Matemáticas para descubrir los momentos en que más vulnerable energéticamente es una célula cancerosa

Gracias a un uso imaginativo de la Teoría de Juegos, que es una herramienta matemática a la que se ha recurrido con éxito en campos muy variados, desde la biología a la economía, se ha logrado averiguar cómo cooperan las células dentro de un tumor para obtener energía.

Profundizando en esta línea de investigación abierta por el equipo de Ardeshir Kianercy y Kenneth J. Pienta, de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, Estados Unidos, y obteniendo información adicional a partir de experimentos, se podría identificar con toda certeza el momento ideal para sabotear la actividad de las células cancerosas que conduce a la metástasis, y para hacer al tumor más vulnerable a los fármacos anticáncer.

La Teoría de Juegos ha sido ampliamente usada para predecir el conflicto y la cooperación entre individuos e incluso entre naciones, pero últimamente se emplea cada vez más en biología, para pronosticar interacciones entre una célula y otra. Los tumores contienen diversas células que pasan de un estado cooperativo a otro competitivo, y a la inversa.

Aprovecharse de esas interacciones puede poner a disposición de los científicos muchos blancos de ataque insospechados que permitan combatir con éxito al cáncer. Pero para conseguirlo es fundamental estudiar a las células cancerosas en grupo, no cada una por separado y aislada de las demás.

En sus investigaciones, el equipo de Kianercy y Pienta se valió de la Teoría de Juegos y de herramientas informáticas para analizar situaciones derivadas de las interacciones biológicas entre dos clases de células tumorales, una rica en oxígeno y la otra pobre. Las células dentro de un tumor adoptan diferentes tipos de metabolismo energético, dependiendo de lo cerca que estén de un suministro de sangre rico en oxígeno. Las células tumorales en áreas pobres en oxígeno usan un azúcar, la glucosa, para producir energía y, como parte del proceso, liberan un compuesto llamado lactato. Las células ricas en oxígeno usan este lactato en un tipo diferente de proceso metabólico energético y, como resultado de ello, liberan glucosa que puede ser empleada por las células pobres en oxígeno para generar su propia energía.

En general, esa situación representa una colaboración eficiente que puede ayudar a prosperar al tumor, pero las relaciones de colaboración están siempre cambiando a medida que las células del tumor mutan. La tasa de mutación influye en la fortaleza de las colaboraciones energéticas entre las células ricas en oxígeno y las pobres en oxígeno, y en los niveles de producción y consumo de glucosa y lactato.

Aplicando cálculos de la Teoría de Juegos que tuvieron en cuenta las tasas de mutación de las células del tumor y los niveles potenciales de glucosa y lactato, los científicos encontraron que dentro de ciertos límites de tasas de mutación, hay transiciones críticas cuando un tumor de pronto cambia entre diferentes tipos de estrategias metabólicas energéticas. Este cambio en las tácticas de producción de energía puede ocurrir cuando los tumores progresan y se propagan.

Los científicos piensan que los tumores podrían ser especialmente vulnerables dentro de esta ventana de cambio de estrategia, haciéndola un momento estupendo para que los médicos lanzasen un ataque destinado a sabotear el entorno del tumor y la colaboración entre sus células.

Información adicional