Carcinogénesis y complejidad

Abstract

Los datos de mortalidad en la población humana por cáncer son contundentes. Pese a los enormes esfuerzos e inversión en la investigación acerca de sus causas, en la actualidad es la tercera causa de muerte a nivel mundial. El estudio del cáncer se ha centrado en la visión genético-molecular; desde este enfoque disciplinar, se han dilucidado ciertas características genéticas de la célula transformada y los factores ambientales que tienen la capacidad de interaccionar con los genes de una célula sana y producir mutaciones o alteraciones en el genoma que inducen la transformación celular. Sin embargo, en la actualidad el estudio del cáncer demanda un enfoque interdisciplinario que permita comprender la dinámica génica en el interior de la célula y su relación con el microambiente celular y ambiental. En este sentido, una estrategia para el estudio de la dinámica del cáncer que trascienda los límites de los enfoques reductivos, es aquella que se basa en la teoría de los sistemas complejos. Desde esta perspectiva, es posible construir un marco teórico que permita el estudio del problema de manera global, reconociendo la contribución de las partes —genes— e identificando la acción colectiva que da lugar a propiedades emergentes. La teoría de los sistemas complejos se materializa en la matemática de los sistemas dinámicos cuya metodología formal permite la construcción de redes de regulación génica de los fenotipos celulares, y cuya dinámica determine las condiciones bajo las cuales una célula puede transitar de un fenotipo normal a uno canceroso. El destino de cada fenotipo celular determinado por la dinámica de sus redes de regulación génica se llama el “atractor” del sistema. En este ensayo veremos que dichos atractores son los estados estacionarios de las redes y que su evolución puede ser modulada mediante perturbaciones locales inducidas por agentes terapéuticos. Nuestra propuesta tiene así una eventual utilidad médica pero, sobre todo, nos interesa contribuir a la comprensión de los mecanismos que gobiernan el tránsito de una célula de un atractor a otro.

Mortality data on human population cancer is overwhelming. At present, it is the third cause of death worldwide. The study of cancer has been so far centered within the genetic-molecular paradigm. However, there is currently a move towards an interdisciplinary perspective. From this point of view, a strategy for studying the dynamics of cancer transcending the limits of the reductive approaches is based on the theory of complex systems. According to this perspective, it is possible to construct a theoretical framework to study the problem as a whole, recognizing the contribution of the parts—genes—and identifying the collective action that leads to emergent properties. The theory of complex systems materializes in the mathematics of dynamic systems whose formal methodology allows the construction of gene regulatory networks of cellular phenotypes. The fate of each cell phenotype determined by the dynamics of networks of gene regulation is called the attractor of the system. In this essay we will see that these attractors are the stationary states of the networks and their evolution can be modulated by local perturbations induced by therapeutic agents. Our proposal has a potential medical benefit and proposes a theoretical framework to explain the transition from one attractor to another.