Investigadors catalans creen un simulador pioner per estudiar l’origen del mal d’esquena crònic

Investigadors de la UPF han liderat la creació d’un simulador computacional únic al món per estudiar una de les arrels del mal d’esquena crònic, en el marc d’una recerca amb la col·laboració de l'Institut de Recerca de l'Hospital del Mar (HMRIB). La nova eina també permetrà assentar les bases per dissenyar futurs tractaments que ataquin l’arrel del problema i no siguin únicament pal·liatius com els actuals. El model s’ha compartit en obert amb tota la comunitat científica.

Una de les principals causes del mal d’esquena crònic és la degeneració dels discos situats entre les vèrtebres de la columna, deguda a desajustos dels processos bioquímics que es donen entre les cèl·lules que els conformen. L’equip de recerca ha creat el primer sistema computacional del món per simular aquests processos bioquímics, fruit d’interaccions complexes i difícilment mesurables entre diferents proteïnes.  

Els resultats de la recerca s’han publicat recentment en un article d’una de les revistes de Nature. Els seus investigadors principals són Jérôme Noailly, cap de l'àrea de recerca de Biomecànica i Mecanobiologia (BMMB) de la Unitat BCN MedTech del Departament d’Enginyeria de la UPF; i Janet Piñero, investigadora del Programa de Recerca en Informàtica Biomèdica (GRIB), que desenvolupen conjuntament l'Institut de Recerca de l'Hospital del Mar (HMRIB) i el Departament de Medicina i Ciències de la Vida de la UPF.

Funcions dels discos intervertebrals

Els discos que es troben entre les vèrtebres són fonamentals per garantir la flexibilitat de la columna i esmorteir l’impacte sobre aquesta de diverses activitats mecàniques com caminar, córrer o aixecar pesos, entre altres. Compleixen funcions diverses per estabilitzar i articular la columna vertebral que cap material o estructura generada per l’enginyeria és capaç d’igualar a hores d’ara.

Malauradament, degeneren amb el temps i aquest procés pot arribar de forma massa precoç i afectar greument la qualitat de vida de les persones afectades. La seva degeneració es pot deure a múltiples factors genètics, d’edat, metabolisme, càrregues mecàniques suportades, factors ambientals, o altres.

Futurs tractaments contra el mal d’esquena

El nou sistema computacional (Model de Xarxa Reguladora) permet simular les interaccions de 33 proteïnes que es troben al líquid intersticial i 153 possibles interaccions entre elles. Aquest model computacional agrupa coneixements de recerques prèvies sobre el nucli polpós, el teixit central dels discos intervertebrals, recollides per 103 articles científics. D’aquesta manera, permet interrelacionar els estudis de diferents comportaments de les cèl·lules del discos, que fins ara s’havien estudiat de forma aïllada.

“Com a simulador, permet analitzar quins efectes tindria variar el percentatge de determinades proteïnes al líquid intersticial. Això pot obrir la porta al disseny de futurs tractaments biològics personalitzats, basats en una millor comprensió de les dinàmiques complexes de destrucció i manteniment del disc intervertebral”, explica Jérôme Noailly (UPF). 

Aquests futurs tractaments podrien consistir a obtenir un sèrum enriquit amb aquelles proteïnes que faltarien per preservar o restaurar el manteniment biològic del disc intervertebral, a partir de la mateixa sang d’un pacient i fer arribar aquest sèrum al disc.

Els tractaments biològics no són farmacològics. Els primers actuen sobre el líquid intersticial (situat entre les cèl·lules dels discos) en què s’ha centrat el present estudi, per estimular les cèl·lules. Els segons actuarien sobre els processos bioquímics de l’interior de les cèl·lules, que seran objecte de futurs estudis del mateix grup de recerca.