Nanodispositivos, tecnología cuántica, biosanidad... las áreas de investigación en Gipuzkoa

Es lo que busca Casanova, cuyos trabajos llamaron la atención de Intel, compañía que encargó a su equipo investigar la posibilidad de utilizar una propiedad extra del electrón, que se llama spin, para crear una nueva generación de ordenadores. «Hoy en día los ordenadores tienen por un lado la memoria y por otro un microprocesador, que es el que hace las operaciones, y continuamente hay que mover los datos de la memoria al microprocesador, con lo que se pierde tiempo y energía. Si pudiéramos hacer un circuito donde la memoria en forma de elementos magnéticos y los circuitos donde se hacen las operaciones lógicas, todo junto, se ahorraría tiempo y energía. Sería un procesador muy distinto de los actuales».

Tal y como lo dice, parece una tarea sencilla. No hay más que aprovechar una propiedad que ya se conoce para alcanzar un objetivo también conocido, pero no es tan fácil. «Sobre el papel esto es muy bonito, pero hay que hacerlo», afirma Casanova. «Para lograrlo hay que buscar los materiales adecuados y no está claro que existan o se puedan encontrar», dice. Su equipo se centró primero en metales normales, como el oro y el platino, pero pronto vieron que «no eran suficientemente buenos» para lo que necesitaban. Comenzaron a buscar entonces su piedra filosofal en materiales relativamente nuevos como el grafeno y los topológicos, cuya estructura confiere a los electrones ciertas propiedades diferentes. «Por ejemplo, son materiales aislantes pero en la superficie conducen perfectamente la electricidad sin disipación». No está nada claro que hallen lo que buscan, pero puede que sí. «Como aún estamos en un nivel fundamental, a veces cuesta ver si estas a punto o no, pero en cualquier momento puedes encontrar el material que buscas. Es complicado conseguirlo, pero es una posibilidad. Si al final no sale lo que esperabas o no sale nada, esto es información y en ciencia todo es útil».

Gabriel Molina ha recibido este año el premio Nobel de Física aunque no en sentido literal, sino aproximado. Sucede que Anton Zellinger, que se ha hecho merecedor del galardón junto a otros dos colegas por ser pioneros en la ciencia de la información cuántica, dedicó su premio a los más de cien investigadores que han trabajado con él, y Molina es uno de ellos. «Fue primero mi jefe y después mi amigo. Me toca una centésima parte del Nobel».

«Hacemos ciencia fundamental. Lo que nos interesa son las propiedades de la materia, de la energía. Lo que quiero dejar claro es que la ciencia funciona a base de curiosidad, no de aplicaciones». Este es el punto de partida del trabajo de Molina en el laboratorio de nanofotónica cuántica del Centro de Física de Materiales. «Trabajamos con tecnologías cuánticas. Intentamos aplicar todas las propiedades fundamentales de la materia y la energía a nivel muy fundamental para hacer sensores, comunicaciones y computadores que funcionen, si no mejor, si de una manera diferente».

Su herramienta son las fuentes de luz cuántica. «Intentamos controlar las propiedades de las fuentes de luz fotón a fotón, paquete cuántico de luz a paquete cuántico de luz», explica. En su laboratorio tienen seis experimentos en marcha, uno de ellos con diamantes. «Controlamos las propiedades cuánticas de unos efectos que hay en el diamante y eso en principio te puede servir para orientar magnéticamente ciertos átomos de las moléculas. Esto puede ser útil en resonancia magnética, que lo que hace es orientar los átomos de hidrógeno de tu cuerpo y para eso necesitan unos imanes muy grandes y caros. Si nosotros pudiésemos orientar los átomos con luz no se necesitarían imanes tan grandes y conseguiríamos máquinas mas pequeñas».

«La física cuántica tiene implicaciones directas sobre nuestro entendimiento de la realidad. A mí esto me lleva a hacerme cada vez más preguntas sobre cómo funcionan las cosas», afirma el investigador. Por lo que dice, Euskadi es un buen lugar para buscar respuestas. «La ciencia que se hace en el País Vasco tiene una capacidad de ser revolucionaria, de cambiar cosas radicalmente», asegura. «Yo me lo imagino como las avalanchas. Granito a granito la arena se va acumulando y llega un momento en el que hay tanta masa crítica que cae todo. La ciencia funciona igual. Cada uno ponemos nuestro granito de arena, algunos más, otros menos, pero todos vamos contribuyendo y al final se dan las condiciones adecuadas para que suceda».

Se llama SPG50 (por sus siglas en ingles, Hereditary Spastic Paraplegia), y es una enfermedad ultra rara. Se tienen identificados nueve niños con ella en Estados Unidos, uno en Canadá y poco menos de diez en España. Es una enfermedad neurodegenerativa que empieza con un retraso en el desarrollo que da lugar a un deterioro cognitivo y conduce a una eventual parálisis. La esperanza de vida de quienes la padecen, en su gran mayoría niños, es muy corta.

En los laboratorios de Viralgen, Diego Pignataro investiga un tratamiento para esta enfermedad. «A través de la terapia génica estamos encontrando una ventana de esperanza para esta población tan pequeña que se ve afectada», afirma. Su material de trabajo son los vectores virales, una especie de vehículos diminutos que sirven para introducir material genético en el núcleo de una célula.

En el caso de la SPG50, lo que se intenta es generar un vector para que transporte una versión correcta del gen defectuoso o ausente a una parte específica del cuerpo «para que haga su efecto terapéutico en el tejido u órgano que lo necesita». Cuando el vector llega a su destino final, lo que hace es descargar una secuencia de ADN. Es como si se tratara de una entrega a domicilio. «Lo interesante de esta tecnología -explica Pignataro- es que podemos hacer una entrega de material de forma localizada».

La secuencia de ADN fue diseñada por un grupo de investigadores de la Universidad de Texas y enviada a Viralgen para que produzca vectores virales con su carga de ADN, primero a pequeña escala para realizar pruebas in vitro o con animales y luego a mediana escala para llevar a cabo estudios más completos y complejos. «La expectativa es que el tratamiento detenga la progresión de la enfermedad y quizás incluso invierta parte de la degeneración que ya se ha producido», señala el investigador.

El trabajo que desarrolla forma parte de uno de los proyectos de responsabilidad social que mantiene en marcha Viralgen. «Es algo filantrópico, no es comercial», recalca Pignataro. Es también un trabajo que avanza «contra reloj». «Los niños que padecen esta enfermedad tienen poca esperanza de vida. La mayoría de estas enfermedades son letales. Es una batalla que vamos librando día a día porque cuanto más rápido podamos producir vectores en calidad y cantidad necesaria para poder llegar a más niños, mejor. Cada día un niño se va».

A mediados del siglo pasado, la primera revolución cuántica trajo consigo el transistor, que cambió el mundo a una velocidad extraordinaria. En la actualidad nos hallamos en los albores de una segunda revolución «de consecuencias muy difíciles de predecir». Ricardo Díez Muiño, director del DIPC, sostiene que «en el mundo, y también en Gipuzkoa, hay una apuesta por la tecnología cuántica». «Nadie se quiere quedar atrás. Es un área prioritaria no solo por la generación de conocimientos que supone sino por las posibles aplicaciones prácticas en el futuro, por lo que puede suponer de revolución completa en la sociedad. Cuando se creó el transistor nadie sabía muy bien a qué iba a llevar y ahora está por todas partes», dice.

Es una carrera cuya evolución no está muy clara «porque tiene partes distintas. Hay una que tiene que ver con computación cuántica, también hay una parte de comunicación cuántica, meteorología, sensórica...» Lo que sí parece claro es que tarde o temprano alguien llegará a la meta y lo que venga después queda en manos de la imaginación o, lo que es casi lo mismo, de lo que sean capaces de hacer los ordenadores del futuro, muchísimo más rápidos que los actuales, y las nuevas tecnologías, que dejarán viejas a las de hoy en día.

«Es un campo de investigación al que estamos dedicando mucho esfuerzo y en el que tenemos apoyo institucional», dice Díez Muiño. Dentro de esta área, en el DIPC están centrados en dos tipos de investigaciones. La primera consiste en «el desarrollo de algoritmos que serán necesarios en un ordenador cuántico, aunque todavía no estén muy desarrollados».

La segunda línea de investigación es la de los materiales. «No está muy claro cuál va a ser la tecnología que va a funcionar con los ordenadores cuánticos, no se sabe si va a estar basada en materiales superconductores, fotónicos o de otro tipo. Hay varios grupos de investigación dedicados a explorar las propiedades de diferentes materiales, que son muy sofisticadas», explica el responsable del DIPC.

Llegar, llegará, lo que no se sabe es cuánto tiempo habrá que esperar. «Yo siempre digo que prudencia», afirma Díez Muiño. «Hay veces que se despiertan demasiadas expectativas y se dice que va a ser algo muy inminente, pero es una investigación muy compleja que puede llevar muchos años. Vamos a generar mucho conocimiento que va a ser muy útil tecnológicamente de una manera o de otra, lo que pasa es que todavía no sabemos bien cómo».

En la foto aparecen ocho personas. Son los miembros del equipo multidisciplinar en terapias avanzadas de la OSI Donostialdea y Biodonostia. Son técnicos especializados en áreas diferentes que abordan una misma cuestión desde enfoques diversos. Ander Izeta, director técnico de la unidad, y Carlos Panizo, jefe de servicio de Hematología, son los encargados de explicar el trabajo que lleva a cabo un grupo de reciente creación que este año ya ha empezado a ofrecer tratamientos.

La evolución de los medicamentos en las últimas décadas ha sido vertiginosa. Se ha pasado de los componentes químicos a los biológicos para llegar a los llamados medicamentos de terapia avanzada, basados en genes, células o tejidos, que es donde entra en juego Biodonostia, centro en el que la investigación en este campo ha tomado dos caminos. El primero es el programa de terapia celular, basado en los medicamentos CAR-T, que son terapias consistentes en obtener sangre del paciente para alterar estas células en el laboratorio y posteriormente, introducírselas de nuevo para que puedan encontrar y destruir a las células cancerosas. «Las células de la sangre del paciente se modifican para que ataque al tumor», resume Panizo.

«Esta semana hemos empezado con el primer paciente CAR-T que va a ser tratado en la Comunidad Autónoma Vasca. Hasta ahora se les mandaba fuera. Lo que hacemos es acercar estos tratamientos a las personas», afirma Panizo. Las indicaciones de esta terapia se centran en linfomas y leucemias, aunque aún está por explorar su potencial en el tratamiento de otras enfermedades, incluso algunas no tumorales. Lo que ya se conoce es su gran eficacia. «Se aplica a pacientes con linfoma que tenían una esperanza de supervivencia de seis meses y ahora el 50% de ellos se curan», afirma Izeta. En la otra mitad de los enfermos «se amplía la supervivencia», con lo que se gana tiempo a la espera de que surjan nuevas terapias.

El segundo programa en el que investiga el equipo de Biodonostia es el de terapia génica en enfermedades raras neurodegenerativas, neuromusculares y oftalmológicas. Con este tipo de terapia se inserta un gen funcional en las células de un paciente para corregir un defecto genético causante de una patología. Entre las afecciones que pueden tratarse se halla la retinosis pigmentaria. «Somos un centro de referencia en España», aseguran Izeta y Panizo.