Setenta y cuatro años después de que el matemático Norbert Wiener explicase los principios de la cibernética, sentando las bases iniciales de la biología de sistemas, un equipo de investigadores estadounidenses ha demostrado en un estudio experimental que, en la artritis reumatoide, las moléculas que están involucradas en su aparición tienen también funciones totalmente opuestas.
Gary Firestein, profesor de la Universidad de California en San Diego, en un estudio experimental que aparece en Nature Communications, explica que aunque la artritis reumatoide surge con una apariencia clínica similar entre pacientes, “la respuesta a cualquier tratamiento individual es impredecible y requiere un método de prueba y error. Este proceso se repite hasta que se identifica un medicamento que disminuye la actividad de la enfermedad para ese paciente en particular”.
Como se recuerda en este trabajo, la artritis reumatoide (AR) es una enfermedad inflamatoria sistémica que provoca inflamación y destrucción articular.
Una variedad de terapias dirigidas, como los bloqueadores de TNF, han mejorado los resultados para estos pacientes, pero un porcentaje significativo tiene inflamación persistente. El tratamiento generalmente sigue un método de prueba y error hasta que se identifica un fármaco que disminuye la actividad de la enfermedad.
Las respuestas variables a la terapia de un paciente a otro indican diversos mecanismos de la enfermedad, a pesar de los fenotipos clínicos similares en la AR.
Líneas celulares en artritis reumatoide
Asimismo, los autores de este estudio puntualizan que se han utilizado diversas tecnologías con una variedad de enfoques para predecir la respuesta terapéutica, incluida la histología, la inmunotinción para citocinas como el TNF y los sistemas de puntuación compuestos.
Ninguno de estos, hasta la fecha, se ha trasladado con éxito a la práctica clínica, aunque un estudio de biopsia reciente sugiere posibles correlaciones entre el transcriptoma y la respuesta a una terapia dirigida. La amplia variabilidad en la histología sinovial y la infiltración por varios linajes de células innatas y adaptativas en la articulación sugiere además que los tipos de células individuales importantes pueden variar de un paciente a otro.
Estos investigadores de la Universidad de California en San Diego se centraron en los sinoviocitos similares a fibroblastos (FLS), un tipo de célula especializada que se encuentra dentro del sinovio de las articulaciones, un tejido conectivo suave que lubrica las articulaciones y minimiza el desgaste.
Al examinar los FLS primarios cultivados, los investigadores identificaron factores de transcripción específicos; esto es, proteínas que regulan la transcripción o la copia de genes implicados en líneas celulares individuales de pacientes con artritis reumatoide.
Su estudio les permitió estratificar esas líneas celulares en, al menos, dos subtipos con diferentes vías activadas predichas que podrían contribuir a la inflamación.
“Esencialmente, validamos biológicamente estas predicciones para los principales factores de transcripción específicos del subtipo», explica el profesor Wei Wang, miembro del equipo. Asegura que este estudio “es el primero en caracterizar grupos de líneas celulares de pacientes con AR, con una biología distintiva del factor de transcripción mediante la integración de datos transcriptómicos y epigenómicos”.
Biología de sistemas versus modelización matemática
La Biología de Sistemas investiga las relaciones que se dan entre los componentes estructurales del sistema biológico y su función y las características de las interacciones que se dan entre los distintos sistemas (las células), que permite al conjunto desarrollar y mantener niveles superiores de organización estructural y funcional.
Como destaca el profesor Néstor Torres Darias, catedrático de Bioquímica y Biología Molecular en la Universidad de La Laguna, la Biología de Sistemas es, en gran medida, modelización matemática. Si su objetivo es comprender el comportamiento dinámico de los sistemas vivos, un elemento central de su metodología propia es la modelización matemática.
El profesor Torres hace hincapié en que aunque todavía hoy la Biología de Sistemas se presenta como una nueva disciplina en el ámbito de las Ciencias Biológicas, realmente sus planteamientos y propuestas tienen importantes antecedentes. De hecho, la aproximación sistémica es un tema recurrente en Biología. Norbert Wiener y su propuesta de la cibernética (1948) fue uno de sus precursores, como lo fue también Ludwig von Bertalanffy y su Teoría General de los Sistemas (1968).
La diferencia entre estas propuestas y la Biología de Sistemas actual -añade- no es tanto de naturaleza cualitativa o de planteamientos, sino más bien cuantitativa, en términos de cantidad: de información y de recursos de computación, análisis y comunicación. Las tecnologías disponibles hoy día permiten no solo acceder a enormes cantidades de información sobre la composición, estructura y dinámica de los sistemas en sus niveles molecular y genético sino que ponen a nuestro alcance inmensos recursos en términos de potencia de cálculo y métodos de análisis.
