Llega la revolución en la lucha contra la contaminación: un supercomputador recrea pulmones virtuales
Más de 4 millones de personas mueren cada año debido a la contaminación atmosférica
La contaminación del aire también podría explicar los casos de cáncer de pulmón en personas que no fuman
Barcelona acoge uno de los supercomputadores más potentes de Europa
Todo lo que expulsamos al medioambiente termina volviendo a nosotros, como un nocivo bumerán cargado de problemas. Un claro ejemplo es la contaminación atmosférica, que múltiples estudios científicos relacionan directamente con el aumento del riesgo de padecer enfermedades respiratorias, trastornos neurodegenerativos y distintos tipos de cáncer.
De esta realidad son bien conscientes en el Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), donde se encuentra el MareNostrum, uno de los superordenadores más potentes de Europa. Este centro internacional de e-ciencia desarrolla diferentes líneas de investigación, entre las que figura el análisis de los efectos de la polución atmosférica.
Y es que, según la OMS, la contaminación del aire en las ciudades y zonas rurales provoca cada año 4,2 millones de muertes prematuras. «Esta mortalidad se debe a la exposición a materia particulada fina, que causa enfermedades cardiovasculares y respiratorias, así como cánceres», asevera la agencia de las Naciones Unidas dedicada a la protección de la salud.
Cáncer y no fumadores
Un estudio del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) asegura, por su parte, que la contaminación atmosférica también podría explicar por qué una cuarta parte de los casos de cáncer de pulmón se presentan en personas que nunca han fumado.
«El tabaquismo está disminuyendo en muchas partes del mundo, pero las estadísticas mundiales sobre cáncer advierten de un aumento de casos de cáncer de pulmón entre no fumadores. Este tipo de cáncer afecta especialmente a mujeres de origen asiático y suele ser más común en Asia Oriental que en los países occidentales», destacan fuentes del CNIO.
Tumores pulmonares
Para encontrar una posible explicación, se analizaron tumores pulmonares de 871 personas que nunca habían fumado y que viven en 28 regiones de África, Asia, Europa y Norteamérica, cada una con diferentes niveles de contaminación atmosférica.
«Los investigadores descubrieron que los no fumadores que vivían en zonas más contaminadas presentaban un número significativamente mayor de mutaciones en sus tumores pulmonares. Por ejemplo, estas personas presentaban 3,9 veces más mutaciones relacionadas con el tabaquismo y un 76% más de mutaciones relacionadas con el envejecimiento», remarca el centro de investigación español.
Ciudades saludables
En definitiva, sobran los motivos para poner coto a la contaminación atmosférica, como pretende hacer el proyecto HARMONIE —siglas de Health Assessment Refinement for Mitigating Noise and Air Quality Effects— que reúne a expertos europeos en ciencias ambientales, salud pública y tecnologías digitales con el objetivo de desarrollar herramientas avanzadas que favorezcan entornos urbanos más limpios, saludables y equitativos.
La iniciativa, coordinada por el Barcelona Supercomputing Center, combina la realización de estudios en el mundo real y las simulaciones avanzadas mediante gemelos digitales.
En las cinco ciudades piloto —Barcelona, Lausana, Sarajevo, Gävle y Barakaldo— el proyecto recoge datos detallados sobre contaminación acústica y atmosférica, así como patrones de movilidad ciudadana, niveles de exposición e indicadores de salud, especialmente de las poblaciones vulnerables.
Gemelos digitales
Estos datos reales alimentan dos sistemas complementarios de gemelos digitales, para cuya creación ha sido esencial contar con la capacidad de supercomputación del BSC-CNS.
La primera de estas herramientas digitales es el Gemelo Digital del Pulmón. «Basado en geometrías específicas de cada paciente y en datos de modelos de alta resolución sobre contaminantes inhalados, simula el flujo de aire, el transporte y la deposición de partículas dentro de las vías respiratorias, permitiendo evaluar con detalle la dosis inhalada, la susceptibilidad y las rutas de impacto en la salud relacionadas con el estrés oxidativo», apuntan desde el BSC-CNS.
Por otro lado, el Gemelo Digital Centrado en la Ciudadanía ofrece una visión a escala urbana, mediante la integración de mapas detallados de contaminación con patrones de movilidad, dinámicas sociales y modelos de exposición. Muestra tanto los lugares de mayor exposición a la contaminación, como los impactos en la salud atribuibles.
Contaminación sobre Pekín.
Participación ciudadana
«El enfoque holístico de HARMONIE no sólo impulsa la monitorización y modelización ambiental, sino que también sitúa la participación ciudadana y el análisis del comportamiento en el núcleo de las estrategias de cero contaminación», detallan desde el BSC-CNS.
«La iniciativa ofrece soluciones digitales abiertas y escalables para todas las ciudades y poblaciones, alineadas con las ambiciones europeas de neutralidad climática, equidad en salud y cero contaminación en al menos 100 ciudades europeas, con potencial de expansión global», añade la misma fuente.
Planificación urbana
«La salud debe ser una prioridad en cualquier planificación urbana y no quedar exclusivamente en manos del ámbito médico», afirma Beatriz Eguzkitza, coordinadora del proyecto e investigadora del Barcelona Supercomputing Center.
Eguzkitza también está al frente del proyecto europeo DREAMS (Particle Deposition Computational Model for ChildREn Airways with Mucus Surface), enfocado a mejorar el tratamiento de enfermedades respiratorias infantiles. Para tal fin se recurre, de nuevo, al diseño de pulmones virtuales.
De hecho, el BSC-CNS emplea la potencia de su superordenador para crear modelos digitales del pulmón infantil capaces de predecir cómo actúan tanto los fármacos inhalados como las partículas contaminantes en las vías respiratorias.
Medicina personalizada
«Gracias a DREAMS hemos creado una herramienta que nos acerca a la medicina personalizada en enfermedades respiratorias infantiles, permitiendo probar virtualmente nuevas terapias antes de aplicarlas a los pacientes», afirma Beatriz Eguzkitza.
La coordinadora del proyecto afirma que el trabajo realizado ha superado las expectativas, «creando una base sólida para futuras investigaciones y acercando la herramienta al uso clínico», asegura.
El proyecto cuenta con el apoyo del Hospital Sant Joan de Déu Barcelona, que le ha permitido incorporar datos clínicos reales en sus simulaciones, lo cual facilita su aplicación directa en la práctica médica.
