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Hablando con Científicos

El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.

Matemáticas contra el cáncer. Hablamos con Juan Belmonte Beitia.

Oncología matemática - Hablando con Científicos podcast - Cienciaes.com

Cuando las matemáticas se emplean para ayudar a comprender el comportamiento y resolver los problemas prácticos de la vida real, hablamos de “matemática aplicada”. Campos tan distantes y tan diversos como la física, la economía, la biología, la arquitectura o los juegos son tan solo unos pocos ejemplos de la multitud de ramas del conocimiento que deben a las matemáticas tanto la resolución de los problemas más simples como sus avances más espectaculares. Hoy les ofrecemos una visión sorprendente de uno de esos muchos campos de aplicación: la oncología matemática.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Resulta difícil de entender qué relación puede existir entre las matemáticas y el cáncer. Un tumor se origina cuando una célula de un organismo se niega a morir y se divide sin control dando lugar a generaciones de células hijas que proliferan hasta tal punto de poner en peligro la existencia del organismo completo. Con esta descripción es fácil entender que cada tipo de célula de nuestro cuerpo, si por alguna razón se vuelve cancerosa, puede generar un tumor. Dado que tenemos más de un centenar de tipos distintos de células en nuestro organismo, pueden surgir cientos de tipos de tumoresdiferentes. Comprender cada uno de ellos, detectarlos a tiempo, conocer su evolución futura, encontrar sus debilidades para aplicar tratamientos adecuados, es un reto para la medicina y para la ciencia en general.

Un conjunto tan diverso y peligroso de enfermedades no puede ser vencido con un remedio simple. Los oncólogos necesitan la ayuda de los biólogos, de los físicos, de los químicos, de los informáticos, de los ingenieros y de los matemáticos, como nos explica nuestro invitado de hoy en Hablando con Científicos: Juan Belmonte Beitia es investigador del Grupo de Oncología Matemática que desarrolla su labor en el Instituto de Matemática Aplicada a la Ciencia y la Ingeniería de la Universidad Castilla-La Mancha.

Estudiar todos los factores que intervienen en un sistema biológico cualquiera es prácticamente imposible. La cantidad de variables que intervienen, desde las que controlan las reacciones químicas entre átomos y moléculas hasta las que intervienen en la interacción, crecimiento y evolución de organismos completos es inmensa. Sistemas biológicos hay muchísimos, una población de bacterias que crece, la proliferación de un enfermedad infecciosa, los latidos de un corazón como producto de la acción coordinada de miles de millones de células o, como en el caso que nos ocupa, la proliferación de células cancerosas en un tumor, son unos pocos ejemplos. El modelo matemático no tiene en cuenta a todas las variables, tan sólo incluye unas pocas en un conjunto de ecuaciones, pero con ellas es posible extraer, teóricamente por supuesto, ciertos comportamientos del sistema completo y su evolución con el tiempo. Después, si el modelo es lo suficientemente bueno, sus resultados se acercarán al comportamiento real y ello permitirá obtener respuestas sobre el comportamiento futuro del sistema.

Un tumor es sistema biológico formado por una masa de células que crece y que se extiende por el organismo, así pues, utilizando como variables ciertos parámetros de éste, se puede obtener un modelo matemático que intente imitar su evolución futura. Para elaborar un modelo fiable se debe partir de datos reales, facilitados por hospitales, centros de investigación y pacientes. Con los datos facilitados mediante imágenes de resonancia magnética nuclear y otras técnicas de imagen y análisis tomadas a pacientes reales, los investigadores del Grupo de Oncología Matemática calculan factores de crecimiento de los tumores y elaboran modelos matemáticos que simulan el comportamiento de varios tipos de cáncer cerebral. Una vez desarrollados los modelos, con la utilización de potentes ordenadores, se pueden obtener soluciones numéricas que permiten calcular la evolución futura del tumor.

Lógicamente, las soluciones facilitadas por el modelo matemático por sí solas no son suficientes, como hemos dicho, los sistemas biológicos son muy complejos, pero estos modelos permiten simular distintas situaciones cuando las condiciones cambian y establecer su evolución teórica en función del tamaño inicial del tumor, su capacidad de difusión o la administración de terapias concretas. Estos datos, junto a los obtenidos por otros medios, pueden ayudar al oncólogo a escoger el tratamiento más adecuado para cada paciente.

Les invitamos a escuchar a Juan Belmonte Beitia.

MÁS INFORMACIÓN:

Juan Belmonte Beitia

Grupo de Oncología Matemática

Instituto de Matemática Aplicada a la Ciencia y la Ingeniería

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