Vías Biológicas

Una vía biológica es una serie de acciones entre las moléculas en una célula que genera un cierto producto o un cambio en la célula. Una vía de tal índole puede activar el ensamblaje de nuevas moléculas, tal como una grasa o una proteína. Las vías también pueden activar y desactivar genes o estimular a una célula para moverse.

Para que su cuerpo se desarrolle correctamente y permanezca sano, muchas cosas deben trabajar juntas en muchos niveles distintos - desde órganos hasta células y genes.

Tanto desde el interior como el exterior del cuerpo, las células están recibiendo constantemente señales químicas generadas por cosas tales como una lesión, infección, estrés o incluso la presencia o falta de alimento. Para reaccionar y ajustarse a estas señales, las células envían y reciben señales a través de vías biológicas. Las moléculas que forman las vías biológicas interactúan con señales, así como entre sí, para llevar a cabo sus tareas designadas.

Las vías biológicas pueden funcionar por distancias cortas o largas. Por ejemplo, algunas células envían señales a células cercanas para reparar daño localizado, tal como un rasguño en una rodilla. Otras células producen sustancias, tales como las hormonas, que viajan por la sangre a células distantes seleccionadas como objetivo.

Estas vías biológicas controlan la respuesta de una persona al mundo. Por ejemplo, algunas vías afectan ligeramente cómo el cuerpo procesa medicamentos, mientras que otras desempeñan un papel muy importante en cómo un óvulo fecundado se desarrolla para convertirse en un bebé. Otras vías mantienen el equilibrio mientras una persona está caminando; controlan cómo y cuándo se abre y se cierra la pupila en el ojo en respuesta a la luz; y afectan a la reacción de la piel a la temperatura cambiante.

Las vías biológicas no siempre funcionan correctamente. Cuando algo no funciona bien en una vía, el resultado puede ser una enfermedad como el cáncer o la diabetes.

Hay muchos tipos de vías biológicas. Entre las que se conocen mejor se encuentran las vías que participan en el metabolismo, en la regulación de los genes y en la transmisión de señales.

Las vías metabólicas hacen posible que las reacciones químicas ocurran en nuestro cuerpo. Un ejemplo de una vía metabólica es el proceso mediante el que las células degradan alimento para convertirlo en moléculas de energía que pueden almacenarse para su uso posterior. Otras vías metabólicas de hecho ayudan a producir moléculas.

Las vías de regulación génica activan y desactivan genes. Dicha acción es vital porque los genes proporcionan la receta mediante la que las células producen proteínas, que son los componentes clave necesarios para realizar casi todas las tareas en nuestro cuerpo. Las proteínas forman nuestros músculos y órganos, ayudan a nuestro cuerpo a moverse y a defenderse contra microbios.

Las vías de transducción de señales mueven una señal del exterior de una célula a su interior. Distintas células tienen la capacidad de recibir señales específicas a través de estructuras en su superficie llamadas receptores. Después de interactuar con estos receptores, la señal viaja al interior de la célula, donde su mensaje es transmitido por proteínas especializadas que activan una reacción específica en la célula. Por ejemplo, una señal química del exterior de la célula podría dar instrucciones a la célula para producir una proteína específica dentro de la célula. Esa proteína, a su vez, pudiera ser una señal que estimule la célula a moverse.

Los investigadores están aprendiendo que las vías biológicas son mucho más complicadas que lo que se pensaba. La mayoría de las vías no comienzan en el punto A y terminan en el punto B. De hecho, muchas vías no tienen límites reales, y las vías a menudo trabajan juntas para lograr la realización de tareas. Cuando múltiples vías biológicas interactúan la una con la otra, éstas forman una red biológica.

Los investigadores han descubierto muchas vías biológicas importantes a través de estudios de laboratorio de células cultivadas, bacterias, moscas de la fruta, ratones y otros organismos. Muchas de las vías identificadas en estos sistemas de modelo son las mismas que, o similares a, sus homólogas en los seres humanos.

Aún así, muchas vías biológicas no han sido descubiertas todavía. Tomará años de investigación para identificar y entender las complejas conexiones entre todas las moléculas en todas las vías biológicas, así como para entender cómo funcionan juntas estas vías.

Los investigadores pueden aprender mucho del estudio de las vías biológicas sobre las enfermedades humanas. La identificación de qué genes, proteínas y otras moléculas participan en una vía biológica puede proporcionar pistas sobre qué funciona mal cuando ataca una enfermedad.

Por ejemplo, los investigadores pudieran comparar ciertas vías biológicas en una persona sana con las mismas vías en una persona que tiene una enfermedad, a fin de descubrir el origen del trastorno. Tenga en mente que problemas en cualquier número de pasos a lo largo de una vía biológica pueden a menudo causar la misma enfermedad.

Determinar qué vía participa en una enfermedad - e identificar qué paso de la vía es afectado en cada paciente - pudiera resultar en estrategias más personalizadas para diagnosticar, tratar y prevenir enfermedades.

En la actualidad, los investigadores están usando información sobre las vías biológicas para desarrollar medicamentos nuevos y más eficaces. Muy probablemente tomará algo de tiempo antes de que veamos rutinariamente medicamentos diseñados específicamente que estén basados en información sobre vías biológicas. No obstante, los médicos ya están comenzando a utilizar información sobre las vías para elegir y combinar medicamentos existentes con mayor eficacia.

Hasta hace poco, muchos investigadores esperaban que la mayoría de las formas del cáncer fueran impulsadas por mutaciones genéticas individuales y que pudieran ser tratadas con medicamentos dirigidos a esas mutaciones específicas. Gran parte de esa esperanza estaba basada en el éxito de imatinib (Gleevec®), un medicamento que estaba específicamente diseñado para tratar un cáncer de la sangre llamado leucemia mielógena crónica (LMC). La LMC ocurre debido a un solo mal funcionamiento genético que resulta en la producción de una proteína defectuosa que estimula la proliferación celular irrefrenable. Gleevec® se une a esa proteína, poniendo un alto a su actividad y produciendo resultados impresionantes en muchos pacientes con LMC.

Lamentablemente, el enfoque de un medicamento para un objetivo, no ha sido exitoso en la mayoría de los otros tipos de cáncer. En proyectos recientes que descifraron los genomas de las células cancerosas se ha encontrado una serie de distintas mutaciones genéticas que pueden causar el mismo cáncer en distintos pacientes.

Por consiguiente, en vez de intentar descubrir maneras de atacar a un enemigo genéticamente bien definido, los investigadores ahora enfrentan el panorama de luchar contra muchos enemigos.

Afortunadamente, esta compleja noción puede ser simplificada al analizar qué vía biológica es alterada por las mutaciones genéticas. Con más investigaciones sobre las vías biológicas y los perfiles genéticos de tumores específicos, los diseñadores de medicamentos tal vez puedan enfocar su atención en tan sólo dos o tres vías. Los pacientes podrían entonces recibir el medicamento o los dos medicamentos que tuvieran las mayores probabilidades de reparar las vías afectadas en sus tumores específicos.