Por Rebeca García Fandiño, Investigadora Principal do CiQUS
Aquiles, o heroe grego da Ilíada de Homero, era coñecido pola súa forza sobrehumana e habilidade no combate. Para facelo invulnerable, a súa nai submerxiuno nas augas máxicas do río Estix. Porén, ao soster ao pequeno polo talón, esa parte quedou desprotexida, converténdose no seu punto débil. Durante a Guerra de Troia, Aquiles foi o guerreiro máis temido e respectado, pero a súa vulnerabilidade sempre foi un perigo latente. Finalmente, o príncipe troiano Paris disparou unha frecha que acertou no seu talón, causando a súa morte e ensinándonos que ata os máis poderosos teñen un punto débil.
Esta lenda inspira AQilles, o proxecto que dirixo dende o Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS). Esta iniciativa reúne un equipo interdisciplinar formado por físicos e químicos que traballan para descubrir e explotar as vulnerabilidades das células afectadas polo cancro, o envellecemento e as infección utilizando ferramentas avanzadas de simulación computacional, intelixencia artificial e computación cuántica.
O triángulo CAIn
Tradicionalmente, o cancro, o envellecemento e as infeccións consideráronse entidades separadas, resultando nun coñecemento fragmentado e desordenado destes procesos biolóxicos. Con todo, evidencias cada vez máis numerosas suxiren unha relación moito máis complexa entre estas tres condicións, revelando numerosas conexións entre os vértices do que chamamos “o triángulo Cancro-Envellecemento-Infección” (triángulo CAIn). Ademais da inflamación crónica presente en todas elas, existe outro nexo de unión que ata fai pouco pasara desapercibido: a composición das membranas celulares das células afectadas.
A membrana celular, ata fai pouco considerada simplemente unha envoltura, está gañando protagonismo grazas aos estudos de lipidómica, que analizan miles de lípidos que compoñen estas envolturas nas diferentes células. Os estudos mostran que cando unha célula se volve cancerosa, se infecta ou envellece, prodúcense alteracións significativas nos lípidos que compoñen a súa membrana. Estas alteracións afectan as propiedades mecánicas e químicas das membranas celulares, diferenciándoas das células sas. As diferenzas na composición lipídica proporcionan unha oportunidade única para a investigación. Identificar estas alteracións permite usalas como dianas para destruír ou reparar selectivamente as células afectadas. Ao comprender e explotar estas vulnerabilidades, é posible desenvolver novas terapias dirixidas que melloren os tratamentos e a prevención do cancro, o envellecemento e as infeccións.
O uso da tecnoloxía en AQilles
Empregando tecnoloxías computacionais de simulación molecular e intelixencia artificial (IA), no proxecto AQilles buscamos identificar perfís lipídicos do triángulo CAIn que poidan ser utilizados como marcadores diagnósticos de saúde e como base para o deseño de ferramentas preventivas e terapéuticas.
Inicialmente denominado Akilles (de kill, matar en inglés), o proxecto evolucionou a AQilles para destacar a incorporación da tecnoloxía cuántica (representada pola “Q”). Esta sutil pero significativa modificación reflicte a ambición do proxecto de aproveitar o novo ordenador cuántico do Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA) para impulsar os descubrimentos científicos. Aínda que a computación cuántica está aínda nunha fase incipiente, presenta un tremendo potencial para revolucionar a análise de datos complexos. Nun enfoque innovador, barállase utilizar a computación cuántica para adestrar unha rede neural artificial empregando cúbits como neuronas artificiais.
Así, mediante simulación molecular e IA potenciada por computación cuántica, o proxecto AQilles pretende crear e analizar conxuntos de datos complexos para identificar agrupacións de especies lipídicas relacionadas co cancro, a infección e o envellecemento. O obxectivo é non só desentrañar a complexidade destas condicións, senón tamén sentar as bases para futuros avances no tratamento e prevención das mesmas.
Referencia: Unraveling lipid and inflammation interplay in cancer, aging and infection for novel theranostic approaches (Publicado en Frontiers in Inmunology)
Artigo publicado orixinalmente en GCiencia
A investigadora principal do CiQUS, Rebeca García Fandiño