La informática se orienta hacia la nanomedicina

En las próximas décadas, las nanopartículas jugarán un papel principal en la investigación médica y la nanomedicina se convertirá en parte de la rutina de los cuidados médicos, anticipan investigadores de la Facultad de Informática de la UPM y de otras instituciones en un artículo que acaba de publicar la prestigiosa revista médica Pediatric Research (Vol.6, No. 5, 2010).

En dicho artículo, plantean asimismo la enorme importancia que tendrá la informática en el futuro inmediato de la medicina de vanguardia y destacan la creación de un área, la nanoinformática translacional, a través de la cual los avances en la investigación básica en nanomedicina podrán tener aplicaciones clínicas de importancia creciente.

El artículo, la primera revisión publicada en una revista de alto impacto sobre esta nueva disciplina, analiza los últimos trabajos en nanoinformática, incluyendo sus aplicaciones en pediatría, al mismo tiempo que estudia sus bases científicas y las investigaciones y proyectos en este campo, incluyendo sus aplicaciones y potenciales problemas.

Los autores, que trabajan conjuntamente en el proyecto europeo ACTION Grid, coordinado en la UPM, explican que la nanoinformática utiliza técnicas informáticas para procesar y analizar la información sobre la estructura y características físico-químicas de las nanopartículas, sus entornos y aplicaciones, por lo que puede decirse que es una disciplina que cataliza y acelera las investigaciones en nanomedicina.

Nanomedicina en expansión

Señalan asimismo que la nanomedicina se encuentra todavía en los primeros estadios de su desarrollo, si bien algunas nanopartículas y nanodispositivos han sido aprobados ya, o están a punto de hacerlo, por la Food and Drug Administration de Estados Unidos. Por ejemplo, nanopartículas supermagnéticas para detectar metástasis en algunos tipos de cáncer, o nuevos dispositivos que combinan microfluidos o nanosensores para la detección de tumores.

Estas aplicaciones de los nanomateriales ofrecen nuevas perspectivas para la medicina personalizada, añaden los autores, especificando que los estudios clásicos de medicina deben ser rediseñados para adaptarlos a los avances que se producen en genómica, proteómica y la farmacogenética. “La introducción de nanopartículas que pueden alcanzar diferentes moléculas o grupos de átomos con gran precisión, puede provocar significativos avances en la personalización de los procesos clínicos”, dice el artículo.

Los autores ponen especial énfasis en las aplicaciones pediátricas de la nanomedicina, que puede contribuir eficazmente al tratamiento de problemas infantiles como el asma, la fibrosis cística, las infecciones respiratorias o el cáncer de pulmón.

También se refieren a los posibles efectos secundarios de estos tratamientos, especificando que los problemas encontrados al respecto tienen una especial relación con las dosis y los mecanismos de actuación en una terapia de nanopartículas, tanto o más que las propiedades de las nanopartículas en sí mismas.

Importancia de la informática

Los autores relatan asimismo que sus investigaciones previas se han centrado en la integración de la genómica con los sistemas de información médica, un proceso que ha manifestado más dificultades de las esperadas inicialmente, pero que plantea grandes retos para una medicina personalizada. Desde una perspectiva computacional, la integración de datos a nivel nanométrico plantea aún mayores complicaciones pero similares o aún mayores perspectivas.

Tanto la Comisión Europea como el Gobierno de Estados Unidos están colaborando en nuevos proyectos para temas como el desarrollo de un inventario de nanopartículas que incluye técnicas para modelar las propiedades de las nanopartículas, así como la interacción de éstas con los sistemas biológicos.

En una dirección similar, los autores del artículo explican que han desarrollado un nuevo enfoque para la creación automática de un índice de recursos bioinformáticos, con información extraída automáticamente de los resúmenes (abstracts) de los artículos de investigación usando técnicas de minería de datos.

Destacan al respecto que las ontologías han demostrado sobradamente su capacidad para conseguir una aproximación computacional a la sistematización del conocimiento, particularmente en biomedicina, y pueden desempeñar un papel equivalente en la estructuración de la información en nanomedicina.

De hecho, las ontologías han desempeñado un importante papel en el desarrollo de nanoportales de Internet, como es el caso del caNanoLab, un sitio especializado en el tratamiento del cáncer con nanopartículas.

Integración de datos biomédicos al nivel nano

Sin embargo, señalan los autores, aunque algunas aplicaciones nanoinformáticas parecen similares a tratamientos que se siguen con la medicina convencional y la bioinformática, la realidad es que se está produciendo un profundo cambio en la informática que sugiere nuevas aproximaciones para la integración de datos y conocimientos al nivel nano.

Se abre además una nueva perspectiva con la posibilidad de que los dispositivos biomoleculares no sólo actúen in vitro, sino también in vivo, dentro de los organismos humanos enfermos, donde incluso podrán intervenir autómatas biomoleculares para el suministro inteligente de medicamentos específicamente en las zonas enfermas del cuerpo humano que lo necesiten.

Al respecto, los autores señalan que ya se está trabajando con un “Doctor celular”, una célula genéticamente modificada que puede operar dentro del organismo. Tiene en su interior un sencillo computador biomolecular capaz de procesar y analizar las señales biológicas externas, realizar un diagnóstico y suministrar la señal terapéutica adecuada para la curación del individuo.

Los autores concluyen señalando que la informática jugará un papel determinante en el desarrollo e implementación de nanopartículas y nanodispositivos y en su aplicación, tanto en laboratorio como dentro de organismos vivos. Añaden que creando nuevos modelos y métodos de simulación, los informáticos tendrán un impacto decisivo en la nanomedicina.

Todo ello cambiará no sólo la formación de médicos e informáticos en el próximo futuro, sino que también modificará los modelos actuales de salud, según los autores.

El artículo está firmado por Víctor Maojo y Alfonso Rodríguez Patón, ambos del Departamento de Inteligencia Artificial de la Facultad de Informática de la UPM, Fernando Martín Sánchez, del Departamento de Medicina Bioinformática del Instituto Nacional de Salud Carlos III, Casimir Kulikowski, del Departamento de Ciencia Computacional de la Universidad de Rutgers, y Martin Fritts, del Instituto Nacional del Cáncer en Frederick (EE.UU).