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El gemelo digital del cuerpo humano capaz de latir (y enfermar)

La supercomputación permite generar modelos funcionales en 3D de nuestros órganos, como el corazón o el pulmón, en el necesario camino hacia la medicina personalizada

06 MAR. 2020 - Londres (Reino Unido)
6 minutos
Vascularización sintética cardíaca, en un modelo 3D generado por supercomputación
Vascularización sintética cardíaca, en un modelo 3D generado por supercomputación / JR Cebral (George Mason University), ELEM Biotech

Una de las utilidades más conocidas de los supercomputadores es la investigación biomédica, área que requiere de cálculos muy elevados para poder arrojar luz sobre el comportamiento de determinadas enfermedades o el análisis de multitud de patrones que interfieren en la expansión, por ejemplo, de una epidemia.  Pero si llevamos estas capacidades hasta el extremo, las posibilidades se abren hasta el punto de poder crear gemelos digitales de nuestro propio cuerpo: réplicas exactas de nuestro organismo que replican su comportamiento natural a la perfección.

En 2005, en el Barcelona Supercomputing Center se comenzó a gestar un proyecto en esta línea, materializado en julio de 2018 en forma de spinoff, llamada ELEM Biotech. Esta empresa tiene como único y ambicioso propósito reproducir los distintos elementos de la fisiología humana para construir "pacientes virtuales" en los que poder examinar enfermedades, detectar detalles de nuestro cuerpo que se escapan a las pruebas habituales y realizar ensayos clínicos en estos sujetos hechos de unos y ceros.

"En los coches se puede simular todo, y de hecho se ha pasado de desarrollar un nuevo vehículo de cuatro años a solo seis meses. Pero el cuerpo humano es mucho más complejo, no vale sólo con conocer su estructura, sino que intervienen muchos factores físicos, químicos, de fluidos o eléctricos. Es una dimensión mucho mayor", explica Christopher Morton, cofundador y CEO de la firma. "Además, el cuerpo siempre es más rico que cualquier modelo que podamos crear, tenemos que ir aprendiendo hasta lograr resultados comparables".

Por el momento, ELEM Biotech ya ha conseguido crear una geometría en 3D del corazón humano, gracias a numerosas imágenes de alta definición de este órgano. "Lo hemos hecho latir en un ordenador, podemos verlo latir mientras lo cortamos por la mitad, algo que no podríamos hacer en la vida real. Este modelo también nos posibilita ver deformaciones e impactos de infartos en las funciones del latido o cómo varían las corrientes eléctricas en pacientes que no suelen estar representados en los grandes estudios clínicos, como mujeres o niños", detalla Morton. Precisamente estos públicos son esenciales en la medicina del futuro, ya que la idoneidad de los tratamientos y los efectos secundarios de muchos dispositivos médicos son desconocidos en ellos.

Para lograr esta simulación de vanguardia, los científicos han dividido el corazón humano en partes (entre 40 y 80 millones de secciones distintas), replicando mediante 800.000 millones de ecuaciones su latido. Cifras imposibles de gestionar de no ser por la supercomputación, primero, y por despliegues comerciales después (en este caso, la propuesta HPC de Oracle). "Eso nos permite entender todas las condiciones de electrofisiología y del movimiento de la sangre, reproducir posibles enfermedades y probar tratamientos o dispositivos médicos a mayor velocidad que la validación en ensayos animales o humanos", añade el experto, quien echa la vista hacia delante: "A largo plazo, el gemelo digital será un soporte esencial para la medicina personalizada".

Quizás por ello, esta empresa también está realizando modelos tridimensionales de la dispersión de partículas en el sistema respiratorio (para comprender la efectividad de los tratamientos con aerosoles), del sistema vascular y del pulmón. Poco a poco, irán construyendo el cuerpo humano completo con el que obtendremos esa réplica perfecta de nsootros mismos. 

Un camino hacia nuestra réplica virtual en el que ELEM Biotech cuenta con el asesoramiento de un board científico -compuesto de profesionales médicos españoles y de Oxford- y la colaboración de universidades y centros científicos de todo el mundo.

EL CUELLO DE BOTELLA ELEM Biotech defiende la aplicación comercial de este gemelo digital del cuerpo apelando al «cuello de botella que la FDA ha encontrado en la innovación de dispositivos y que puede resolverse con modelos matemáticos»