Este físico estudia una de las grandes incógnitas del cáncer: por qué se extiende un tumor

A menudo pensamos en la biología y la física como dos reinos separados por una frontera invisible. Por un lado, están los seres vivos (células que se dividen, bacterias que nadan...) y, por el otro, la materia inerte (fluidos que corren por tuberías y leyes inmutables que dictan cómo se mueven los objetos). Sin embargo, hay una nueva generación de científicos que ha decidido borrar esa línea, demostrando que la vida, por muy compleja que sea, no puede escapar a las leyes de la física.

Ricard Alert es uno de los exploradores más destacados de este territorio híbrido. Formado en la Universidad de Barcelona, pulido en la exigente cantera de la Universidad de Princeton y actualmente investigador entre el Instituto Max Planck por la Física de los Sistemas Complejos (MPI-PKS por sus siglas en alemán) en Dresden y la Universitat de Barcelona (UB), Alert acaba de ser galardonado con el Premio de Física Real Sociedad Española de Física (RSEF) - Fundación BBVA en la categoría de Investigador Joven en Física Teórica. Su trabajo se centra en un campo fascinante y relativamente nuevo: la "materia activa".

Durante décadas, la biología se ha centrado en la genética y la bioquímica (qué genes se activan, qué proteínas se producen...). Pero la física de la materia activa añade una capa nueva: la mecánica.

"Si queremos entender el movimiento de las células, estamos ante un proceso fundamentalmente físico", afirma Alert. "Las células deben ejercer fuerzas, desplazarse, empujarse y tirar unas de otras. Aunque estos procesos estén regulados por genes, al final se ejecutan mediante fuerzas físicas. La física nos permite explicar qué fuerzas son estas, cómo interactúan las células entre sí y en qué medida esto se parece (o se diferencia) de lo que ya sabemos sobre gases, líquidos y sólidos", explica.

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Una de las aplicaciones más prometedoras de las investigaciones de Alert se encuentra en la oncología. El crecimiento de un tumor sólido no es solo un problema de células que se multiplican sin control, sino que también es un problema de espacio y presión. El tumor es, a efectos físicos, un objeto que empuja, que fluye y que compite por el espacio con los tejidos sanos que lo rodean.

Alert ha estudiado los mecanismos físicos que subyacen a la expansión de los tumores y cómo estos invaden otros tejidos. "Hemos propuesto una visión de la expansión de un tejido (como un tumor) tratándolo como un problema de 'mojado' (wetting, en inglés). Es un fenómeno que observamos en las gotas de líquido: si pones una gota sobre una mesa, dependiendo de si la superficie es hidrofóbica o hidrofílica, la gota se mantendrá esférica o se aplanará formando una película fina. Nosotros aplicamos una física similar, pero con una diferencia clave: consideramos el tejido como un líquido 'activo'. Es mucho más viscoso que el agua y, a diferencia de las moléculas pasivas de un líquido normal, las células consumen energía para generar sus propias fuerzas. Hemos desarrollado esta teoría del 'mojado activo' para entender cómo se esparce un tumor".

Estas investigaciones abren la puerta a un enfoque complementario de la medicina: si se comprenden las fuerzas mecánicas que permiten a un tumor expandirse, quizás se puedan diseñar tratamientos que no solo ataquen la bioquímica del cáncer (como la quimioterapia), sino que cambien sus propiedades físicas, "congelando" su avance o impidiendo que fluya hacia otros órganos. "La segunda implicación es diagnóstica. Nuestra teoría predice que un tumor solo se expande cuando alcanza un tamaño crítico. Si conocemos ese tamaño, podemos diagnosticar si el tumor está en una fase controlable in situ o si ya ha comenzado su expansión, lo cual determinaría una terapia distinta".

Según Alert, la expansión de un tumor es, en el fondo, una competición mecánica. El tumor crece dentro de un tejido sano que opone resistencia. El tumor suele vencer porque sus células proliferan mucho, generando una presión que supera al tejido circundante. Sin embargo, "si pudiéramos hacer que el tejido sano fuera mucho más rígido, el tumor quizás no generaría suficiente presión para vencer esa resistencia y colapsaría. Además, sabemos que la capacidad de una célula para dividirse depende de la presión a la que está sometida. Por tanto, alterar la rigidez del entorno del tumor es una vía prometedora para frenar su proliferación".

Ciencia de frontera y talento joven

El galardón de la Fundación BBVA y la RSEF no solo premia unos resultados concretos, sino una forma de hacer ciencia que requiere cruzar fronteras intelectuales. Alert representa a ese perfil de "hombre del renacimiento" moderno: necesita dominar la hidrodinámica y la física estadística, pero también comprender la motilidad celular y la biología de tejidos.

Su trayectoria, saltando entre instituciones de élite como Princeton y el Max Planck, le otorga una perspectiva privilegiada sobre el estado de la ciencia. En un momento en que la investigación busca respuestas a problemas complejos, la especialización extrema a veces deja paso a la necesidad de conectar puntos distantes.

"Es fascinante ver las diferencias entre los distintos centros de investigación, aunque hay científicos excelentes en todas partes. En Princeton son muy ambiciosos; tienen la financiación para arriesgarse en proyectos a largo plazo sin miedo al fracaso", explica. "En Alemania, el Max Planck ofrece condiciones increíbles porque son centros dedicados exclusivamente a la investigación y con recursos enormes. Allí se siente que todos reman en una dirección común sobre un tema específico. En cambio, las universidades (como en Princeton o Barcelona) son más heterogéneas. Al combinar docencia e investigación en departamentos diversos (física de partículas, cosmología, materia blanda), hay una gran variedad de temas, pero quizás menos sensación de dirección unificada que en un centro especializado. No podría quedarme con uno solo; cada modelo tiene sus ventajas".

Alert trabaja con ecuaciones y simulaciones, pizarras llenas de símbolos que describen la realidad biológica. Para él, el momento "Eureka" llega cuando esas matemáticas abstractas coinciden con lo que los biólogos ven en el microscopio. Es ahí, en esa intersección, donde la física deja de ser una ciencia de lo inerte para convertirse en la herramienta definitiva para entender la vida. Pero tiene abiertas otras muchas vías de investigación.

"Un tema que ha sido un tanto olvidado en nuestro campo y que quiero explorar son las fluctuaciones. Hasta ahora, cuando explicamos cómo se expande un tumor, nos centramos en comportamientos promedio. Pero en biología, las fluctuaciones aleatorias son cruciales. Por ejemplo, para que un tumor empiece a expandirse, quizás no baste con un promedio, sino que hay que esperar a que, de forma aleatoria, el número de células fluctúe y supere un cierto umbral. Estudiar este aspecto estadístico y aleatorio puede ser clave para predecir el inicio de procesos como la metástasis o la expansión de tejidos".

En última instancia, el trabajo de Ricard Alert recuerda que muchas de las grandes revoluciones médicas empiezan muy lejos del quirófano. Traducir el comportamiento de un tumor, de un embrión o de una herida a un lenguaje físico no es un ejercicio de estética intelectual, sino la manera más precisa que tenemos de anticipar cuándo un tejido se desborda, cuándo se ancla o cuándo se repara. Si esa traducción tiene éxito, la frontera entre "ciencia básica" y "medicina" se hará cada vez más porosa y quizá dentro de unos años veamos tratamientos oncológicos o estrategias de regeneración de tejidos que no se entiendan sin conceptos como la materia activa.