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Artículo del Dr. Raul Isea sobre el uso de computadores para la búsqueda de fármacos contra enfermedades, en este caso la malaria
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Página 18 Cuadernos Nº 18 Junio, 2009
El de sa rro llo de nue vos me di ca men tos esun pro ble ma de di fi cil so lu ción des de elpun to de vis ta com pu ta cio nal. Ello es de -bi do a la ca ren cia de al go rit mos que per -
mi tan in te grar una am plia gama de in for ma cióndis tri bui da por todo el planeta. Por ello, exis te lane ce si dad de sal var la bre cha tec no ló gi ca para uni -fi car y ana li zar una enor me can ti dad de in for ma -ción dis tri bui da en di ver sos for ma tos elec tró ni cosque a menudo son in com pa ti bles.
La base de da tos del Cen tro Na cio nal para laInfor ma ción Bio tec no ló gi ca (co no ci da por sus si -glas en in glés NCBI), por ejem plo, es uno de los re -po si to rios de in for ma ción más im por tan tes en elmun do. Se pue de ac ce der a los da tos allí de po si ta -dos gra tui ta men te, no im por ta des de don de secon sul ten. Allí hay al ma ce na dos más de 88 mi llo -nes de se cuen cias (loci di fe ren tes) com pues tas por más de 90.000 mi llo nes de nu cleó ti dos, has ta ju -nio de 2008. Ma ne jar ese vo lu men de in for ma -ción, como es de su po ner, pre sen ta un reto com pu -ta cio nal de gran en ver ga du ra
Las se cuen cias al ma ce na das en el NCBI es tánaso cia das a una am plia gama de pu bli ca cio nescien tí fi cas. De modo que sí una per so na de sea ma -ne jar toda la bi blio gra fía pu bli ca da en el área dedi se ño de dro gas (por ci tar un ejem plo), debe co -men zar es tu dian do más de 180 mil pu bli ca cio nescien tí fi cas que han sido im pre sas has ta nues trosdías. Estos tra ba jos es tán es cri tos con un alto ni velcien tí fi co, y no son con tri bu cio nes di vul ga ti vas. Sínos de di ca ramos a leer cinco pu bli ca cio nes al día,nos lle va ría un poco me nos de 100 años re vi sar las(y para en ton ces el co no ci mien to se ría ob so le to).De allí la ne ce si dad de im ple men tar sis te mas au to -má ti cos de pro ce sa mien to de da tos para sim pli fi -car el vo lu men de in for ma ción a ana li zar.
Y se debe con sul tar la bi blio gra fía por que hayque iden ti fi car aque llos po si bles blan cos bio ló gi -cos (es de cir, las se cuen cias) don de po dría in te rac -tuar la dro ga que se busca para com ba tir una de -ter mi na da en fer me dad.
Para ello se em plean pro gra mas de com pu ta do -ra en una red tal que el pro ble ma es ata ca do pormu chos com pu ta do res a la vez. Gra cias a este po -der de cómpu to, es po si ble iden ti fi car po ten cia lessi mi li tu des en tre las se cuen cias que de ben in te rac -tuar con los me di ca men tos, con la es pe ran za quedi chas si mi li tu des pue dan ser uti li za das comonue vos blan cos con tra una dro ga es pe cí fi ca. Paralo grar ello, se debe ha cer un pro ce so de com pa ra -ción cuan ti ta ti va en tre cada par de se cuen cias.Esto es algo así como bus car fra ses si mi la res den -tro de un li bro, con el prin ci pal in con ve nien te quedi cha bús que da se debe ha cer en for ma re cu rren -te: es de cir, bus car una fra se en todo el li bro, lue gootra fra se y así su ce si va men te.
Para en ten der el po der de cómpu to cien tí fi co re -que ri do en este úl ti mo co men ta rio, per mí tan mere sal tar el cálcu lo que se rea li zó en el La bo ra to rioNa cio nal de Argon ne (Esta dos Uni dos) don de em -plea ron una su per com pu ta do ra que está com -pues ta por más de 10.000 pro ce sa do res con la úni -ca ta rea de iden ti fi car aque llas se cuen ciassimilares entre sí (dicha comparación llevaría va -rios me ses de cálcu lo inin te rrum pi do en nues trascom pu ta do ras per so na les). Más aún, el vo lu mende in for ma ción que se ge ne ró, pro duc to de di chacom pa ra ción, es del or den de Pe taby tes (un mi llon
de Gi gaby tes), es de cir, se debeana li zar la in for ma ción equi va -len te de es pa cio que ocu pa ríancin co mil discos duros de 200GB cada uno de un com pu ta -dor doméstico.
Una vez iden ti fi ca das las se -cuen cias que pue den es tar aso -cia das en una de ter mi na da en -fer me dad, el pró xi mo paso esla elec ción de los po si bles can -di da tos a fár ma cos que pue deayu dar a com ba tir di cho fla ge -lo, y para ello se em plea uname to do lo gía com pu ta cio nallla ma da Doc king; es de cir, enun am bien te vir tual, la pro teí -na se man tie ne fija en el es pa -cio mien tras que una de ter mi -na da dro ga se va co lo can do endi fe ren tes par tes cer ca nas alex te rior de di cha pro teí na, y encada una de di chas po si cio nesse va cal cu lan do la ener gía re -sul tan te pro duc to de la in te rac -ción del com ple jo pro teí -na-dro ga. De tal ma ne ra quelas po ten cia les dro gas, que pu -die ran lle gar a ser efi cien tescon tra la en fer me dad, sonaque llas que po seen me nor va lor de ener gía de in -te rac ción del com ple jo for ma do dro ga-pro teí na.
Por otra par te, se ha de mos tra do en la li te ra tu racien tí fi ca que hay zo nas muy es pe cí fi cas don de ladro ga de be ría ser más fa vo ra ble a la in te rac cióncon una pro teí na (es de cir, no es cual quier par te de la pro teí na don de lle ga di cho fár ma co), de ma ne raque los po si bles me di ca men tos can di da tos a dro ga contra una determinada enfermedad, seránaquellos que presentan la menor energía deinteracción del complejo droga-proteína ubicadaen esos lugares específicos de la proteína.
En esta fi gu ra se mues tra los re sul ta dos ob te ni -dos del Doc king que se rea li zó en el su per com pu -ta dor de San Die go, don de em plea ron la pro teí naNeu ra mi ni da sa como blan co para la bús que da denue vas dro gas que in hi ban el vi rus de la gri pe. Eles tu dio ha per mi ti do plan tear 27 po si bles fár ma -cos con tra la gri pe; para lo grar el re sul ta do, seutilizó una su per com pu ta do ra con 128 pro ce sa do -res.
Para fi na li zar, per mí tan me co men tar la ini cia ti -va in ter na cio nal de no mi na da WISDOM (abre via -tu ra por sus si glas en in glés: Wide In-Si li co Doc -king Of Ma la ria) cuyo ob je ti vo es iden ti fi car aque -llas po ten cia les dro gas que pue den ser efi cien tescon tra la ma la ria. Di cho es tu dio se rea li zó gra ciasa un es fuer zo de coo pe ra ción in ter na cio nal de in -ves ti ga do res de Fran cia, Espa ña, Ita lia, Ale ma nia,y Ve ne zue la. En el es tu dio se pro ba ron más de cua -tro mi llo nes de dro gas di fe ren tes para una mis mapro teí na blan co. A pe sar que di cho cálcu lo se rea li -zó en va rios cien tos de pro ce sa do res, éste tar dó 76días con se cu ti vos, y ac tual men te se es tán pu bli -can do los re sul ta dos ob te ni dos de di chos es tu diosteó ri cos. Los de ta lles téc ni cos de di cho tra ba jopue den apre ciar se en el ar tícu lo WISDOM_II:Scree ning against mul ti ple tar gets im pli ca ted inma la ria using com pu ta tio nal grid in fraes truc tu -
res pu bli ca do en Ma la ria Jour nal, vo lu men 8:88,mayo, 2009 .
Po de mos con cluir que exis te la ne ce si dad de in -no var en téc ni cas com pu ta cio na les para manejargran des vo lú me nes de in for ma ción, in de pen dien -te men te cómo se haya ge ne ra do, para fa ci li tarbús que das efi cien tes que pue dan ser em plea daspara iden ti fi car fár ma cos úti les con tra cual quieren fer me dad.
A pe sar del gran es fuer zo in ver ti do en es tos en -sa yos, so la men te se pue de ga ran ti zar el éxi to delmis mo cuan do se pue dan rea li zar va li da cio nes ex -pe ri men ta les en el la bo ra to rio.
*Fun da ción Insti tu to de Estu dios Avan za dos(IDEA), Ve ne zue la.
Inves tiga dor ve ne zo la no par ti ci pa en equi po in ter na cio nal en la bús que da de me di ca men tos contra la malaria
Buscando nuevos fármacos con la ayuda del computador
Raul Isea
Re sul ta dos ob te ni dos me dian te el pro ce so de Doc king en el su per com pu -ta dor de San Die go, Ca li for nia, EEUU. (Ima gen de la UC San Die go, Ca li -for nia.)
Bre ve Cu rri cu lum
1993 Li cen cia do en Fí si ca en la UCV, Fa cul tad deCiencias, Ca ra cas - Ve ne zue la. Tres años des pués re -ci be el Doc to ra do en Cien cias Quí mi cas (1996) en laUni ver si dad Com plu ten se, Ma drid, gra cias a una BecaMu tis de la AECI.
El Post doc to ra do (1997-2000) tan to en el Cen trode Quí mi ca del Insti tu to Ve ne zo la no de Inves ti ga cio -nes Cien tí fi cas (IVIC), y en Rice University. Fue Inves ti -ga dor en el Cen tro de Cálcu lo Cien tí fi co de la Uni ver si -dad de Los Andes (2001-2007).
Des de en ton ces es Inves ti ga dor en la Fun da ciónInsti tu to de Estu dios Avan za dos (IDEA).
El ex ten so cu rri cu lum del Dr. Isea in clu ye nu me ro -sos ar tícu los pu bli ca dos en re vis tas in ter na cio na les ar -bi tra das, pre sen ta cio nes en con gre sos y obras de di -vul ga ción para el pú bli co en ge ne ral.
