El Dr. Nicholas Chia, investigador de Mayo Clinic, es difícil de encasillar. ¿Es físico? Tiene un doctorado, pero no se dedica a la física. ¿Es microbiólogo? Trabaja en ese campo todos los días, pero no volvió a estudiar formalmente biología después de la escuela secundaria. ¿Es cirujano? Tiene un nombramiento en cirugía experimental, pero nunca tocó un bisturí.

Entonces, ¿que está haciendo en Mayo Clinic este físico devenido en microbiólogo? Está aplicando su inusual perspectiva a los microbios, o más apropiadamente, las relaciones que los microbios tienen entre sí y con tu cuerpo. Sí, esos diminutos seres que tienes en tu cuerpo en este momento. Y hay muchos para estudiar.

"Tienes billones de esos microbios, y pueden estar presentes en numerosas combinaciones, pero algunas de esas diferentes combinaciones comparten rasgos que llevan a la progresión de la enfermedad", dice el Dr. Chia, director asociado de Mayo Clinic Center for Individualized Medicine's Microbiome Program (Programa del Microbioma del Centro para la Medicina Individualizada de Mayo Clinic). "Eso es lo que debemos entender".

La capacidad única del Dr. Chia de ver patrones en grandes sistemas lo condujo de la física teórica a la microbiología. Eso, y un fuerte impulso de su mentor, el Dr. Nigel Goldenfeld, un profesor de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, quien reclutó al Dr. Chia para aplicar sus conocimientos en análisis estadístico a los microbios.

"Me dijo: 'Cambia la forma en que está hecha la biología'," dijo el Dr. Chia. "Me lo tomé en serio".

Encontrar el patrón

Los microbios que se encuentran en la piel, los ojos, el tracto digestivo y en cualquier otro lugar interactúan entre sí, y forman conexiones y patrones. Pero encontrar estos patrones no es una tarea simple, ya que las complejidades se multiplican casi con la misma rapidez que los mismos microbios.

El tracto digestivo humano alberga más de 100 microbios diferentes y más de 5000 interacciones microbio a microbio para ser estudiados.

Para encontrar respuestas en este sistema complejo, el Dr. Chia se centra menos en los tipos individuales de microbios y más en cómo se comportan en determinadas combinaciones con otros microbios y con tus propias células. Es aquí donde su formación en física resulta particularmente útil, ya que le permite crear nuevos modelos de datos que explican estas interacciones.

"Los científicos que no pertenecen a los campos médicos tradicionales, como Nick Chia, aportan experiencia sobre cómo manejar sistemas complejos como los que se encuentran en el microbioma", dice el Dr. Gianrico Farrugia, director de Mayo Clinic Center for Individualized Medicine (Centro para la Medicina Individualizada de Mayo Clinic). "Su trabajo ayuda a que los datos que se descubren sean útiles para los proveedores de atención médica y es fundamental para que Mayo Clinic siga ofreciendo una atención médica de gran valor".

Marcar el ritmo

Con el financiamiento del Center for Individualized Medicine, el Dr. Chia está a la vanguardia de la investigación, ya que demuestra que el comportamiento microbiano se puede predecir con exactitud, sin tener que estudiar cada interacción.

Para ayudar a explicar el concepto, el Dr. Chia dice que hay que imaginarse un concierto de rock. Los artistas en el escenario pueden marcar el ritmo al que se moverá el público. En un punto determinado, el líder de la banda puede incitar al público con un himno de gran energía o seguir una serie de pasos para relajar el clima emocional, a través de canciones más lentas. La coordinación de todas estas interacciones está a cargo de quienes dirigen el público, en este caso, los artistas. No resulta sorprendente que, en un concierto de rock, el público se mueva a un mismo ritmo.

¿Pero qué ocurre cuando se produce una pelea? Las reacciones de las personas del público ya no están marcadas por la música. Al observador casual, las reacciones podría parecerle aleatorias e impredecibles, pero es posible analizar tales situaciones y patrones: la mayoría de las personas que se encuentran alrededor de la pelea se alejarán, algunos se acercarán y unos pocos se unirán. Cuando el equilibrio de nuestros microbios se sale de control, el resultado puede ser igual de caótico. Encontrar patrones en el medio de la confusión es fundamental para solucionar el problema.

Con la ayuda de los benefactores, el trabajo del Dr. Chia está abriendo nuevas áreas de investigación. Por ejemplo, cuando analizó los microbios del útero junto a colegas que se especializan en cáncer endometrial, hicieron un descubrimiento innovador.

"Detectamos que, en los casos de cáncer, había determinados microbios que estaban casi perfectamente asociados al cáncer endometrial y no estaban presentes en las histerectomías benignas", dice el Dr. Chia, quien espera que la investigación conduzca a una prueba de detección que permita predecir con mayor precisión las etapas tempranas del cáncer endometrial, y de este modo, proporcionar información esencial a los médicos para adaptar los tratamientos. "Jamás hubiéramos podido estudiar esto sin la ayuda de la filantropía".

Junto con el Dr. John K. DiBaise, también de Mayo Clinic, el Dr. Chia aplica sus ideas para entender cómo los inhibidores de la bomba de protones provocan menos diversidad en las bacterias del intestino. Este desequilibrio expone a las personas a un riesgo mayor de presentar infecciones, como Clostridium difficile y neumonía, así como deficiencias de vitaminas y fracturas de huesos.

"Durante estos años resulta cada vez más evidente que el uso prolongado de inhibidores de la bomba de protones representa un riesgo mayor de contraer una variedad de trastornos médicos secundarios, pero nunca hemos entendido por qué", dice el Dr. DiBaise. "Lo que este estudio hace es demostrar por primera vez una posible explicación para esos efectos secundarios".

Ese es exactamente el tipo de entendimiento que el Dr. Chia lleva a las áreas que alguna vez creímos aleatorias e imposibles de conocer.

"Ese es el objetivo", dice el Dr. Chia. "Tomar lo que aprendí y trasladarlo a la ciencia. Es una forma diferente de ver las cosas".

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