Detection of therapeutic targets in human highly prevalent diseases through mathematical modelling of their molecular basis

Abstract

Las enfermedades se producen por un mal funcionamiento del organismo. Con el fin de comprender los mecanismos de las enfermedades se debe tener en cuenta la complejidad de los organismos biológicos, no sólo como el conjunto de interacciones moleculares, sino también su dinámica. Las enfermedades se producen por un desequilibrio en la dinámica del sistema, ello implica que hacen falta métodos que permitan inducir la dinámica a partir de la red de interacciones de forma que sea posible encontrar nuevas estrategias para el tratamiento de las enfermedades. El enfoque que se ocupa de este inferir la dinámica a partir de las redes de interacciones es la biología de sistemas; esta hace uso de metodologías de modelización matemática para hacer frente a la complejidad estructural y dinámica de los organismos biológicos. En primer lugar se resumen y analizan las cuestiones generales sobre modelización matemática en biociencias, luego se presenta una revisión de aproximaciones mediante modelización matemática en el tema de infección por malaria dentro del hospedador. Cuatro enfermedades altamente prevalentes son evaluados bajo este enfoque desentrañando la complejidad molecular y celular que explica su fisiología. La malaria es altamente prevalente en los países en desarrollo, y es producida por la interacción dinámica del parásito y las células del sistema inmunológico en el torrente sanguíneo; la infección por VIH es producida en primer lugar por la invasión de los linfocitos T4 por el virus, este proceso está promovido por muchas rutas de señalización molecular desencadenadas por el virus en el interior del linfocito, que culminan con la apertura de un poro por el cual entra el VIH; la enfermedad de Alzheimer es una patología neurodegenerativa sin causa conocida, la hipótesis principal alude a la producción de un péptido neurotóxico, el β-amiloide, en ciertos dominios lipídicos formados por el movimiento lateral diferencial de los lípidos en la membrana de las neuronas; por último, el melanoma es un tipo de cáncer de melanocitos muy agresivo. Inicialmente, un microtumor crece en el torrente sanguíneo interactuando con el sistema inmune; la evolución de la enfermedad depende de esta interacción dinámica. En cada caso se proponen potenciales dianas terapéuticas en las que puede centrarse la búsqueda de nuevos fármacos contra estas enfermedades haciendo uso de los modelos que reproducen la enfermedad en determinadas condiciones.