, etc.» Modesto Orozco es uno de los expertos europeos más destacados en la simulación de sistemas biológicos, una nueva área del conocimiento que pretende representar, entender y predecir el comportamiento de organismos vivos por medio de algoritmos teóricos.

«Es una vertiente de la biología computacional que procura, a partir de una información y a partir de unos principios, conocer cómo es y cómo evoluciona un sistema. Esto cambia radicalmente la visión que teníamos del funcionamiento químico de las moléculas ─de hecho, el premio Nobel de Medicina de 2013 reconoció el desarrollo de modelos informáticos que permitían comprender procesos químicos complejos. Y cambia también la forma en que logramos entender lo que llamamos vida. Podríamos considerarla como una especie de reactor químico muy complicado, en el que todo sucede en un régimen estocástico, complejo; por eso es difícil de entender. La simulación nos permite, controlando condiciones que definimos perfectamente, saber qué pasa in silico ─con la simulación computacional─ para poder predecir qué es lo que ocurre in vivo.»

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