La biología de sistemas aplicada a la degeneración macular asociada a la edad
La degeneración macular asociada a la edad (DMAE) es la primera causa de pérdida de visión en los países occidentales. Es una enfermedad compleja en el desarrollo en la cual tienen un papel importante factores genéticos (diversas variantes genéticas que afectan el sistema del complemento, el metabolismo de los lípidos, etc.) y factores ambientales más generales (el tabaquismo, la dieta, el ejercicio, etc.)
El proyecto EYERISK reúne personas investigadoras de diversas áreas (biología, genética, epidemiología, medicina, etc.) para profundizar en los factores genéticos y no genéticos que influyen en la aparición y desarrollo de esta enfermedad. Los equipos de investigación trabajan a partir de la biología de sistemas, en que los métodos matemáticos permiten determinar la infinidad de elementos que intervienen en los sistemas biológicos. Por lo tanto, la biología de sistemas utiliza una estrategia amplia y holística, y tiene en cuenta de manera simultánea muchos parámetros, así como las relaciones que establecen los unos con los otros, para entender las vías que desencadenan, en este caso, la degeneración macular asociada a la edad (DMAE). Este planteamiento resulta mucho más complicado que estudiar factores de manera aislada (como por ejemplo el tabaquismo) y requiere trabajar con modelos computacionales.
Pool et al.1 hicieron servir este planteamiento en el momento de crear una SBGN (del inglés systems biology graphical notation) para la patogénesis de la DMAE. El mapa que crearon mostraba vías relacionadas con la enfermedad (activación del complemento, estrés oxidativo, autofagia, etc.) junto con la localización anatómica donde estos procesos se desarrollavan, así como las interrelaciones entre estos. Además, la interacción proteína-proteína (IPP) muestra el mapa donde se generan y donde destacan las relaciones entre las diversas proteínas.
El resultado de aplicar este sistema sugiere que dos agrupamientos diferentes tienen un papel clave en la patogénesis de la DMAE: la parainflamación (una inflamación crónica de baja intensidad) y la homeostasis de la matriz extracelular (el proceso que regula el estado de equilibrio de las moléculas que hay fuera de las células cercana a la coroide). Es importante destacar que la homeostasis de la energía se distribuye por todo el circuito, cosa que sugiere que no es un elemento que provoque la enfermedad per se, sino que es más un mecanismo que actúa en diferentes ámbitos para intentar compensar los efectos del envejecimiento.
Asimismo, Handa et al.2 analizan las ventajas y las desventajas de la biología de sistemas aplicada a la DMAE seca o atrófica, la forma más común de la enfermedad y por la cual, de momento, no hay ningún tratamiento posible. La combinación de la información obtenida de diferentes campos como ahora la genómica, la epidemiología y los métodos de imagenería e in vitro, así como el desarrollo de modelos animales adecuados suponen un gran reto por lo que respeta a infraestructuras, accesibilidad, integración e interpretación de datos, y requieren que los equipos de personas investigadoras y las estrategias con que estas trabajan tengan una perspectiva multidisciplinaria. El financiamiento también debería funcionar de la misma manera, ya que otorgar subvenciones a equipos pequeños quizás va bien para resolver cuestiones concretas, pero no parece la mejor opción para abordar los mecanismos que desencadenan enfermedades más complejas.
Se prevé que este tipo de estudios permitan comprender los mecanismos de la enfermedad. Esperemos que sirvan para desarrollar tratamientos seguros y eficaces para la DMAE en un futuro cercano.
Referencias
- Pool, F. M. (et al.). «Repository of proposed pathways and protein-protein interaction netweorks in age-related macular degeneration». Aging and Mechanisms of Disease (2020), 6: 1-11.
- Handa, J. T. (et al.). «A systems biology approach towards understanding and treating non-neovascular age-related macular degeneration». Nat Comm (2019), 10: 3347.
Autor: Marc Biarnés OD MPH PhD, miembro del equipo de investigación de la Barcelona Macula Foundation (BMF).
El EYE-RISK está financiado por el Programa de investigación en innovación Horizon 2020 de la Unión Europea bajo el Grant Agreement 634479.