Beatriz Elena García Nova
Colaboradora
Aplicar métodos computacionales para resolver o entender problemas de índole biológico es la razón de ser de la biología computacional y la bioinformática, áreas que reunieron en Medellín a expertos, estudiantes e investigadores de diferentes países para el Tercer Congreso Colombiano de Biología Computacional y Bioinformática (CCBCOL3), del 16 al 18 de septiembre de 2015.
El número y el nivel de los trabajos libres que se presentaron fueron buenos indicadores de que estas áreas cada día toman más fuerza en Colombia, señala Carlos Muskus López, coordinador general de este evento, en el que se realizó una primera reunión con miras a establecer una sociedad de biología computacional y bioinformática en el país.
Tanto en las diferentes ponencias como en los cursos sobre búsqueda de medicamentos, nanotecnología, metagenómica, metabolómica y biología de sistemas que se ofrecieron previos al Congreso se notó la sinergia entre computación y biología.
Una interpretación de esa unión la da Javier Correa Álvarez, doctor en Genética y Biología de la Universidad Estatal de Campinas (Brasil) y profesor del programa de Biología en EAFIT: “si ellos [científicos de la computación] deciden hacer un experimento en el laboratorio les queda difícil y para nosotros [los biólogos] profundizar en la matemática y en el algoritmo de las cosas también es difícil, entonces es el matrimonio perfecto porque nos encontramos en el medio”.
La idea de Correa Álvarez, quien hizo parte del comité logístico del Congreso, fue complementada por invitados internacionales de este evento, ellos compartieron con la REVISTA UNIVERSIDAD EAFIT-PERIODISMO CIENTÍFICO cómo la interdisciplinariedad es parte trascendental de su cotidianidad.
Biología computacional y bioinformática, en contexto
Un panorama de estas disciplinas en el mundo y en Colombia lo da Carlos Muskus López, coordinador general del Congreso CCBCOL3, doctor en Ciencias básicas biomédicas, profesor y coordinador de la Unidad de Biología Molecular y computacional del Programa de Estudio y Control de Enfermedades Tropicales (Pecet) en la Universidad de Antioquia.
¿Cuál es la importancia de la biología computacional y la bioinformática en el mundo?
Su importancia es evidente hoy en día, dados los avances en el entendimiento de procesos biológicos complejos en seres vivos, además de su contribución en el descubrimiento de medicamentos y vacunas.
En farmacoterapia existen medicamentos comerciales cuyo descubrimiento ha sido a través de métodos computacionales.
Además, la biología computacional y la bioinformática han facilitado muchos procesos de secuenciamiento y anotación de genomas, que contribuyen a entender los procesos patológicos, la filogenética [parte de la biología que se ocupa de las relaciones de parentesco entre los distintos grupos de seres vivos] y el modelamiento de proteínas, química estructural de proteínas, simulación de procesos biológicos e, incluso, predecir cómo se relacionan o interactúan las proteínas o moléculas en las células, por mencionar algunos ejemplos de la importancia de estas disciplinas.
¿Con qué avances cuenta Colombia en este campo?
Cada día hay más avances en estas disciplinas en Colombia, como se ha evidenciado en los trabajos presentados en los tres congresos colombianos de biología computacional y bioinformática que se han realizado en el país. Ahora no solo son trabajos aplicando herramientas desarrolladas en otros países, sino que ya se empieza a ver software o programas desarrollados localmente y de buena calidad.
¿Qué hace falta en el país?
Se necesitan facultades de ciencias de la computación, que quizás ayuden a solucionar, entre otras, la escasez de programadores y más en áreas de la biología. También, que las facultades de ingeniería de sistemas en Colombia empiecen a incluir en sus programas, pues en la mayoría no se incluye, el área de biología computacional y bioinformática, y que vean fuentes de empleo y de creación de empresas en el estudio y solución de problemas biológicos.
Afortunadamente, ya en algunas universidades hay posgrados en biología computacional o en ciencias de la computación o programas en los que se enfatiza en la biología computacional o bioinformática.
Necesitamos, quizá, también más capacidad de procesamiento, entramos en la era del big data y aquí es fundamental que los clústeres que existan en algunas universidades o centros de computación se utilicen racional y adecuadamente.
Sin embargo, algo fundamental es que, la mayoría de las veces, la parte computacional se debe verificar experimentalmente y aquí hay un represamiento o atraso. Por ejemplo, a partir de una librería virtual podemos predecir, desde la computación, que de un millón de compuestos o moléculas, unas 10.000 (uno por ciento) son potenciales medicamentos para el tratamiento de una enfermedad, pero luego la verificación experimental de esto se ve estancada o represada por la falta de recursos para conseguir los compuestos y, principalmente, por la falta de centros de tamizaje de alto rendimiento.
“Todo el mundo tiene que ser interdisciplinar”
Kathleen Marchal
Esta investigadora belga, PhD en Microbiología molecular de la Universidad de Lovaina, desde una perspectiva computacional trabaja en métodos para describir el mecanismo de acción del desarrollo del cáncer. En la actualidad su grupo de investigación tiene métodos que están a la vanguardia para responder a ese problema, es decir, cómo se origina el cáncer, cómo se desarrolla y qué se puede hacer para detenerlo, aunque desde el punto de vista de ciencia básica, aclara Marchal, la investigación todavía es algo que va en incremento, y no necesariamente con un impacto específico.
Su grupo Integración de datos y redes biológicas de la Universidad de Gante se enfoca en el desarrollo de métodos computacionales para apoyar a los biólogos de sistemas con el análisis de datos, procedimientos que también permiten descubrir ‘nueva biología’ a partir del meta-análisis de datos públicos disponibles.
Con base en esta experiencia, Marchal destaca que “la interdisciplinariedad no es poner personas de diferentes disciplinas juntos, eso no funciona nunca, sino que todo el mundo tiene que ser interdisciplinar por sí mismo”.
En su grupo trabajan muchas personas de países extranjeros, debido a que en su área no tienen muchos investigadores nacionales y, también, por el buen nivel de los estudiantes suramericanos y franceses.
En cuanto a la mentalidad de los primeros, dice que “están motivados para investigar, lo hacen apropiadamente y son buenos trabajadores”.
Sobre la biología computacional en países en vías de desarrollo afirma que: primero, es una disciplina muy económica, que no depende de recursos para experimentos; y segundo, la generación de datos es accesible para todos los países, no solo para los más ricos. Además, es una forma de explorar los recursos naturales de regiones como Colombia y Ecuador, que son principalmente biodiversidad.
Al respecto, asevera que: “molesta mucho que la gente llamada ‘de afuera’, básicamente robe sus recursos naturales para hacer análisis en algún lugar de Euopa o Estados Unidos y patente su descubrimiento y lo venda. Ustedes pierden sus recursos para el desarrollo de medicamentos o biorremediación [uso de microorganismos para recuperar el medio ambiente o tratar materiales]”.
La mentalidad es “la que se vuelve interdisciplinar”
Aminael Sánchez
Sánchez es cubano, hizo sus posgrados en Bélgica y ahora vive en Ecuador, donde investiga la evolución de comunidades microbianas a partir de muestras tomadas del campo. Su trabajo se enfoca en desarrollar bioproductos para remediación del suelo y remover contaminantes que quedan de la minería.
Tras ser académico en América y en Europa puntualiza en la necesidad de dejar de buscar siempre afuera y critica que muchas veces en América Latina, por ejemplo al organizar un curso universitario, se valoran más a los investigadores extranjeros que a los locales, y para él eso no debería ser así: “podríamos también empezar a colaborar entre América Latina, somos muchos países con problemas y ambiciones semejantes”.
En su caso, ha podido confirmar los beneficios de trabajar en red con colegas colombianos como Sergio Pulido y Javier Correa Álvarez, el primero realiza su doctorado en Bélgica con Kathleen Marchal y el segundo es profesor de EAFIT y trabaja, tal como Sánchez, en remediación del suelo.
En este sentido, Sánchez destaca que Colombia “mira hacia adentro” en biología computacional y eso lo ha notado en Manizales, en Bogotá y con la organización del Congreso en Medellín. “Mientras más oportunidades y financiamiento haya, más se puede hacer, de lo contrario tenemos que ir afuera y no es justo muchas veces ir a dar nuestros resultados”, sostiene.
Sin embargo, reconoce que aunque los datos que alimentan la tecnología computacional vienen casi siempre de países con muchos recursos monetarios, como Estados Unidos, esos datos requieren de herramientas para analizarlos y, ahí, los países menos adinerados tienen mucho que aportar. Solo hace falta, sugiere, mayor reconocimiento por parte de aquellos que generan los datos para quienes los analizan.
Otra de sus observaciones es que exámenes y cursos, como pasa en Ecuador, donde él trabaja, estén diseñados para reproducir conocimiento y no sean críticos. En lugar de esto, él procura aplicar el aprendizaje basado en proyectos.
Así fue en el curso de metagenómica que ofreció con Javier Correa los días previos al Congreso. Ellos propusieron a los participantes algunas situaciones que debían resolver por sí solos investigando y sintetizando conocimiento, para luego llegar a conclusiones y discutirlas.
“Es un reto que tenemos en educación en América Latina, nuestros cursos no están diseñados para eso, tal vez solo lo hacemos en cursos de posgrado” Otra cosa que no ofrece el currículo universitario, acota, son cursos interdisciplinares: “nuestro campo consiste en diferentes disciplinas al mismo tiempo, pero no es la experiencia, es la mentalidad la que se vuelve interdisciplinar”, concluye.
La ciencia no puede construirse de manera aislada
Ananth Grama
El interés de este investigador de origen indio y radicado en los Estados Unidos ha estado centrado en trabajar con sistemas muy grandes, con millones de computadores ligados unos a otros, grandes computadores que van desde sistemas paralelos hasta sistemas distribuidos. Y esto con el fin de resolver, por ejemplo en su caso, “qué pasa en nuestra maquinaria celular que causa ciertas enfermedades” y buscar su cura.
Para sintetizar sus funciones como científico de la computación, Grama, PhD en Ciencias de la computación, explica que, por un lado, está la parte del análisis y, por otro, también está la estadística: mirar conexiones, patrones y sus frecuencias, y para esto se requieren muchos algoritmos.
Todo con el fin de buscar la cura de enfermedades, para lo que es crucial entender cómo las células envejecen.
Grama calcula que 20 por ciento del presupuesto total en los Estados Unidos va hacia la salud, y la mayoría de este porcentaje se dirige a las enfermedades como presión arterial, enfermedad hematológica, del corazón, es decir, las que ocurren a edades avanzadas, de ahí la importancia de trabajar sobre el envejecimiento.
En relación con la interdisciplinariedad en su trabajo, menciona unos experimentos en los que observan cómo las proteínas del virus del dengue interactúan con las proteínas humanas. Para esto, explica, el trabajo se hace en tres frentes: por una parte, una persona recolecta muchos datos de esas interacciones entre proteínas, de otro lado, Grama toma esos datos e integra propósitos potenciales para los medicamentos y la tercera persona hace experimentos con los virus vivos, la parte más riesgosa, dado que además de trabajar con el dengue lo hacen con otros virus más peligrosos.
Como le insiste a sus estudiantes, no es que deban convertirse en biólogos, sino que sus habilidades matemáticas puedan aplicarlas a resolver problemas de la biología porque gracias a esta “se da sentido al problema y sin esta “nunca tendríamos el panorama completo de la enfermedad, sino una mirada parcial”, afirma Grama.
Investigadores
Kathleen Marchal
Ingeniera en Biociencias, magíster en Bioingeniería y PhD en Microbiología molecular, Universidad de Lovaina. Lidera el grupo Integración de datos y redes biológicas, en la Universidad de Gante (UGent), Bélgica.
Aminael Sánchez Bioquímico, Universidad de La Habana (Cuba); magíster en Biotecnología vegetal, Universidad Central Marta Abreu de Las Villas, y PhD en Bioingeniería e ingeniería biomédica, Universidad de Lovaina (Bélgica). Es docente investigador del Departamento de Ciencias Naturales de la Universidad Técnica Particular de Loja (Ecuador).
Ananth Grama Licenciado en Ciencias de la Computación y Biología, Universidad de Roorkee (India); magíster en Ingeniería Computacional, Universidad Estatal Wayne, y PhD en Ciencias de la Computación, de la Universidad de Minnesota (Estados Unidos). Se desempeña como profesor de ciencias de la computación, director asociado del Centro para la ciencia de la información y del Centro para la Predicción de fiabilidad, estabilidad y supervivencia de microsistemas en Universidad Purdue (Estados Unidos).