José Gómez Vilar: "A bioloxía computacional utiliza ordenadores paira investigar sistemas biolóxicos"
Sempre me atraeron moito os temas de física. Gustábame saber como funcionan as cousas dunha maneira ou outra. Sempre tiven esa paixón. Cando era neno, desmontaba os xoguetes, os reloxos, as radios e todo o que me atopaba á miña ao redor paira analizar os interiores deses dispositivos. Pero a verdade é que tamén me gustaba a bioloxía. A cuestión era que non me gustaba estudar as cousas de memoria, e na escola a miúdo obrigábannos a iso en temas biolóxicos.
En bioloxía computacional, a bioloxía pódese estudar utilizando a física. Quizá por iso baseei a miña investigación neste tema nos últimos anos. O obxectivo da miña investigación é predicir o comportamento dos sistemas biolóxicos mediante técnicas físicas ou de enxeñaría.
A bioloxía computacional, como o seu nome indica, utiliza ordenadores paira investigar sistemas biolóxicos. O obxectivo é extraer o coñecemento que subxace aos datos dos experimentos biolóxicos. Paira iso utiliza ferramentas ou ecuacións matemáticas avanzadas. Abarca campos como a química, a bioquímica, as matemáticas, a enxeñaría de sistemas, etc.
Si, así é. A bioloxía computacional ten varios campos ou niveis de aplicación. Por unha banda, pódese analizar o comportamento das moléculas a partir da información atómica. Doutra banda, a área de bioinformática analiza os datos de once procesos dos que extrae a información máis relevante ou relevante. Por último, está a bioloxía computacional dos sistemas, na que estudamos as interaccións dos compoñentes celulares paira coñecer o comportamento celular. Investigamos, porque neste apartado baséase principalmente a miña investigación. Todo iso con respecto á célula.
Pero tamén é una bioloxía computacional que estuda os órganos, a fisiología e as poboacións. Por exemplo, pódese analizar como se comporta una determinada poboación bacteriana cando crece.
Una das aplicacións máis comúns da bioloxía computacional é a identificación de xenes. A principios de 2003 finalizaron a secuenciación do xenoma humano. Neste proxecto conseguiuse secuenciar completamente todo o xenoma humano, composto por mil millóns de pares de bases. Con todo, todo iso non foi máis que o inicio dun intenso traballo. E é que a secuencia só ofrece información única e exclusivamente. É necesario procesalo paira identificar cantos xenes hai nesta secuencia e coñecer a súa localización, entre outras cousas. Ese foi e é precisamente o obxectivo da bioloxía computacional.
Ademais, a bioloxía computacional ten outros obxectivos como prever as funcións dos xenes, identificar os xenes máis relevantes asociados ás enfermidades e as súas mutacións, determinar as áreas de control do ADN ou máis relevantes, etc.
Nos últimos anos desenvolveuse a tecnoloxía de chips de ADN ou microarrays. Esta tecnoloxía permite medir á vez a expresión de miles de xenes. Una vez alcanzados estes niveis de expresión, a bioloxía computacional procesa e analiza estes datos paira obter información útil. Entre as aplicacións relacionadas cos microarrays atópanse a previsión dos resultados da quimioterapia nos casos de cancro e a identificación dos xenes asociados a certas enfermidades xenéticas.
A información obtida dos microarrays podería ser utilizada tamén no campo da bioloxía computacional de sistemas. A expresión das proteínas non é un fenómeno independente, xa que algunhas proteínas poden aumentar ou diminuír a expresión doutras. Uno dos retos da bioloxía computacional é a reconstrución dunha rede de sistemas ou xenes a partir da información obtida dos ensaios dos microarrays. De feito, as investigacións neste tipo de redes proporcionan información útil paira comprender o funcionamento do organismo e os procesos que se producen.
Paira comprendelo mellor, comparemos a bioloxía computacional coa enxeñaría do automóbil, por exemplo. Frear o coche nunha estrada esvaradía pode ser una tarefa complicada. Se se frea bruscamente e bloquéanse as rodas, é posible que se perda o control do vehículo. O sistema, coñecido como ABS, foi deseñado paira substituír este brusco freado nestas estradas esvaradías. Nos automóbiles máis avanzados, cada roda está monitorizada independentemente e un sistema de control calcula a presión a aplicar a cada roda paira frear lentamente o vehículo. Este sistema de control require un modelo que permita conxugar dalgunha maneira a velocidade das rodas co movemento do vehículo.
No noso caso, queremos analizar o funcionamento cuantitativo dun sistema biolóxico e controlalo con precisión. O obxectivo da miña investigación é, por tanto, desenvolver modelos computacionales de procesos celulares paira a predición do comportamento celular e aprender a controlalos. Por exemplo, hoxe en día moitas enfermidades non poden curarse cun só medicamento. Son enfermidades complexas que requiren una combinación adecuada de fármacos e un tratamento personalizado. Nestas combinacións hai que ter en conta a dose de cada medicamento e, nalgúns casos, a orde no que se engaden. Por suposto, cos pacientes non se pode probar máis dun medicamento até conseguir un tratamento adecuado. Así mesmo, nos casos nos que a estrada está moi esvaradía, non é habitual empezar a probar diferentes formas de freado. Neste sentido, queremos desenvolver nun futuro próximo modelos que permitan verificar as combinacións adecuadas de medicamentos paira o tratamento de certos cancros. Paira iso utilizaremos diferentes ferramentas matemáticas e computacionales.
Enxeñeiros da industria automobilística, por exemplo, deseñan os coches a partir de certos compoñentes, e normalmente os expertos saben como funciona o coche se cambia algún compoñente. No noso caso, necesitamos una descrición computacional do proceso celular ou un modelo paira identificar o proceso óptimo a seguir no tratamento dunha determinada enfermidade.
A bioloxía computacional dos sistemas presenta un gran problema coa enxeñaría electrónica ou de automóbiles. Nestas enxeñarías saben ben como funcionan os compoñentes. Ademais, no caso da enxeñaría electrónica, por exemplo, a integración dun chip nun sistema, en xeral, afecta moi pouco ao resto de compoñentes do sistema. En bioloxía, as cousas complícanse un pouco. De feito, aínda que cada compoñente pode ser analizado por separado, ao entrar en contacto co resto de compoñentes do sistema, estes modifican o seu comportamento. O que está claro é que o estudo dos sistemas biolóxicos é máis difícil que o dos sistemas físicos estáticos.
Buletina
Bidali zure helbide elektronikoa eta jaso asteroko buletina zure sarrera-ontzian
Teknopolis
