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La física cuántica colabora en la lucha contra las infecciones y el cáncer

Conceptos de la física cuántica pueden potenciar el desarrollo de nuevos enfoques terapéuticos y farmacológicos para combatir las infecciones y el cáncer. Así lo demuestra un trabajo realizado por investigadores estadounidenses.

Científicos de la Clínica Cleveland y de la Universidad Case Western Reserve de Estados Unidos han unido los esfuerzos teóricos de la física cuántica con el desarrollo de la ciencia médica, para diseñar un nuevo enfoque farmacológico contra las infecciones bacterianas y el cáncer. Según una nota de prensa, el avance logra hacer frente a la resistencia a los medicamentos que paraliza muchos tratamientos.

Los especialistas demostraron que los principios del control cuántico, empleado en el área de las aplicaciones informáticas, se pueden adaptar a problemas médicos y biológicos. Mediante un algoritmo matemático diseñado a partir de estos postulados, lograron crear un nuevo enfoque de intervención farmacológica que elimina la resistencia a la medicación.

El descubrimiento se sustenta en la actividad aleatoria con la cual se presenta el fenómeno de la mutación celular, registrando comportamientos similares al que llevan adelante los estados cuánticos. Aunque este proceso se rige habitualmente por la selección natural, provocando que las células mutantes dominen con el tiempo a aquellas susceptibles a un fármaco, en ocasiones las respuestas siguen otra lógica.

Por ejemplo, algunas mutaciones pueden desarrollar resistencia a determinados medicamentos pero ser muy susceptibles a otros fármacos. Además, los procesos de mutación celular pueden ocurrir de forma aleatoria, sin un orden fácil de describir, al igual que sucede con los estados cuánticos.

El nuevo enfoque: física cuántica y biología evolutiva

Los expertos han diseñado intervenciones que aprovechan algunas mutaciones hipersensibles para distribuirlas en las zonas en las que deben actuar los medicamentos, limitando así la actividad de las mutaciones con resistencia a los fármacos. Sin embargo, la aleatoriedad de este proceso complica los resultados finales. Aquí es donde precisamente la física cuántica puede realizar un gran aporte.

La investigación desarrollada en Estados Unidos incorpora una teoría cuántica denominada conducción contradiabática y la aplica a los problemas de la biología evolutiva. Sus preceptos permiten una corrección dinámica de la intervención externa que se realiza sobre un sistema, buscando que dicha intervención se efectúe en el grado justo y necesario para mantener la estabilidad de los procesos.

Gracias a este enfoque, los tratamientos alternativos con fármacos utilizados contra las infecciones bacterianas y el cáncer pueden superar las contradicciones de los comportamientos aleatorios de la mutación celular, y mantener así su efectividad aunque los procesos sean rápidos y extremos.

Potencial a futuro

Un mayor desarrollo de esta interesante relación entre la física cuántica y la biología podría derivar en mejores alternativas terapéuticas y farmacológicas. Además, los científicos ya hablan del nacimiento de una nueva área de estudio: el control biológico de base cuántica.

Según los investigadores, el esquema puede aplicarse a otros sistemas como la producción de células madre y hasta la ecología. ¿Cuál será el límite, si es que existe, para este trabajo interdisciplinario?

Referencia

Controlling the speed and trajectory of evolution with counterdiabatic driving. Iram, S., Dolson, E., Chiel, J. et al. Nature Physics (2020).DOI:https://doi.org/10.1038/s41567-020-0989-3

Foto: CDC. Unsplash.

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente es periodista especializado en comunicación científica y tecnológica.

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