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La bióloga matemática de la UNAM relata cómo los modelos matemáticos permiten anticipar enfermedades al analizar la transición entre salud y enfermedad

Cómo las matemáticas y la inteligencia artificial pueden anticipar enfermedades

Elisa Domínguez Hüttinger

Desde niña, la hoy bióloga de sistemas especializada en enfermedades epiteliales del Instituto de Investigaciones Biomédicas de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Elisa Domínguez Hüttinger, encontró en la medicina una forma de entender el mundo. Hoy, a sus 41 años, la investigadora originaria de la Ciudad de México trabaja en la intersección entre las matemáticas y la biología para transformar la manera en que se diagnostican, tratan y previenen enfermedades.

Vocación temprana

“Me interesaba entender cuáles son los mecanismos que hay detrás de una enfermedad”, recordó Domínguez Hüttinguer sobre sus primeros acercamientos a la ciencia, cuando leía libros de medicina rural. Esa curiosidad temprana se convirtió en una carrera enfocada en la modelación matemática aplicada a la biomedicina.

Elisa Domínguez Hüttinger

Modelar la enfermedad

El trabajo de Hüttinger se centra en el estudio de enfermedades epiteliales como asma, dermatitis atópica, alergias alimentarias, cáncer y psoriasis. Mediante modelos matemáticos, su equipo analiza sistemas biológicos complejos con el objetivo de mejorar el diagnóstico temprano, optimizar tratamientos y fortalecer la prevención.

La bióloga de sistemas explicó que la meta a largo plazo es reducir el costo económico y social de dichos padecimientos. “Que un medicamento cueste menos porque es el mejor para la persona y que tenga menos efectos secundarios”, señaló. A esto se suma la importancia de detectar enfermedades de forma temprana, lo que permitiría evitar intervenciones más agresivas.

“Nos dedicamos al análisis de datos. Utilizamos información de colegas y de bases de datos ya existentes, y las procesamos mediante modelos matemáticos”, explicó. Esto representa una ventaja clave en contextos como México, donde los recursos para investigación son limitados.

Además, este enfoque permite estudiar los sistemas desde una perspectiva integral. “En lugar de ver una molécula o un gen aislado, vemos los sistemas biológicos como un objeto complejo, donde las manifestaciones clínicas son producto de las interacciones entre sus componentes”, detalló la investigadora.

Gemelos digitales

Hüttinger reveló que uno de los desarrollos más prometedores en este campo es el de los “gemelos digitales”, son representaciones virtuales de pacientes, órganos o poblaciones que permiten simular tratamientos antes de aplicarlos en la vida real. ”Sería como hacer experimentos en una computadora con una representación virtual de una persona”, afirmó.

Aunque esta tecnología aún requiere validaciones clínicas, Elisa expuso que su avance se ha acelerado con el auge de la inteligencia artificial. Con ello, aseguró que estamos más cerca, de lo que ella hubiera pensado hace unos años, de que dichos modelos se utilicen de forma cotidiana en los hospitales.

Retos de investigación

El camino hacia estos avances no ha sido sencillo, recordó que uno de los principales retos que tuvo fue que médicos y científicos experimentales confiaran en los modelos matemáticos. “Tardamos muchos años en convencer a colegas de clínica de compartir sus datos”, mencionó. A esto se suma la constante dificultad de conseguir financiamiento, en particular becas y apoyos institucionales para el desarrollo de proyectos de investigación, en un entorno altamente competitivo. “Hay pocos recursos, entonces uno tiene que hacer muchísimas solicitudes y solo quedan pocas”, puntualizó la investigadora. En México, gran parte de estos apoyos provienen de organismos públicos, por lo que acceder a ellos es más que rigor científico, también es un proceso de gestión burocrática y constantes evaluaciones.

Interdisciplina y comunicación

Otro desafío importante es la comunicación. Hüttinger dio a conocer que, en un campo como la biología matemática, el diálogo interdisciplinario es esencial, dado que tienen que explicar biología a los matemáticos, matemáticas a los biólogos y además, informar al público en general. Para lograrlo, recurre a analogías, lenguaje accesible, divulgativo, y a herramientas visuales.

Indicadores y límites clínicos

En el plano científico, la investigadora comentó que uno de los grandes retos es identificar indicadores confiables de riesgo de enfermedad. Indicó que, desde la teoría matemática, existen señales que anticipan cambios en los sistemas biológicos, como la pérdida de resiliencia, es decir, un detrimento de la capacidad de recuperarse ante perturbaciones. Sin embargo, trasladar estas ideas a la práctica clínica no es sencillo.

“El problema es que muchas veces las mediciones que necesitamos no son las que se hacen de forma rutinaria”, aseveró. Además, destacó que existen límites éticos al ser imposible someter a un paciente a riesgos para observar su respuesta, por lo que el reto consiste en encontrar indicadores indirectos.

En ese sentido, los modelos matemáticos permiten identificar qué variables vale la pena medir. “El objetivo es que el médico no tenga que usar el modelo, pero que gracias a él sepa qué medir para tomar una decisión”, puntualizó Domínguez Hüttinger.

La sofisticación del cuerpo humano

Al ser cuestionada sobre qué le ha sorprendido del comportamiento del cuerpo humano a lo largo de sus investigaciones, manifestó que la sofisticación y a veces, lo contraintuitivo de sus mecanismos, uno de los aspectos más llamativos. “Hay mecanismos regulatorios que parecen paradójicos. Por ejemplo, la piel, en lugar de solo bloquear bacterias, puede permitir cierto grado de interacción para activar una respuesta del organismo. “Son cosas que uno no entiende a primera vista, como si descubrieras una máquina que funciona de una manera inesperada”, expresó la profesional.

Esa sofisticación es lo que hace necesario una mirada matemática para entender cómo la interacción de múltiples procesos da lugar a un estado de salud o enfermedad.

El futuro

Sobre el futuro, Domínguez Hüttinger considera que será posible mejorar significativamente la prevención y el diagnóstico temprano, reconoce que no todas las enfermedades podrán evitarse, especialmente aquellas de origen genético, donde entran en juego debates éticos sobre la intervención.

Motivación científica

La bióloga matemática tiene como motivación principal para sus investigaciones: la curiosidad. “Me interesa entender cómo funcionan los sistemas biológicos, como el por qué la piel funciona como funciona, por qué el intestino funciona como funciona, cuáles son los sus orígenes evolutivos, toda esa curiosidad científica, pienso que es lo primero. También entender las matemáticas que hay detrás, es como pintar un cuadro, es algo muy bonito de hacer. Tampoco podemos dejar de lado la motivación clínica y social de ayudar a que la salud de la población mejore. No solo para unos cuantos, sino para la mayoría de la población”, enfatizó.

Equilibrio personal

La trayectoria académica de Elisa Domínguez Hüttinger incluye más de una década desde su primer posdoctorado en 2015, y también le ha dejado aprendizajes personales. La paciencia y la perseverancia son fundamentales en un campo en donde los resultados no siempre son inmediatos. “Aunque te guste lo que haces, no siempre lo vas a disfrutar”, reconoció. Por ello, insistió en la importancia de mantener un equilibrio entre la vida profesional y personal. Actividades como el ejercicio, el yoga o la meditación forman parte de ese balance necesario para sostener una carrera científica a largo plazo, incluso en contextos de alta exigencia que pueden implicar jornadas de hasta 13 horas al día.

Mensaje a nuevas generaciones

A las nuevas generaciones, Elisa dejó un mensaje claro: Mantener la motivación, incluso cuando el camino parece difícil. “Pareciera que no, pero las oportunidades se van abriendo. Si es algo que te gusta, hay que seguir y no darse por vencidos tan fácilmente”, concluyó.

En esa combinación de curiosidad, rigor y compromiso social, la investigadora continúa explorando uno de los mayores retos de la ciencia: entender la enfermedad para anticiparla y, eventualmente, reducir su impacto en la vida de las personas.

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