Gracias a los estudios realizados por el equipo científico del proyecto SUSE (Social Uses of Search Ecology: Stochastic Fundation and Experimental Research), dirigido por el Dr. Frederic Bartumeus del CEAB, ha sido posible entender la estrategia que utilizan las T cells, o linfocitos T, responsables de la respuesta inmune a nivel celular, para detectar las moléculas que informan de la presencia de virus, bacterias, hongos, etc. El proyecto, que trabaja en el ámbito de las estrategias de búsqueda biológicas, desde el mundo celular hasta la movilidad humana, ha podido demostrar que estas moléculas que llevan otras células del organismo son detectadas por contacto mediante movimientos de la membrana celular de los linfocitos T.
El equipo de San Francisco con quien está colaborando Bartumeus, del Departamento de Patología del Biological Imaging Center y liderado por Matthew F. Krummel, trabaja con los linfocitos T con la idea de aplicar los conocimientos basados en la observación empírica, teorías físicas y modelos matemáticos de las estrategias de búsqueda a diferentes niveles dentro del cuerpo humano en campos como el de la nanorobótica.
De esta manera se busca conseguir la máxima eficiencia de los nanorobots de cara al uso de terapias dirigidas (drug delivery), que permitirán llevar los medicamentos justo a las partes del cuerpo donde se necesitan. O bien, de forma más general, mejorar la eficiencia de respuesta de los sistemas inmunes a través de estas máquinas minúsculas.
SUSE y los Usos Sociales de la Ecología de la Búsqueda
Aunque este grupo del CEAB, en el contexto del proyecto SUSE, ya está desarrollando algoritmos de búsqueda bioinspirados con el fin de buscar su aplicabilidad fuera del ámbito biológico, nunca antes habían tenido la oportunidad de estudiar los movimientos de exploración a nivel subcelular con tanta resolución.
Comprender la complejidad estructural y los mecanismos que generan la conducta de búsqueda es fundamental en campos muy diversos de la ciencia. Asimismo, este conocimiento puede tener aplicabilidad en ámbitos de relevancia social que van desde la biomedicina, la psicología humana, la criminología, el neuromarketing, o bien el rescate de personas y el censo poblacional de especies en peligro de extinción o reintroducidas mediante drones, e.g. el oso en el Pirineo.
La estrategia para buscar alimento, pareja, cobijo o nuevos hábitats para explotar, representa un equilibrio entre explotar información y explorar territorio desconocido para hacer nuevos descubrimientos. En una se hace uso de la información que se tiene previamente o a disposición, y en la otra se necesita de una estrategia de movimiento que puede incluir un cierto grado de azar para recopilar de nueva.
Explorar este campo con la suficiente profundidad y precisión con la idea de encontrar posibles aplicaciones a los actuales retos de la sociedad es el objetivo principal del equipo del proyecto SUSE. Y lo hacen mediante la experimentación con organismos modelos sencillos, pero a la vez con suficiente complejidad de comportamiento, como es el caso de los nematodos o las hormigas. Pero también con personas, a través de experimentos de búsqueda visual en pantallas y gracias a una app diseñada específicamente para estudiar, mediante juegos virtuales, qué es lo nos impide a los humanos tener un comportamiento explorador más eficaz.
El tiempo dirá qué llegará a ser posible raíz de estas investigaciones!
Artículos científicos preliminares y del proyecto SUSE:
Frederic Bartumeus, Daniel Campos, William S. Ryu, Roger Lloret-Cabot, Vicenç Méndez and Jordi Catalan. Foraging success under uncertainty: search tradeoffs and optimal space use. Ecology Letters, (2016) 19: 1299-1313.
Matthew F. Krummel, Frederic Bartumeus and Audrey Gérard. T cell migration, search strategies and mechanisms. Nature Reviews Immunology, (2016) 16(3): 193-201.
En Cai, Kyle Marchuk, Peter Beemiller, Casey Beppler, Matthew G. Rubashkin, Valerie M. Weaver, Bi-Chang Chen, Eric Betzig, Frederic Bartumeus and Matthew F. Krummel. Visualizing dynamic microvillar search and stabilization during ligand detection by T cells. Science, (2017) 356: (6338): eaal3118.
