Lo suyo está entre la informática y la genómica. Núria López-Bigas (Monistrol de Montserrat, Barcelona, 1975) es bióloga, profesora de investigación ICREA en el IRB Barcelona y ha recibido recientemente el Premio Fundación Lilly de investigación Biomédica Preclínica 2023, por sus valiosos estudios, en los que sus aproximaciones bioinformáticas contribuyen a identificar e interpretar los procesos de mutaciones causantes del cáncer.

Con López-Bigas, SINC ha mantenido este diálogo, en el que la investigadora explica cómo las tecnologías de big data y la inteligencia artificial (IA) procesan grandes volúmenes de información, sin perder de vista el aspecto humano de la instancia clínica. Porque su trabajo también contempla la interacción con los médicos, para entender sus necesidades a la hora de traducir la información biológica en tratamientos personalizados para sus pacientes.

Usted se especializó en bioinformática ¿cómo se aplica esa disciplina a la investigación médica?

Actualmente, en biología tenemos técnicas que nos permiten generar gran cantidad de datos. Nosotros hacemos análisis de datos, en especial, en genómica. Podemos secuenciar genomas: hacemos secuenciación de nueva generación [NGS–next generation sequencing). Y en este campo, la vía informática cobra mucha importancia, porque a veces el cuello de botella no está tanto en generar datos o hacer experimentos, sino en poder analizar esos datos.

Lo que falta, pues, es tener capacidad para procesar la cantidad de datos generados…

Exacto. Le llamamos bioinformática o biología computacional y está cobrando cada día más importancia porque la única manera de analizarlos es a través de técnicas computacionales. Hemos secuenciado miles de genomas de tumores y esto lo hacemos con ordenadores, escribiendo algoritmos.

En la entrega del premio Lilly, se mencionaba la secuenciación de alrededor de 30.000 tumores y 66 tipos de cáncer. ¿Qué importancia tienen estas cifras?

Nos falta aún mucho por conocer. Es verdad que 33 000 tumores es un número que ya nos permite entrever que el análisis adecuado de estos datos nos genera una información muy rica para entender la biología del cáncer. Esto habla de 33 000 personas, pero si cuentas todas las que tienen un cáncer, evidentemente, el número es enorme. Yo querría analizar millones.

Lo que hacemos es distinguir qué combinaciones de mutaciones son las causantes de un cáncer entre los miles de mutaciones que hay en un tumor

¿Y en 33 000 muestras no hay repeticiones, es decir, cada persona tiene un tumor absolutamente diferenciado?

Sí, cada tumor es distinto, con un conjunto de mutaciones diferentes. Si secuenciamos todo el genoma [el genoma humano tiene 3 000 millones de bases], entonces significa que podemos leer todas estas bases e identificar mutaciones que están en las células tumorales, pero no en el resto de las células de la persona. Es decir, son mutaciones solo de esas células tumorales. Y encontramos miles de mutaciones en un tumor.

Estas células tienen una larga historia –porque nuestras células van acumulando mutaciones cada día, por miles de razones– Sin embargo, las mutaciones causantes del cáncer son unas pocas. Una de las tareas importantes que hacemos en el grupo es distinguir cuáles son las causantes de ese cáncer entre los miles de mutaciones que hay en un tumor.

Hay muchas mutaciones que causan enfermedades, pero usted se ha centrado en las que ocasionan tumores.

Se acumulan mutaciones por mil razones. Me refiero, por ejemplo, a la luz ultravioleta que daña el ADN de las células de la piel, o el tabaco, que afecta a las células del pulmón del fumador. Cada vez que se replica el ADN hay una tasa de error y estas son razones por las que cada día nuestras células acumulan mutaciones. Pero el genoma es muy grande y muchas mutaciones no afectan ni a una proteína ni tienen un efecto funcional en la célula. Entonces, el reto está en identificar cuáles son las que sí modifican el comportamiento de una célula para convertirla en una célula tumoral.

Sabemos que hay genes que tienen mutaciones que provocan cáncer porque encontramos patrones. Esto nos permite hacer un catálogo de genes causantes de cáncer de mama, de colon y otros

¿Procesar millones de datos en un ordenador podría permitir extraer las similitudes en los casos de cáncer?

Exacto. Si tenemos miles de tumores, encontramos unos patrones que nos indican qué genes son causantes del cáncer. Esto es un poco complicado, pero identificamos señales de selección positiva. Entonces, allí sabemos que hay genes que tienen mutaciones causantes del cáncer, porque encontramos estos patrones. Y de esta forma hacemos un catálogo de genes causantes de cáncer de mama, cáncer de colon y otros. Algunos son comunes, pero muchos casos, son específicos de cada tipo de tejido.

¿Les ha sorprendido en algún caso que diferentes mutaciones den lugar a similares tumores?

Sí. Por ejemplo, si nos centramos en el cáncer de colon podemos identificar una lista de genes que son los que sabemos que pueden causarlo. En cada tumor concreto, normalmente identificamos entre tres y siete mutaciones causantes del cáncer. No es una, sino la combinación de unas pocas mutaciones las que pueden originar un tumor.

Luego, si comparáramos dos tumores de colon, tampoco son iguales. Es decir, que esta combinación de mutaciones es distinta: es lo que llamamos heterogeneidad tumoral. No todos los tumores tienen la misma historia, ni se han causado a nivel de bases moleculares que sean exactamente iguales. Por eso, en algunos casos, los pacientes necesitan tratamientos distintos. De esto va la medicina personalizada.

¿Trabajan con hospitales para obtener datos?

Sí. Necesitamos más datos de tumores. Con los que contamos por el momento están en el entorno de investigación, es decir, se han generado en proyectos de investigación y los tenemos disponibles porque formamos parte de estos proyectos o consorcios.

Ahora mismo, la mayoría de datos se están generando entornos clínicos y la razón radica en que la medicina personalizada ya se está aplicando. Entonces, con una muestra del tumor se secuencia quizá no todo el genoma pero un trozo del mismo y se identifican las mutaciones antes de tomar una decisión clínica para el paciente.

Estamos intentando contribuir a que estos datos se puedan compartir de manera eficiente y se utilicen para mejorar lo que entendemos de la biología del cáncer

Otra cosa que estamos intentando es contribuir a que estos datos se puedan compartir de manera eficiente y se utilicen para mejorar lo que entendemos de la biología del cáncer. Tenemos que mejorar la interpretación de mutaciones para los pacientes que vengan.

¿La capacidad de los ordenados actuales es suficiente para procesar datos que ustedes manejan?

La capacidad computacional es siempre como un pequeño cuello de botella, pero puede solventarse comprando más máquinas. También se puede hacer análisis en la nube. A la capacidad computacional siempre podemos acceder; a veces recurrimos al supercomputador de Barcelona, también.

Yo creo que el cuello de botella tiene más que ver con el acceso a los datos de manera segura, porque contienen información de pacientes. Entonces aquí también hay un reto tecnológico que todavía no está del todo resuelto.

El siguiente desafío es el diseño de los algoritmos para que puedan gestionar eficientemente toda esa cantidad de datos y extraer la información que necesitamos. Esto es muy importante y requiere esfuerzo, porque tenemos que hacer algoritmos inteligentes y también que sean suficientemente eficientes para que no tarden un año en hacer el cálculo, sino unas horas.

¿Cuánto pesa en este ámbito la inteligencia artificial?

Utilizamos técnicas de inteligencia artificial, que para nosotros son metodologías muy útiles que aprenden si las diriges. Por ejemplo, uno de los últimos trabajos que hemos hecho con modelos de IA nos permite distinguir mutaciones causantes del cáncer.

A estos algoritmos les enseñamos datos de muchos tumores que conocemos y los preparamos para que se entrenen en distinciones de un gen concreto. Y hemos generado un modelo de IA que funciona muy bien para varios genes. En concreto, hemos hecho 185 modelos en el último artículo que publicamos. Esto es un ejemplo de IA, o sea, no es que lo dejes que funcione solo y aprenda: hay que dirigirlo.

A los algoritmos les enseñamos datos de muchos tumores que conocemos y los preparamos para que se entrenen en distinciones de un gen concreto

¿Cómo se solventa esta sensación de insuficiencia o hay un momento en que las posibilidades de saber se multiplican exponencialmente porque se da un salto cualitativo?

Por eso es muy importante un análisis de aprendizaje automático (machine learning). Hay unos 600 genes de cáncer, con lo cual deberíamos hacer modelos para cada uno de ellos. Las dimensiones son enormes. Y trabajamos no con un tipo de cáncer sino con muchos; no solo con un gen, sino con cientos. De ahí que lo que hacemos sea sistematizar el aprendizaje, el análisis y los algoritmos para que puedan aprender de muchos datos y aprender automáticamente de los distintos tipos de cáncer y los distintos genes.

Toda esta información que generamos la hacemos pública: por ejemplo IntOGen es el compendio de genes de cáncer; esto es, una base de datos pública que utiliza mucha gente.

Estas bases de datos también tienen utilidad práctica en los entornos de medicina personalizada, cuando, tras secuenciar un trozo del genoma de un paciente concreto, tienes que dar un paso de interpretación (hay que decidir qué significan esas mutaciones, cuáles son importantes) y, a partir de ahí, decidir qué tratamiento se le ofrece al paciente.

¿Ya existe intercambio entre quienes hacen estos estudios bioinformáticos y el médico, que tiene el olfato, la intuición y la experiencia clínica, o se prevé que esto sea útil de aquí a unas décadas?

Existe. Hay una parte de lo que hacemos que es aumentar el conocimiento, entender mejor, que es biología básica, sí, sobre cosas que van a tener implicaciones más a largo plazo. Pero hay otra parte que tiene implicaciones hoy y que es la interpretación de estos datos que generamos en la clínica. Hay herramientas que solventan las cuestiones más prácticas del día a día cuando, al introducir las mutaciones encontradas en un tumor, automáticamente se interpretan. No toman decisiones clínicas, pero dan un soporte.

Nuestra herramienta CGI Clinics se ha popularizado mucho y la utilizan tanto en entornos clínicos, como de investigación

¿Ustedes entrenan a los oncólogos para que sepan utilizar esas herramientas?

Sí. Tenemos un proyecto que se llama CGI Clinics (viene de Cancer Genomic Interpreter): es la herramienta que ya desarrollamos hace unos años y que se ha convertido en popular, porque se utiliza tanto en entornos clínicos como de investigación. La Unión Europea nos ha concedido un proyecto para adaptar esta herramienta al uso de la clínica junto con los oncólogos y los clínicos, en colaboración con varios hospitales de Francia, Alemania, Inglaterra, Grecia y España.

Entonces, trabajamos conjuntamente con los hospitales, que son los usuarios finales. Es una colaboración en las dos direcciones: nosotros los entrenamos a ellos en cómo presentar toda esta información, que es compleja, para que sea comprensible, y ellos nos dicen cuáles son sus necesidades.

La paleoclimatóloga Ellen Thomas (Hengelo, Países Bajos, 1950), galardonada con el Premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA en la categoría de Cambio Climático, fue a una expedición de perforación oceánica en la Antártida en 1987. Este viaje cambiaría para siempre su carrera. Su intención era investigar unos microorganismos en los que es experta, llamados foraminíferos bentónicos, que habitan en el fondo del mar. Esperaba encontrar cambios menores en estos organismos en un hábitat estable como es la profundidad marina.

En cambio, lo que halló, tras analizar las muestras de la capa correspondiente al límite entre el Paleoceno y el Eoceno, fue “un calentamiento de entre 5 y 8 grados y una extinción que afectó a un tercio de las especies del océano”, explica Thomas a SINC, en una entrevista hace unas semanas en Bilbao, a dónde viajo para recoger el galardón.

Según esta investigadora senior de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de Yale (EE UU), los análisis químicos de las conchas de estos organismos, realizados en colaboración con su colega y compañero de premio James Zachos, les llevó a la conclusión de que “se trató de un fenómeno global producido por emisiones masivas de CO2, con la consiguiente subida de las temperaturas y acidificación de los océanos”.

A este episodio se le ha denominado Máximo Térmico del Paleoceno (PTM, por sus siglas en inglés) y sus causas fueron naturales, pero es comparable al actual cambio climático provocado por la quema de combustibles fósiles. Por ello, se utiliza como referente para predecir la evolución futura del clima.

Usted ha dicho que el descubrimiento del Máximo Térmico del Paleoceno en una expedición de perforación al Océano Antártico en 1987 se produjo por ‘serendipia’. 

Sí, fuimos en una expedición de perforación en aguas profundas del Antártico, usamos un barco similar al de la industria petrolera. Este tipo de campaña de investigación resulta muy cara y para que te aprueben la financiación tienes que ser muy concreto en tu propuesta. Nosotros queríamos estudiar unos microrganismos llamados foraminíferos bentónicos, que habitan en el fondo del mar.

Sin embargo, en el momento de nuestra expedición, que fue a finales de los ochenta, había un gran debate sobre cuándo se había formado la capa de hielo de la Antártida. Así que para justificar la inversión propusimos también buscar evidencias de la formación de esta capa de hielo y del enfriamiento del mundo hace unos 50 millones de años.

Pero, en cambio, lo que encontramos en esa perforación en la que llegamos a unos 300 metros de profundidad, fue un calentamiento hace 56 millones de años, que acabaríamos denominando Máximo Térmico del Paleoceno [PTM] y también una extinción masiva de especies en los océanos durante ese periodo.

La gran extinción en los océanos hace 56 millones de años coincidió con emisiones masivas de gases de efecto invernadero y un calentamiento de entre cinco y ocho grados

Debió quedarse muy sorprendida ¿Cómo llegó a este descubrimiento?

Una cosa que me gusta comentar es que cuando descubres algo así en el mar profundo, que es el hábitat más grande de la tierra, el ecosistema más grande que tenemos, ha de tratarse de un fenómeno global.

Antes de ir a esta expedición, tenía una teoría de que en realidad los microorganismos que estudio [foraminíferos bentónicos], que habitan en las profundidades marinas, no podrían sufrir nunca una extinción real. Por ejemplo, no se extinguieron en el momento en que los dinosaurios desaparecieron hace unos 65 millones de años por el impacto del asteroide.

Pero durante la perforación, a medida que íbamos llegando a las zonas más profundas para recoger muestras y, por tanto, retrocediendo en el tiempo, llegó un momento en que noté grandes diferencias en mi especie de organismo.

Al dar con la capa que correspondía al límite entre el Paleoceno y el Eoceno [hace unos 56 millones de años], observamos una gran extinción, que estimamos afectó a un tercio de las especies del océano, mientras que en etapas anteriores comprobamos que había habido unas faunas muy ricas y diversas.

No daba crédito, pero ahí estaban los datos. Así que, si esto sucedió en este hábitat más grande de la Tierra, lo que lo provocó tenía que haber sido algo a escala global.

¿Cómo llegaron a la conclusión de que el calentamiento se produjo por emisiones masivas de CO2?

Esta es realmente la parte interesante. Aquí es donde empiezo la colaboración con mi colega James Zachos. Yo estaba estudiando organismos obtenidos del fondo marino y él investigaba sedimentos terrestres en Wyoming (EE UU). Pero trabajamos juntos en el análisis de las pequeñas conchas de los fósiles que obtuve en las profundidades del Ártico. Estos caparazones están hechos de carbonato cálcico –que contiene calcio, carbono y oxígeno–.

El análisis químico del oxígeno de estos sedimentos nos da información de la temperatura del agua en la que se formó el carbonato cálcico. Por su parte, el carbono indica que en el momento en el que subía la temperatura había CO2 que se estaba emitiendo. Los resultados que obtuvimos indicaban que la gran extinción en los océanos coincidió con un calentamiento de entre cinco y ocho grados, con emisiones masivas de gases de efecto invernadero y con la acidificación de los océanos en el PTM.

Los datos de la investigación de Zachos con sedimentos terrestres confirmaron ese aumento del CO2 emitido, coincidiendo con el límite de Paleoceno-Eoceno.

Lo relevante es que parte de esa información ya se tenía, pero nosotros pusimos las piezas del puzle juntas. En sus investigaciones con sedimentos terrestres, Zachos descubrió una perturbación considerable en el isótopo del carbono-13 que indicaría que se habían liberado grandes cantidades de este elemento a la atmósfera en fases de tiempo muy breves a escala geológica. La evidencia, por tanto, es que la emisión de grandes cantidades de CO2 en ese periodo causó el calentamiento y esto ocurrió al mismo tiempo que se produjo la extinción de especies en los océanos.

En la tierra no se produjo una extinción como la de los mares, pero sí cambios y migraciones de animales y de asociaciones de plantas que se fueron desplazando hacia otras partes del planeta

En la tierra no se produjo una extinción como la de los mares, pero sí cambios y migraciones de animales y de asociaciones de plantas que se fueron desplazando hacia otras partes del planeta.

Todo esto cobró sentido: la aparición del calentamiento global como resultado de las emisiones de gases de efecto invernadero.

¿Cuál fue la causa de estas emisiones en el PTM?

Esta fue una cuestión muy importante y, de hecho, tuvimos un gran debate sobre ello en aquel momento. Pasé algún tiempo trabajando en Cambridge con un científico muy famoso llamado Nick Shackleton, que era especialista en el análisis de estos sedimentos calizos. Cuando le comenté nuestros hallazgos me dijo: “Sabes que esto no es posible, ¿verdad?”. Y yo le contesté: “Parece inexplicable, pero mira los datos”.

Es difícil pensar en algún proceso con una gran emisión de CO2 que no sea producida por los humanos con la quema de combustibles fósiles. Se requiere una tasa de emisión a una velocidad determinada. Así que creemos que la causa más probable fue, por un lado, mucha actividad volcánica en el Atlántico Norte, porque en ese momento los continentes se estaban moviendo y Groenlandia se estaba separando de Noruega. Y donde ahora está Islandia –que aún no existía– había una gran actividad volcánica y un enorme calor. Sin embargo, el CO2 de los volcanes no era suficiente, ni un hecho químicamente correcto para explicar esta gran emisión de estos gases.

Una enorme emisión de CO2 como la que hubo en el PTM no se explica solo por una gran actividad volcánica en el Atlántico Norte. Probablemente, ocurrió porque el calor emitido ‘coció’ el petróleo y la materia orgánica de los sedimentos

Pero sabemos que en Atlántico Norte hay mucho petróleo, que se sigue extrayendo en la actualidad. De forma que, si tienes una gran actividad volcánica, el material ardiente que sube a la superficie desde las profundidades de la tierra empieza a ‘cocer’ el petróleo y la materia orgánica de los sedimentos. En esencia, es un proceso natural de quema de combustibles fósiles, que luego forma gases de efecto invernadero.

¿Y todo esto usted lo detectó desde la Antártida, en el sur?

Sí, pero el calentamiento global es global, no importa si el proceso se inicia en China, Estados Unidos o Inglaterra.

Si, como podemos constatar ahora.

Esa es la idea fundamental. Una de las cosas que tuvimos que hacer después de mostrar ese efecto en un lugar cercano a la Antártida, es ir a diferentes partes del océano para documentar que no era solo un pequeño efecto local, sino que como demostraban los datos era algo que había ocurrido en todo el mundo.

Zachos y usted documentaron el primer episodio de calentamiento global hace 56 millones de años ocasionado por un proceso natural y ahora tenemos uno antropogénico. ¿Qué podemos aprender de este evento climático?

Uno de los problemas que tenemos al analizar el calentamiento global actual es que sentimos que ya está aquí, que está ocurriendo ahora. No podemos dar un paso atrás y analizarlo, claro que podemos modelizarlo, pero solo tenemos datos climáticos de los últimos 55 o 60 años o algo así. Entonces podemos usarlos para modelar lo que ocurrirá en el futuro. Pero si nos remontamos al pasado, tenemos realmente los eventos que ocurrieron y acabaron, por lo que que podemos ver los efectos a largo plazo.

Hemos documentado que una vez que se emiten gases de efecto invernadero, el tiempo necesario para que se disipen y haya un retorno a la normalidad es de unos 100.000 años. Los humanos no podemos esperar ese tiempo

Algo que podemos documentar una vez que se emiten gases de efecto invernadero es cuánto tiempo tardan en disiparse y volver a la situación anterior, ya que, si emitimos estos gases, el clima se alterará, pero volverá a un valor de equilibrio.

Lo grave es que ese tiempo de retorno a la normalidad es de unos 100.000 años. Esto lo hemos documentado y como humanos no podemos esperar 100.000 años a que el clima vuelva a la normalidad.

Ya…

Y entretanto tenemos un clima cada vez más caluroso y extremo y muchos problemas.

¿Cuáles son los paralelismos entre aquel súbito calentamiento de la temperatura hace 56 millones de años y la actual crisis climática?

Uno de los efectos que ya estamos sufriendo son fases de calor extremo y sequía, a las que siguen grandes precipitaciones. Estoy segura de que el año pasado en España hubo episodios muy secos y luego mucha lluvia. Esto es algo que también documentamos en el PTM: una alternancia de periodos con demasiada o poca agua.

Y podemos estudiar esta historia pasada no solo en los océanos, sino también en el material sedimentario de la tierra que se ha ido levantando. Algunas de las mejores secciones geológicas del mundo para obtener pruebas del calentamiento global de hace 56 millones de años están en España, en lo que hoy es la playa de Zumaya [País Vasco] y en la cuenca de Tremp-Graus, en los Pirineos meridionales. Todo ello fue un océano de 1.000 metros de profundidad en este periodo.

España tiene algunas de las mejores secciones geológicas del mundo para obtener pruebas del calentamiento global de hace 56 millones de años, en lo que hoy es la playa de Zumaya [País Vasco] y en los Pirineos meridionales

Nuestros colegas de la Universidad del País Vasco han documentado que al sur de los Pirineos durante el PTM se produjo el mismo fenómeno de sequías e inundaciones. Tenemos excelentes pruebas que lo demuestran y fueron periodos en los que hubo una enorme erosión como resultado de grandes inundaciones.

Los científicos ya sabían hace tiempo que estos episodios secos, seguidos de abundantes lluvias habían ocurrido en esa época, antes de que supiéramos que esto ocurrió en este periodo cálido. Después de que empezáramos a hablar del PTM, pudimos unir toda la evidencia y decir: “Mira estos datos”. Antes no había explicación para esos eventos que ocurrieron hace 56 millones de años, pero nosotros pudimos demostrar que hubo un calentamiento global que ocasionó esas fases de sequías e inundaciones alternas.

¿Cree que con todas las evidencias que tenemos de un cambio climático aquí y ahora por la quema de combustibles fósiles se ha hecho demasiado poco para frenarlo?

Esta no es mi área científica de estudio.

Lo sé, pero me interesa su opinión.

Deberíamos haber dejado de quemar combustibles fósiles hace 20 años, pero no lo hicimos. Yo soy de Países Bajos y puede imaginar que no estamos contentos con la idea de la subida del nivel del mar. Creo que ya estamos resignados a una cierta cantidad de calentamiento que incluirá esta subida. Una de las cosas que tendremos que hacer es mostrar resistencia como sociedad para adaptarnos a vivir en un mundo más cálido.

También a la subida del nivel del mar y otras muchas consecuencias. Por ejemplo, en España este cambio climático supondrá que la agricultura tendrá que cambiar. Y puede ser que ya no seamos capaces si nos fijamos en la tendencia. Hemos visto que las zonas de vegetación se van desplazando del sur hacia el norte con el calentamiento. Si nos fijamos en Europa, eso significaría que tal vez el tipo de cultivo que los agricultores llevan siglos realizando en el Mediterráneo se tenga que empezar a hacer en Holanda. Creo que mucha gente se sentiría mal con esta perspectiva porque su comida es parte muy intrínseca de su cultura.

El calentamiento global supondrá que, por ejemplo, en España la agricultura tendrá que cambiar. Tal vez el tipo de cultivo que se lleva siglos realizando en el Mediterráneo

Llegados a este punto, ¿cree que las cumbres sobre el clima sirven realmente para algo?

Mirando al pasado, lo triste es que los niveles de CO2 en la atmósfera han subido y no han parado de aumentar. Algo muy lamentable es que en estas cumbres se celebran todas esas reuniones y comités, que, en realidad, no sirven para nada.

Uno de los aspectos tristes de la pandemia del coronavirus, aparte de la pérdida de vidas humanas, fue que durante el confinamiento tuvimos un periodo en el que las economías se paralizaron. Estuvimos analizando lo que esto significó respecto a las emisiones de CO2 a la atmósfera y apenas hizo mella. Nunca vamos a parar nuestras economías hasta el punto en que lo hicimos en la pandemia en el largo plazo. Y eso no fue suficiente.

Analizamos lo que significo el confinamiento respecto a las emisiones de CO2 y apenas hizo mella. Nunca vamos a parar las as economías hasta el punto en que lo hicimos en la pandemia en el largo plazo. Y eso no fue suficiente

¿Qué les diría a los negacionistas del cambio climático?

Como ya he contado otras veces, cuando me mudé a los Estados Unidos desde Holanda, como soy paleontóloga, tuve que lidiar con los creacionistas. Y es siempre lo mismo, es la misma gente en algunos casos, la misma distorsión o negación de la evidencia, lo que denominamos el cherry picking, es decir, seleccionar solo los datos que sustentan su creencia.

A principios de los ochenta, tuvimos un serio debate científico sobre el calentamiento global y algunos de los primeros informes del IPCC estaban realmente un paso por delante de poner todas estas pruebas juntas, ya que lo mismo que con el PTM muchas pruebas estaban ya ahí fuera, pero había que ponerlas todas juntas para empezar a darte cuenta de cómo funcionaba como un todo integrado.

Los científicos ya hemos aportado evidencias y dicho todo lo que teníamos que decir, está todo claro. Estamos en un cambio climático antropogénico y sufriendo las consecuencias. Lo que no está resuelto es cómo reaccionan las personas ante esto, eso es mucho más complejo y no es mi especialidad, no soy una investigadora social.

Complejo y frustrante también, supongo.

Sí, bueno y además los negacionistas una vez dicen una cosa y luego otra. Primero era que el clima no estaba cambiando, cuando es realmente obvio que lo está haciendo y la gente lo sabe. Ahora, dicen que los humanos no son los responsables del cambio climático.  Este ir y venir ya muestra la debilidad de su posición.

Si están admitiendo finalmente que el calentamiento global se está produciendo, entonces, ¿qué diablos lo causa? Y está claro: es el CO2, que es su huella química –como demostramos también en el PTM–, causado por quema de combustibles fósiles y no otra cosa, no son los volcanes ni lo que se les ocurra.

Los negacionistas pueden decir lo que se les ocurra, los científicos ya hemos aportado evidencias y dicho todo lo que teníamos que decir. Estamos en un cambio climático antropogénico y sufriendo ya las consecuencias

¿Continúa investigando?

Estoy oficialmente jubilada. Pero sigo trabajando en varios proyectos de investigación. Vivo en el lado este de Estados Unidos y allí tenemos la gran masa de agua del Long Island Sound [un estuario del océano Atlántico] que, como muchas aguas en Europa, también está afectada por la contaminación, tanto de aguas residuales como por la industria. En este proyecto, uso los mismos organismos marinos para documentar exactamente qué tipo de efectos sobre el medio ambiente tuvo la llegada de los europeos a EE UU.

En paralelo, sigo trabajando en el Máximo Térmico del Paleoceno. Zachos y yo hemos descubierto que el PTM es solo un ejemplo de toda una serie de episodios de calentamiento. Obviamente, fue uno muy extremo, probablemente, debido a esta combinación de actividad volcánica y la combustión de materia orgánica que, como dije antes, aunque fuera un fenómeno natural, fue similar a la quema de combustibles fósiles que llevamos a cabo en esta época con las consecuencias que todos vemos y padecemos.

Lo suyo está entre la informática y la genómica. Núria López-Bigas (Monistrol de Montserrat, Barcelona, 1975) es bióloga, profesora de investigación ICREA en el IRB Barcelona y ha recibido recientemente el Premio Fundación Lilly de investigación Biomédica Preclínica 2023, por sus valiosos estudios, en los que sus aproximaciones bioinformáticas contribuyen a identificar e interpretar los procesos de mutaciones causantes del cáncer.

Con López-Bigas, SINC ha mantenido este diálogo, en el que la investigadora explica cómo las tecnologías de big data y la inteligencia artificial (IA) procesan grandes volúmenes de información, sin perder de vista el aspecto humano de la instancia clínica. Porque su trabajo también contempla la interacción con los médicos, para entender sus necesidades a la hora de traducir la información biológica en tratamientos personalizados para sus pacientes.

Usted se especializó en bioinformática ¿cómo se aplica esa disciplina a la investigación médica?

Actualmente, en biología tenemos técnicas que nos permiten generar gran cantidad de datos. Nosotros hacemos análisis de datos, en especial, en genómica. Podemos secuenciar genomas: hacemos secuenciación de nueva generación [NGS–next generation sequencing). Y en este campo, la vía informática cobra mucha importancia, porque a veces el cuello de botella no está tanto en generar datos o hacer experimentos, sino en poder analizar esos datos.

Lo que falta, pues, es tener capacidad para procesar la cantidad de datos generados…

Exacto. Le llamamos bioinformática o biología computacional y está cobrando cada día más importancia porque la única manera de analizarlos es a través de técnicas computacionales. Hemos secuenciado miles de genomas de tumores y esto lo hacemos con ordenadores, escribiendo algoritmos.

En la entrega del premio Lilly, se mencionaba la secuenciación de alrededor de 30.000 tumores y 66 tipos de cáncer. ¿Qué importancia tienen estas cifras?

Nos falta aún mucho por conocer. Es verdad que 33 000 tumores es un número que ya nos permite entrever que el análisis adecuado de estos datos nos genera una información muy rica para entender la biología del cáncer. Esto habla de 33 000 personas, pero si cuentas todas las que tienen un cáncer, evidentemente, el número es enorme. Yo querría analizar millones.

Lo que hacemos es distinguir qué combinaciones de mutaciones son las causantes de un cáncer entre los miles de mutaciones que hay en un tumor

¿Y en 33 000 muestras no hay repeticiones, es decir, cada persona tiene un tumor absolutamente diferenciado?

Sí, cada tumor es distinto, con un conjunto de mutaciones diferentes. Si secuenciamos todo el genoma [el genoma humano tiene 3 000 millones de bases], entonces significa que podemos leer todas estas bases e identificar mutaciones que están en las células tumorales, pero no en el resto de las células de la persona. Es decir, son mutaciones solo de esas células tumorales. Y encontramos miles de mutaciones en un tumor.

Estas células tienen una larga historia –porque nuestras células van acumulando mutaciones cada día, por miles de razones– Sin embargo, las mutaciones causantes del cáncer son unas pocas. Una de las tareas importantes que hacemos en el grupo es distinguir cuáles son las causantes de ese cáncer entre los miles de mutaciones que hay en un tumor.

Hay muchas mutaciones que causan enfermedades, pero usted se ha centrado en las que ocasionan tumores.

Se acumulan mutaciones por mil razones. Me refiero, por ejemplo, a la luz ultravioleta que daña el ADN de las células de la piel, o el tabaco, que afecta a las células del pulmón del fumador. Cada vez que se replica el ADN hay una tasa de error y estas son razones por las que cada día nuestras células acumulan mutaciones. Pero el genoma es muy grande y muchas mutaciones no afectan ni a una proteína ni tienen un efecto funcional en la célula. Entonces, el reto está en identificar cuáles son las que sí modifican el comportamiento de una célula para convertirla en una célula tumoral.

Sabemos que hay genes que tienen mutaciones que provocan cáncer porque encontramos patrones. Esto nos permite hacer un catálogo de genes causantes de cáncer de mama, de colon y otros

¿Procesar millones de datos en un ordenador podría permitir extraer las similitudes en los casos de cáncer?

Exacto. Si tenemos miles de tumores, encontramos unos patrones que nos indican qué genes son causantes del cáncer. Esto es un poco complicado, pero identificamos señales de selección positiva. Entonces, allí sabemos que hay genes que tienen mutaciones causantes del cáncer, porque encontramos estos patrones. Y de esta forma hacemos un catálogo de genes causantes de cáncer de mama, cáncer de colon y otros. Algunos son comunes, pero muchos casos, son específicos de cada tipo de tejido.

¿Les ha sorprendido en algún caso que diferentes mutaciones den lugar a similares tumores?

Sí. Por ejemplo, si nos centramos en el cáncer de colon podemos identificar una lista de genes que son los que sabemos que pueden causarlo. En cada tumor concreto, normalmente identificamos entre tres y siete mutaciones causantes del cáncer. No es una, sino la combinación de unas pocas mutaciones las que pueden originar un tumor.

Luego, si comparáramos dos tumores de colon, tampoco son iguales. Es decir, que esta combinación de mutaciones es distinta: es lo que llamamos heterogeneidad tumoral. No todos los tumores tienen la misma historia, ni se han causado a nivel de bases moleculares que sean exactamente iguales. Por eso, en algunos casos, los pacientes necesitan tratamientos distintos. De esto va la medicina personalizada.

¿Trabajan con hospitales para obtener datos?

Sí. Necesitamos más datos de tumores. Con los que contamos por el momento están en el entorno de investigación, es decir, se han generado en proyectos de investigación y los tenemos disponibles porque formamos parte de estos proyectos o consorcios.

Ahora mismo, la mayoría de datos se están generando entornos clínicos y la razón radica en que la medicina personalizada ya se está aplicando. Entonces, con una muestra del tumor se secuencia quizá no todo el genoma pero un trozo del mismo y se identifican las mutaciones antes de tomar una decisión clínica para el paciente.

Estamos intentando contribuir a que estos datos se puedan compartir de manera eficiente y se utilicen para mejorar lo que entendemos de la biología del cáncer

Otra cosa que estamos intentando es contribuir a que estos datos se puedan compartir de manera eficiente y se utilicen para mejorar lo que entendemos de la biología del cáncer. Tenemos que mejorar la interpretación de mutaciones para los pacientes que vengan.

¿La capacidad de los ordenados actuales es suficiente para procesar datos que ustedes manejan?

La capacidad computacional es siempre como un pequeño cuello de botella, pero puede solventarse comprando más máquinas. También se puede hacer análisis en la nube. A la capacidad computacional siempre podemos acceder; a veces recurrimos al supercomputador de Barcelona, también.

Yo creo que el cuello de botella tiene más que ver con el acceso a los datos de manera segura, porque contienen información de pacientes. Entonces aquí también hay un reto tecnológico que todavía no está del todo resuelto.

El siguiente desafío es el diseño de los algoritmos para que puedan gestionar eficientemente toda esa cantidad de datos y extraer la información que necesitamos. Esto es muy importante y requiere esfuerzo, porque tenemos que hacer algoritmos inteligentes y también que sean suficientemente eficientes para que no tarden un año en hacer el cálculo, sino unas horas.

¿Cuánto pesa en este ámbito la inteligencia artificial?

Utilizamos técnicas de inteligencia artificial, que para nosotros son metodologías muy útiles que aprenden si las diriges. Por ejemplo, uno de los últimos trabajos que hemos hecho con modelos de IA nos permite distinguir mutaciones causantes del cáncer.

A estos algoritmos les enseñamos datos de muchos tumores que conocemos y los preparamos para que se entrenen en distinciones de un gen concreto. Y hemos generado un modelo de IA que funciona muy bien para varios genes. En concreto, hemos hecho 185 modelos en el último artículo que publicamos. Esto es un ejemplo de IA, o sea, no es que lo dejes que funcione solo y aprenda: hay que dirigirlo.

A los algoritmos les enseñamos datos de muchos tumores que conocemos y los preparamos para que se entrenen en distinciones de un gen concreto

¿Cómo se solventa esta sensación de insuficiencia o hay un momento en que las posibilidades de saber se multiplican exponencialmente porque se da un salto cualitativo?

Por eso es muy importante un análisis de aprendizaje automático (machine learning). Hay unos 600 genes de cáncer, con lo cual deberíamos hacer modelos para cada uno de ellos. Las dimensiones son enormes. Y trabajamos no con un tipo de cáncer sino con muchos; no solo con un gen, sino con cientos. De ahí que lo que hacemos sea sistematizar el aprendizaje, el análisis y los algoritmos para que puedan aprender de muchos datos y aprender automáticamente de los distintos tipos de cáncer y los distintos genes.

Toda esta información que generamos la hacemos pública: por ejemplo IntOGen es el compendio de genes de cáncer; esto es, una base de datos pública que utiliza mucha gente.

Estas bases de datos también tienen utilidad práctica en los entornos de medicina personalizada, cuando, tras secuenciar un trozo del genoma de un paciente concreto, tienes que dar un paso de interpretación (hay que decidir qué significan esas mutaciones, cuáles son importantes) y, a partir de ahí, decidir qué tratamiento se le ofrece al paciente.

¿Ya existe intercambio entre quienes hacen estos estudios bioinformáticos y el médico, que tiene el olfato, la intuición y la experiencia clínica, o se prevé que esto sea útil de aquí a unas décadas?

Existe. Hay una parte de lo que hacemos que es aumentar el conocimiento, entender mejor, que es biología básica, sí, sobre cosas que van a tener implicaciones más a largo plazo. Pero hay otra parte que tiene implicaciones hoy y que es la interpretación de estos datos que generamos en la clínica. Hay herramientas que solventan las cuestiones más prácticas del día a día cuando, al introducir las mutaciones encontradas en un tumor, automáticamente se interpretan. No toman decisiones clínicas, pero dan un soporte.

Nuestra herramienta CGI Clinics se ha popularizado mucho y la utilizan tanto en entornos clínicos, como de investigación

¿Ustedes entrenan a los oncólogos para que sepan utilizar esas herramientas?

Sí. Tenemos un proyecto que se llama CGI Clinics (viene de Cancer Genomic Interpreter): es la herramienta que ya desarrollamos hace unos años y que se ha convertido en popular, porque se utiliza tanto en entornos clínicos como de investigación. La Unión Europea nos ha concedido un proyecto para adaptar esta herramienta al uso de la clínica junto con los oncólogos y los clínicos, en colaboración con varios hospitales de Francia, Alemania, Inglaterra, Grecia y España.

Entonces, trabajamos conjuntamente con los hospitales, que son los usuarios finales. Es una colaboración en las dos direcciones: nosotros los entrenamos a ellos en cómo presentar toda esta información, que es compleja, para que sea comprensible, y ellos nos dicen cuáles son sus necesidades.

Uno de los elefantes en la habitación de nuestras vidas contemporáneas es lo que contaminamos y nos contaminan en esta era digital. Dependientes confesos de nuestros smartphones y otros dispositivos electrónicos, no queremos ni pensar en lo que deja a su paso la industria de internet.

Sin embargo, hay quienes estuvieron allí desde el nacimiento de la web, contribuyendo a su desarrollo, que hoy se ocupan activamente de concienciar a los usuarios sobre las prioridades en esta lucha contra la polución digital. Es el caso de la ingeniera informática y ecóloga Françoise Berthoud, investigadora en Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (CNRS) e impulsora de la plataforma EcoInfo.

Este es el enfoque del documental Frankenstream. El monstruo que nos devora, producido por el canal cultural europeo Arte.tv, que está estructurado en cuatro capítulos y da cuenta de cómo el streaming (transferencia de datos en flujo continuo y tiempo real), aparentemente inofensivo, tiene un creciente impacto ambiental. En él dan su testimonio tanto Berthoud como otros padres fundadores y desarrolladores de la web.

En este documental, la ingeniera del CNRS destaca el hecho de que, en el mundo occidental, ya desde el vocabulario se perpetúa la idea de que la industria digital es ‘virtual’, en el sentido de ‘desmaterializada’. Y habla de todo lo que podemos alojar en ‘nubes’, remarcando la ironía de lo que parece ‘etéreo’ y no lo es… “Como si pagar los impuestos online no requiriese ninguna materia”, comentará luego en una entrevista telefónica con SINC desde la localidad francesa de Grenoble.

Berthoud baja la conversación a tierra, a la Tierra con sus límites materiales. En efecto, ella comenzó su carrera como especialista en biomatemáticas y encargada de las máquinas de su centro de investigación, utilizando aquellos viejos equipos informáticos que, en los años 80, ocupaban mucho espacio físico. Así, pronto advirtió que para hacer cálculos en ordenadores más eficaces se requería una mayor potencia eléctrica, porque la que había no alcanzaba.

A ese primer tope, se sumaron las dimensiones de la sala, la cual también hubo que ampliar para dar cabida a más computadoras y más potentes, según rememora la experta.

En cuanto a la existencia de los ordenadores, el avance tecnológico consiguió empequeñecerlos, abaratarlos y extender su uso a toda la población, por lo que su huella ‘material’ hoy abarca al mundo entero. Así llegamos a las primeras décadas del siglo XXI, cuando los internautas apenas imaginan que “detrás de su foto almacenada en Google en la otra punta del mundo, hay tanto material que se moviliza”, apunta.

¿Cuándo empezó a ser consciente del impacto ambiental que tenía el desarrollo de lo digital?

En los años 80, cuando el laboratorio de informática se quedó estrecho para albergar las computadoras que necesitaban los físicos para sus simulaciones. Entonces, empecé a pensar en la noción de los límites en la habitación, e hice la conexión con los del planeta.

¿Son relevantes documentales como el de Arte.tv para concienciar a los usuarios?

Aunque estoy de acuerdo con la mayor parte de las cosas que allí se dicen, cuando participo en uno de estos audiovisuales me digo que esta será la última vez, porque hay muchos otros impactos de la industria digital que se pasan por alto.

Habría que prestar atención al consumismo promovido por el sector digital, algo que va más allá de ver un vídeo con menos resolución para generar menos CO2

Me parecería importante que este tipo de documentales expliciten su propósito, porque, en efecto, lo digital tiene un impacto sobre el cambio climático, pero la mayor parte del daño no tiene que ver con que la gente mire un vídeo en streaming.

A mi juicio, lo esencial es que la industria digital promueve el aumento de la producción y el consumismo en la sociedad sin contar con los efectos sobre la concentración de poder y el hecho de que las personas se vuelvan adictas a cierto tipo de comunicación. Y eso perjudica su capacidad para desarrollar un espíritu crítico. En esta dirección, habría que enfocar el problema, que va más allá de ver un vídeo con menos resolución para generar menos CO2.

¿Hay una paradoja en lo ‘Frankenstream’ si estamos viendo estos documentales en streaming?

Se elige hablar de la ‘sobriedad digital’; esto es, de cambiar la forma en que se diseñan los servicios digitales y la manera en que utilizamos los equipos para que los servidores tengan menos impacto en el medio ambiente. En cambio, yo digo que no se trata de sobriedad a secas.

La sobriedad digital no tiene sentido si no se extiende a lo demás, es decir, si montas un servicio con cuidado de que el servidor no consuma demasiada energía, pero este servicio consiste en enviar publicidad para que la gente compre mis mercancías, ahí es cuando entra en juego la sensibilidad.

La tecnología digital no es neutra en el medio ambiente. Pero, de repente, en lugar de mirar la cuestión de su uso global, en lugar de hacerse preguntas como si es pertinente usar la inteligencia artificial para el triaje en las urgencias de los hospitales, las administraciones y las empresas van a hacer lo mismo pero con tecnología digital ‘sobria’. No se preguntan por las necesidades que tenemos sino por optimizar la IA para que consuma menos energía…

Utilizar el calor de los servidores de centros de datos para que crezcan tomates en lugares donde no se cultivarían, debido a que no es la estación correcta o no tienen el clima adecuado, me parece poco inteligente

¿Qué piensa de iniciativas como la de utilizar el calor de los servidores de un centro de datos para cultivar hortalizas en invernaderos de Suecia, por ejemplo?

Este calor de los data center lo llamamos el ‘calor fatal’. Utilizar el calor para que crezcan los tomates en lugares donde no se cultivarían porque no es la estación correcta o no tienen el clima adecuado me parece bastante poco inteligente. Estamos intentando optimizar algo manteniendo el sistema tal y como está sin reflexionar y decidir que sería mejor no cultivar tomates en ese sitio.

Y cuando tengamos el calor residual, tal vez debamos utilizar otros sistemas de optimización en su lugar o, tal vez, trasladar el centro de datos a un sitio en el que podamos utilizar el aire exterior para refrigerarlo. Hay otras soluciones técnicas disponibles y que no necesitan desarrollos técnicos suplementarios.

De nuevo, esto sería desviar las prioridades, porque los data center no constituyen el problema principal de lo digital. Su impacto ambiental está ligado fundamentalmente a los terminales, lo que usted y yo tenemos en nuestras casas (los ordenadores, tabletas, televisores, teléfonos, etcétera).

¿Entonces el gran impacto viene de nuestra responsabilidad por el consumo excesivo y la extracción intensiva de materias primas?

Efectivamente. Los impactos son de tres tipos: los ligados a la extracción de metales que se hace muy lejos de los lugares en los que consumimos (minerales que estamos contribuyendo a agotar). Y como no reciclamos mucho, esos metales ya se han perdido. El segundo es que la industria minera y el reciclaje en malas condiciones generan contaminación, que es bastante grave porque se trata de sustancias químicas bioacumulativas que permanecen en la cadena alimentaria durante mucho tiempo y tienen efectos sobre las hormonas o en la aparición de diferentes tipos de cáncer.

Además, los equipos que usamos contienen plásticos que liberan disruptores endocrinos, que circulan a través del polvo de la casa. Esto resulta dañino para la biodiversidad y la salud humana. Pero, en el campo de la salud, también cuentan otros efectos por la excesiva utilización de pantallas.

En tercer lugar, en cuanto a lo medioambiental, figuran las emisiones de gases de efecto invernadero que provienen del uso de combustibles fósiles, especialmente durante la extracción de metales, la fabricación de equipos y luego, por supuesto, durante su uso, por la electricidad. Por cierto, también hay un problema con el agua que se utiliza, especialmente durante la extracción de metales.

Es preocupante la falta de atención y el desapego de los padres cuando son ellos los que están frente a una pantalla

¿Existen otros asuntos invisibilizados o disfrazados sobre los que sensibilizar los usuarios?

Yo hago mucho hincapié en los impactos indirectos de la tecnología digital para animar a la gente a pensar de una manera más sistémica. A este lado del mundo, habría que poner parte del énfasis en los efectos de la sobreutilización de pantallas en la salud humana. En los adultos, hay problemas ligados a la reducción en la cantidad y la calidad del sueño, o por el estilo de vida sedentario. Y están los riesgos relacionados con la vista: en los niños menores de 3 años, que no deberían mirar pantallas en absoluto, y en los bebés, este problema es especialmente grave, porque su vista se está desarrollando. Además, es preocupante la falta de atención y el desapego de los padres cuando son ellos los que están frente a una pantalla.

¿Cuáles serían sus recomendaciones?

En cuanto a una menor utilización de material, creo que actualmente podríamos proponer que la garantía legal de base de todos estos equipos se ampliara a 10 años, por ejemplo, y los fabricantes tienen capacidad para hacerlo. Estas recomendaciones podrían hacerse a escala de la Unión Europea a través de requisitos públicos exigibles a los fabricantes.

Hay que liberarse un poco de las garras de lo digital para encontrar espacio en la cabeza que nos permita pensar en la construcción de un mundo diferente

Otro conjunto de posibles soluciones podría pasar por los padres y por dejar de usar pantallas en las escuelas. También haría falta contar con legislación que no permitiera la publicidad que promueve ciertas adicciones o la pornografía de libre acceso en internet. En este sentido, el problema no es el porno —ni el ancho de banda que ocupe— sino que casi la mitad de los niños al final de la escuela primaria,es decir, a los 10 años, ya accede al sexo online y eso tiene un impacto enorme en la sexualidad de los jóvenes.

En fin, hay que liberarse un poco de las garras de la tecnología digital para poder encontrar espacio en la cabeza que permita pensar en la construcción de un mundo diferente.