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La Teoría de la información sirve para combatir el cáncer: impide que los tumores se reproduzcan

La Teoría de la información sirve para combatir el cáncer: impide que los tumores se reproduzcan

Investigadores suizos corrigen el mecanismo adaptativo de los tumores para resistir a los medicamentos aplicando la Teoría de la Información a la dinámica molecular de un organismo vivo, obteniendo así terapias eficaces.

Investigadores suizos han utilizado la Teoría de la información por primera vez para monitorear in vivo el desarrollo de mecanismos de resistencia a las terapias dirigidas a los cánceres.

Uno de los principales problemas de la oncología moderna es la respuesta adaptativa de las células cancerosas a las terapias que las atacan específicamente.

Al inicio del tratamiento, estas terapias a menudo combaten eficazmente el tumor, pero luego se produce una resistencia adaptativa que permite que las células tumorales se multipliquen de nuevo.

Aunque esta respuesta adaptativa es teóricamente reversible, este retroceso se enfrenta a muchos mecanismos moleculares que permiten que las células cancerosas se adapten y resistan al tratamiento.

Teoría de la información

El análisis de estos mecanismos adaptativos se ve obstaculizado por la complejidad de las relaciones de causa y efecto características de estos procesos, extremadamente difíciles de observar in vivo a través de muestras de tumores.

Para sortear mejor este obstáculo, un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y los Hospitales Universitarios de Ginebra (HUG) utilizó por primera vez la Teoría de la información con el fin de objetivar las regulaciones moleculares que ocurren en los mecanismos de la respuesta adaptativa y su modulación, para conseguir a continuación una combinación terapéutica capaz de atenuar sus procesos defensivos.

La Teoría de la Información constituye uno de los avances científicos más importantes del siglo XX: gestiona la medición de la información y su representación, así como también la capacidad de los sistemas para transmitir y procesar información.

Sus aplicaciones se extienden a múltiples campos, como la física, la química, la biología, la robótica, la criptografía, la computación y la lingüística, entre otras.

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Regulaciones biológicas

Para prevenir la resistencia a las terapias dirigidas, los científicos necesitan comprender los mecanismos moleculares de la respuesta adaptativa, y consideran que la Teoría de la información puede ser aplicable a la dinámica molecular.

Los mecanismos moleculares de la respuesta adaptativa a veces provocan variaciones en la expresión de genes, por lo que las terapias destinadas a impedir el progreso del cáncer deben modificar o prevenir esas variaciones.

El problema radica en que la descripción de estos mecanismos moleculares adaptativos y su modulación bajo el efecto de una combinación terapéutica, se realiza muy a menudo en células aisladas en cultivo. No se validan dentro del tejido tumoral en el cuerpo.

Teoría de la información para tumores

Para superar esta limitación, al equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y de los Hospitales Universitarios de Ginebra (HUG) recurrió a la Teoría de la información, que ya se había utilizado anteriormente en biología, principalmente para cuantificar la señalización celular y comprender las redes reguladoras genéticas implicadas en los mecanismos adaptativos.

«Este método estadístico permite vincular dos parámetros involucrados en un mecanismo midiendo la reducción de la incertidumbre en uno de los parámetros cuando se conoce el valor del otro parámetro», explica Rastine Merat, uno de los investigadores, en un comunicado.

Para este desarrollo aplicando la Teoría de la Información, los científicos proceden por etapas: lo primero que hacen es obtener biopsias de los tumores (aquí melanomas) en diferentes etapas de su desarrollo, durante el tratamiento en un modelo de ratón.

A continuación, y gracias a los análisis inmunohistoquímicos, es decir, de diferentes secciones de los tumores, miden de forma automatizada la expresión de las proteínas implicadas en el mecanismo de la respuesta adaptativa.

Enfoque matemático

«El enfoque matemático de la Teoría de la información es fácilmente aplicable a técnicas de rutina, como la inmunohistoquímica, y permite validar in vivo la relevancia de los mecanismos estudiados, aunque se presenten en una minoría de células y de forma transitoria”, asegura el citado investigador.

Así, los científicos no solo pueden validar en un organismo vivo los mecanismos moleculares que están estudiando, sino también el impacto de combinaciones terapéuticas innovadoras que resultan de la comprensión de estos mecanismos.

“De igual forma, podemos utilizar en ensayos terapéuticos este enfoque como marcador predictivo de respuesta a combinaciones terapéuticas que buscan prevenir la resistencia adaptativa”, continúa.

«Este método, desarrollado en un modelo de melanoma, podría aplicarse a otros tipos de cáncer para los que existen los mismos problemas de resistencia adaptativa a las terapias dirigidas y para los que se están desarrollando enfoques de terapia combinada basados ​​en la comprensión de los mecanismos en juego», concluye Rastine Merat.

Referencia

A mutual information-based in vivo monitoring of adaptive response to targeted therapies in melanoma. AuroreBugi-Marteyn et al. Neoplasia, Volume 23, Issue 8, August 2021, Pages 775-782. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neo.2021.06.009

Foto superior: Instituto Nacional del Cáncer.

RedacciónT21

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