¿Qué puede aportar la Física a la Inmuno-Radioterapia? (1 de 2)

No pretendo ser tan ingenuo, ni a la vez tan presuntuoso, como para pensar que he sido el único en cuestionarme este tipo de problemas pero, desde la adolescencia me planteaba que, si el cerebro estaba formado por átomos, los cuales son todos iguales para un elemento determinado y cuyo comportamiento está gobernado por las implacables leyes de la Física, ¿cómo podía ser posible que pudiéramos tener libre albedrío? ¿Cómo podría existir la voluntad particular, la individualidad a la hora de pensar, de decidir, de sentir, de amar, si nuestra composición íntima, aquello de lo que todos y cada uno de nosotros está formado, estuviera regido, desde el principio de los tiempos, por unas reglas inamovibles y absolutamente predictivas?

Más tarde, en la Universidad leí algunos trabajos en los que se establecía que existe una relación entre lo muy pequeño y lo enorme, entre la Mecánica Cuántica y el Universo. Pero, hasta donde he podido llegar, y quizás por la dificultad añadida del número de partículas implicadas, existe un tremendo vacío en el conocimiento de la influencia de lo que ocurre a nivel atómico (del orden de 10 -10 m), donde más o menos se desarrolla la Física Atómica, en relación con el comportamiento celular (del orden de 10-6  m), que es el rango típico de la Biología. Son únicamente cuatro órdenes de magnitud los que separan estos dos escenarios de un mismo mundo, aparentemente tan separados. Pero, sin embargo, estamos acostumbrados a manejar conceptualmente con soltura esta misma diferencia en otro rango de la escala. Por ejemplo, es perfectamente imaginable la diferencia entre un metro y diez kilómetros y las connotaciones que están asociadas a ambas distancias nos resultan fáciles de asimilar.

No obstante, resulta muy complicado establecer relaciones entre el comportamiento atómico y el celular. Quizás porque nuestra concepción de la realidad que nos rodea es básicamente mecanicista, entendiendo por mecanicismo el modelo introducido por René Descartes (1596‐1650) que afirma que la única forma de causalidad es la influencia física entre las entidades que conforman el mundo material.

René Descartes (1596-1650)

Pero, en mi opinión, existe además otra razón de peso: nos encontramos ante un ejemplo claro de un problema de multidisciplinareidad y, como siempre que se produce una situación en la que hay implicadas distintas áreas de conocimiento, una de las complicaciones fundamentales es la falta de comunicación debida a las diferencias en los lenguajes que usa cada disciplina.

Todo este preámbulo es para justificar que, hace unos meses me propusieron dar una charla sobre “Radiofísica y Nuevos Modelos Matemáticos a la luz de la Inmuno-Radioterapia. Como he tratado de exponer en la introducción, el asunto me interesaba y, además, soy de esos a los que les cuesta decir que no a los retos que me plantean. Pero, sobre todo, tenía tiempo por delante para estudiar el tema, así es que dije que contaran conmigo sin saber muy bien dónde me metía.

Pero conforme pasaban los días y seguía sin encontrar bibliografía que me ayudara a preparar la charla, me fue invadiendo la inquietud y -por qué no decirlo- el pánico porque, hasta donde yo he podido llegar, no existe ninguna modelización que establezca ningún tipo de predicción de cuándo puede esperarse que la aparición de los efectos bystander o abscopal sea más probable.

Como la fecha de la charla se acercaba y mi conocimiento sobre la materia era igual de exiguo que al principio, opté por dar un giro al enfoque inicial y plantearlo de manera en la que se describiese cómo la Física podría contribuir a la comprensión de este fenómeno, partiendo de lo poco que sabía pero tratando de imaginar cómo la formación científica que nos han inculcado en la Facultad y que hemos ido desarrollando con nuestro quehacer profesional, podría aportar algo de luz a este asunto.

Y así empecé, como pienso que deben comenzarse siempre las cosas: planteándonos con claridad cuál es el problema.

El cáncer es un proceso complicado cuyo desarrollo tiene lugar tanto en el espacio como en el tiempo, pero presenta unas características comunes con algunos sistemas físicos complejos, tales como los procesos caóticos, los superconductores a alta temperatura, los cristales líquidos o los sistemas dinámicos estocásticos no lineales. La descripción de estos fenómenos ha sido ardua, pero se han conseguido progresos muy importantes. Por eso es lícito pensar que podría aplicarse el mismo enfoque en los procesos oncológicos.

Evidentemente, no se trata de que los físicos vayamos diciéndoles a experimentados investigadores en Oncología cómo tienen que hacer su trabajo. Pero también es cierto que los biólogos raramente piensan en la célula como si se tratara de un objeto físico. Existe en la actualidad conocimiento suficiente como para estudiar en detalle las células, molécula a molécula. Pero quizás sea esa misma capacidad de detalle la que ha distraído a los investigadores enfocando su búsqueda hacia genes individuales y hacia las piezas aisladas que funcionan mal, en lugar de mirar con perspectiva y tratar de contemplar el proceso oncológico como un todo. Usando una comparación de Paul Davies, sería como tratar de comprender la economía de un país a partir de los productos básicos y las transacciones individuales que se producen en cada pueblo o en cada ciudad.

Por desgracia, muy pocos biólogos del cáncer están familiarizados con el análisis de sistemas no lineales, la teoría de redes o cualquiera de las herramientas que han sido desarrollados por los matemáticos y físicos en las últimas décadas para hacer frente a los sistemas complejos.

Y, como decía anteriormente, es muy probable que, al entrar en los detalles más particulares del problema, se pierda la perspectiva global. Así pues, en principio podría ser interesante plantearnos, como físicos, una serie de cuestiones, acaso un poco elementales, pero que quizás pudieran dar una nueva perspectiva desde la cual los biólogos aún no han enfocado el problema del cáncer. La idea es pensar creativamente, fuera de los estereotipos y, mediante la importación de ideas de la comunidad de la Física, tal vez podamos conseguir el gran avance que todos esperamos.

Es cierto que los físicos pensamos acerca del mundo de una manera muy especial, a veces un poco estrafalaria. Todos recordamos las intervenciones de Sheldon Cooper en “The Big Bang Theory”. Pero, aunque en la serie televisiva se exagera hasta el esperpento para alcanzar el lado cómico, no seré yo quien diga que no hay un poco de verdad en la forma en cómo los físicos entendemos la vida.

Alguien podrá decir que la aplicación de la Física a la Medicina no es nada nuevo. Es sabido que la Física y la Medicina han ido de la mano desde muy antiguo. Prueba de ello es que, hasta la Edad Media, al médico se le llamaba físico. Esta proximidad se pone aún más de manifiesto en los países anglosajones donde, en la actualidad, utilizan el vocablo physicist y physician para designar al físico y al médico, respectivamente.

Más adelante, cuando la Física comenzó a tener entidad propia, su relación con las Ciencias de la Vida continuó siendo muy estrecha, aportando avances incuestionables para el desarrollo de la Medicina. Todos conocemos los progresos diagnósticos que han traído consigo los estudios de Resonancia Magnética Nuclear o los de Tomografía Axial Computarizada (TAC). Y es cierto que la tecnología en la que se sustentan fue desarrollada originalmente para conocer la estructura nuclear, pero en el caso de pretender encontrar una solución para el cáncer, debemos llevar esta relación a un nivel más conceptual y fundamental.

Las células tumorales son objetos con propiedades físicas tales como elasticidad, fuerzas de adhesión y potenciales eléctricos. Quizás podamos detectar algo que a los biólogos se les ha pasado y romper el estancamiento en el que nos encontramos en la actualidad. Nadie va a preocuparse demasiado acerca de si fue un físico o un biólogo quien proporcionó la chispa de inspiración para encontrar la curación del cáncer.

Y mientras llega esa idea feliz, esa abstracción maravillosa que nos muestre el camino por donde avanzar, ¿puede aportar hoy la Física alguna ayuda en la batalla contra el cáncer?

Precisamente, en el tratamiento del cáncer con radiaciones es donde los físicos desarrollan, en la actualidad, una de sus funciones principales en un hospital. Desde finales del siglo XIX se conoce el poder antitumoral de las radiaciones ionizantes, pero también es sabido que este fenómeno puede dañar a los tejidos sanos si no se suministra de forma apropiada. Es por ello por lo que el diseño y la estrategia de un tratamiento radioterápico lo lleva a cabo un físico con una formación adicional específica.

El avance imparable de la tecnología ha permitido un diagnóstico más precoz y preciso y, en paralelo, la creación de máquinas productoras de radiación cada vez más versátiles, que permiten realizar tratamientos impensables hace sólo quince años, ha convertido a la Radioterapia en una herramienta terapéutica indiscutible en los tratamientos oncológicos.

Pero más allá de su papel establecido en la actualidad, la Física puede contribuir de forma decisiva a encontrar una solución al problema del cáncer. En primer lugar, ayudando a establecer un lenguaje común que, sin perder las particularidades específicas de cada una de las disciplinas que entran en juego, permita un entendimiento que facilite la comunicación.

Por otro lado, la Física puede ser muy importante a la hora de sintetizar la información. Es tristemente frecuente encontrar trabajos clínicos “a propósito de un caso”. No es con esta clase de datos con la que se pueden inferir pronósticos.

Además, a partir de la inspiración del problema planteado por el biólogo, la mentalidad del físico podría imaginar nuevos experimentos en los que se aíslen de forma sistemática los parámetros que entran en juego para poder analizar y cuantificar su influencia en el proceso.

Algo que suele estar asociado a los físicos es la capacidad de abstracción, lo cual puede contribuir al enunciado de teorías y al desarrollo de modelos predictivos que permitan a los científicos comprender mejor las respuestas terapéuticas.

Resumiendo: lo que puede aportar un físico a la solución de este problema es su propia formación científica.

3 Respuestas a “¿Qué puede aportar la Física a la Inmuno-Radioterapia? (1 de 2)

  1. Muy interesante reflexión. No sé si será el caso, pero muchas de las grandes revoluciones del conocimiento en Física han venido acompañadas de la invención (a veces reinvención) de las herramientas matemáticas necesarias para su desarrollo. Puede que las matemáticas necesarias para entender los sistemas complejos, conscientes y caóticos aún no se hayan inventado ;-)
    Un saludo.

  2. Muy bueno el post Rafael, coincido mucho contigo en que el abordaje del cáncer como fenómeno tiene que ser semejante al de otros sistemas complejos muy frecuentes en la biología. Yo por ejemplo siempre he pensado en un tumor como en un bosque, repleto de variedad y particularidades y con complejas interacciones entre sus componentes. Cada cáncer en sí mismo (cada caso particular de cáncer mejor dicho, que esa es otra) es un ecosistema dentro de otro ecosistema que supone el cuerpo humano.

  3. Para explicar como funciona la fotosíntesis con una placa de plata descargué fotones que la naturaleza manipula como electrones y da la impresión que lo que viene del cielo es benéfico y lo que fabricamos no, tal vez si usamos la corriente continua los resultados sean halagüeños

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