El impacto de la biología molecular y la genómica.

La imagen que se forma en nuestra mente al escuchar “ADN” —dos hilos entrelazados— es relativamente reciente. Hasta hace 70 años, la “molécula de la vida”, portadora de la información genética distintiva de los seres vivos, aún era un enigma. En 1953, gracias al trabajo del biólogo estadounidense James Watson, el físico británico Francis Crick, y otros científicos precedentes, el mundo pudo conocer el modelo de la doble hélice del ADN, marcando un hito en la historia de la humanidad.

La estructura de esta célebre molécula se ha instalado profundamente en la cultura popular, inspirando incluso estructuras arquitectónicas como el Helix Bridge en Singapur. Asimismo, ha impulsado los avances de la biología molecular y la genómica, una subdisciplina encargada de estudiar la vida en diminuto, a partir de ácidos nucleicos, proteínas y la información contenida en los genomas.

Después de resolver este gran rompecabezas del ADN, los desarrollos implementados en diferentes sectores han permitido mejorar la calidad de vida de las personas y brindar esperanza frente a los retos futuros que plantea el cambio climático. Si volvemos sobre la historia, en el campo de la medicina hay un ejemplo notable que tiene que ver con un conocido fármaco.

Watson y Crick posaron a principios de la década de 1990 con un modelo similar al que utilizaron para describir por primera vez la estructura del ADN. Cortesía de Susan Lauter, CSHL.

Hasta 1970, entre 50 mil y 100 mil cerdos eran sacrificados anualmente en Estados Unidos para producir insulina a partir del páncreas de estos animales y tratar personas con diabetes, no obstante, esta realidad cambió radicalmente en 1982 gracias a la biología molecular, que al entender cómo se organiza la información genética en el ser humano, pudo modificar bacterias para producir insulina y, mediante un biorreactor, generar toneladas de esta medicina a escala global.

Este caso ejemplifica cómo muchos procesos han debido replantearse para ser sostenibles, de lo contrario, ¿podríamos continuar produciendo insulina a partir de la muerte de miles de cerdos? La respuesta es que posiblemente habría muchas limitaciones para beneficiar a todas las personas. Otras preguntas cruciales para la biología molecular y la genómica se encuentran en el ámbito agrícola, donde la preocupación por la productividad alimentaria ante una población en crecimiento es cada vez más apremiante.

Con la comprensión del ADN, se ha logrado identificar con mayor precisión cuáles son los patógenos que afectan a las plantas. Ahora se puede afirmar con certeza si se trata de una bacteria, un virus o un hongo, así como comprender su modo de acción en los diferentes organismos, incluyendo la forma en que ingresan a las plantas, su diagnóstico y tratamiento.

¿Te suena familiar?

¡Por supuesto! Este procedimiento aplica perfectamente en los seres humanos. Si recordamos la COVID-19, los científicos identificaron rápidamente que se trataba de un virus y, con el tiempo, pudieron establecer protocolos para su manejo. Esta experiencia contrasta fuertemente con la pandemia de 1914, cuando una de las explicaciones encontradas para aquella crisis sanitaria fue que se trataba de una maldición, lo que resultó en la pérdida de millones de vidas.

Para Diego Villanueva, investigador y director del área de Sistemas Naturales y Sostenibilidad de EAFIT, los desafíos éticos y técnicos que plantea la biología molecular y la genómica son complejos, sin embargo, los retos actuales demandan el desarrollo de tecnologías que permitan avanzar hacia un futuro más sostenible no solo para los seres humanos, sino también para la biodiversidad en general. La necesidad de realizar diagnósticos rápidos, caracterizar microorganismos y generar nuevos elementos que garanticen una nutrición de calidad son asuntos que no admiten demora.

En este sentido, Diego destaca la importancia del trabajo multidisciplinario y la cooperación en estos esfuerzos. Desde EAFIT, menciona, son varias las propuestas formuladas con esta visión y con la intención de ofrecer soluciones innovadoras para la humanidad y el planeta. Una de ellas es Natural Vitro, una iniciativa que busca conservar la flora colombiana y mejorar la productividad agrícola mediante la entrega de plantas que conservan las características de su madre. Así, es posible mantener la homogeneidad de los cultivos en el campo y características específicas, como la resistencia a una plaga, por ejemplo.

Además, se encuentra Astrolab Bio, una spin-off con sello eafitense que, con su producto Biomatest, ha desarollado un examen que permite a expertos en salud y pacientes tener un diagnóstico adecuado y aplicar tratamientos especializados en afectaciones difíciles de atender. Mediante la información genética obtenida de una muestra de deposiciones, se obtiene un informe detallado del estado de la microbiota, que incluye una guía de tratamiento con recomendaciones para prevenir posibles enfermedades y mejorar la salud en general.

Otra solución innovadora es Axomics, donde un equipo de biólogos ha trabajado en la integración de tecnologías de secuenciación genética para ofrecer un servicio masivo y rentable para la secuenciación de ADN de macro y microorganismos, especialmente hongos, bacterias y animales. Se trata de un dispositivo portátil con el que se pueden identificar especies y responder preguntas sobre la biodiversidad, beneficiando tanto a la investigación como a la industria.

Conocer el ADN de una especie tiene diversas aplicaciones y un impacto significativo en múltiples sectores. En la investigación en Colombia, donde es crucial caracterizar los recursos genéticos del país, estos avances influirán en la gestión de ecosistemas y la explotación de recursos biológicos. En agricultura, permitirá identificar plagas que afectan los cultivos para abordar eficazmente las enfermedades, evitando la aplicación errónea de productos. En la salud humana, facilitará la identificación de bacterias patógenas y el diagnóstico preciso de antibióticos, así como la caracterización genómica de virus y el análisis de comunidades microbianas.

Los aportes y el potencial de la biología molecular y la genómica pueden generar cambios significativos en diversos campos, que aportan a la sostenibilidad ambiental. De igual forma, estas iniciativas no deberían ser individuales; requieren la colaboración de todos los sectores: académico, político y empresarial. Igualmente, es crucial reconocer su importancia en nuestra vida cotidiana para implementarlas de manera coherente y efectiva. 

Con esta tecnología el cuidado de tus pacientes será más ágil.

Uno de los grandes propósitos dentro del sector salud es cuidar la integridad de los pacientes, cuestión por la que se construyen variedad de herramientas que facilitan los cuidados, transportes y manejos. Sin embargo, hay situaciones en las cuales las condiciones de los pacientes limitan el uso adecuado de las herramientas, ya sea por necesidades o urgencias que se puedan presentar. Identificando estas condiciones, la Universidad EAFIT ha creado una camilla que satisface diferentes problemáticas que puedan surgir.  

La Cama hospitalaria multipropósito es un dispositivo con la capacidad de adaptarse a las necesidades que presente un paciente. El dispositivo permite acomodar la cama en posiciones las cuales, convencionalmente, no son accesibles mediante las herramientas actuales. Adicionalmente, proporciona una mejor protección a espalda, extremidades y zona sacra, ventaja lograda a partir del sistema de estructura que sirve como soporte del colchón en forma esférica. En conjunto, estructura y colchón permiten organizar espacios, centralizar el peso y realizar movimientos más suaves. Se esta forma se disminuye la cantidad de motores y herramientas involucradas en el tratamiento hospitalario.

La constante tecnificación del sector salud a nivel mundial supone un reto al momento de adaptar los nuevos avances. No obstante, en EAFIT confiamos en la simplificación y optimización de las tecnologías. Por tal motivo te presentamos esta tecnología con la cual se puede disminuir los tiempos dedicados por el personal médico; cuenta con fácil mantenimiento, ensamble y desmontaje y; por último, facilita el cuidado de los pacientes reduciendo notablemente el riesgo de aparición de úlceras. La cama hospitalaria multipropósito está a la vanguardia de los avances tecnológicos en el sector salud.

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Un camino de 129 años de innovación médica

Historia de la Innovación Médica

En noviembre de 1895, un mes después de haber descubierto los rayos X, el alemán Wilhelm Conrad Röntgen, profesor de la Universidad de Wurzburgo, realizó la primera radiografía médica de la historia a la mano de su esposa Anna Bertha que le permitió visualizar los huesos de sus dedos y su anillo de bodas. Este hecho marcó el nacimiento de la radiología moderna y de las imágenes médicas.

Seis años más tarde, en 1901, se celebraría la primera ceremonia de los premios Nobel, que buscaba reconocer, año a año, a aquellas personas que hicieran los mayores aportes a la humanidad en áreas como física, química, medicina, literatura y paz. Röntgen fue galardonado en la categoría de física.

Más allá de que este invento tuvo su origen en el campo de la física, su aplicación revolucionó la medicina diagnóstica dado que utiliza la radiación electromagnética para visualizar el interior del cuerpo humano sin necesidad de someter al paciente a una cirugía.

Tecnología al Servicio de la Salud

Este es solo uno de tantos casos de lo que hoy conocemos como Healthtech que se refiere a un grupo de tecnologías creadas para mejorar la atención médica y los servicios de salud. En esta categoría entran productos farmacéuticos, dispositivos médicos, software, entre otros.

El caso de los rayos X muestra que históricamente la medicina ha encontrado apoyo para su desarrollo en diferentes disciplinas, y que los médicos, además de ser grandes inventores, también han sido muy buenos adoptantes de otros avances científicos.

Como pasa con cualquier invento, los primeros equipos que se utilizaron para la toma de rayos X eran bastante rudimentarios y no se tenía plena consciencia de sus riesgos. Con el paso de los años se comenzaron a producir equipos más pequeños, portátiles y seguros. Se empezó a utilizar plomo para protegerse de la radiación, se introdujo el uso de sustancias que mejoran la visibilidad y se derivaron nuevos inventos como las tomografías.

El Futuro de Healthtech en EAFIT

En la actualidad, tal como lo hizo la física hace 129 años, otras áreas de conocimiento están revolucionando la práctica médica y su interdisciplinariedad se hace mucho más evidente. Un ejemplo de esto lo tenemos en el marco de la pandemia generada por el COVID-19 en donde el profesor Carlos Andrés Salazar y un grupo de colegas de la Universidad EAFIT estuvieron trabajando con sistemas de reconocimiento de imágenes para crear un modelo matemático que fuera capaz de detectar neumonía viral o bacteriana procesando grandes volúmenes de radiografías y tomografías.

Similar a como pasó con Röntgen, la formación de Carlos está alejada de las ciencias médicas. Este se graduó como ingeniero de control, pero dado que tenía gran curiosidad y pasión por la literatura y las humanidades realizó una maestría en Hermenéutica Literaria y un doctorado en Humanidades. No obstante, sus habilidades e interés por resolver problemas relevantes de la sociedad lo han llevado a tener múltiples puntos de contacto con el área de la salud.

El primero de estos proyectos de investigación -anterior al desarrollo del modelo para detección de neumonía- estuvo relacionado con el reconocimiento de microexpresiones faciales o de estados afectivos, lo cual da indicios del estado emocional de una persona. Presentando múltiples aplicaciones, entre ellas, en el campo de la psicología.

Recientemente se han trabajado proyectos para integrar información asociada a un paciente. Ya no solo radiografías y tomografías sino también su historia clínica y sus bioseñales como electrocardiograma o saturación. Con esto diseñaron un modelo que tomó la información de distintas bases de datos para hacer un pronóstico y generar alertas cuando una persona debiese o no ir a una unidad de cuidados intensivos y con qué rapidez habría que atender ese caso.

También, basado en procesamiento de lenguaje natural, se creó un sistema de inteligencia artificial para ayudar a los médicos laborales en la generación de dictámenes sobre el origen de una enfermedad en un paciente. Se han adelantado proyectos dirigidos a que los hospitales utilicen inteligencia artificial -IA- para mejorar el rendimiento de sus recursos logísticos, de infraestructura y financieros, y otros que buscan que pacientes con problemas de salud mental puedan adherirse mejor a las terapias recomendadas por los especialistas.

El Compromiso de EAFIT con la Ética y la Accesibilidad

Convencidos del impacto transformador de las nuevas tecnologías para servir a la sociedad, en EAFIT hemos integrado la IA en nuestras investigaciones y desarrollos tecnológicos. Desde 2016, colaboramos con el Centro para la Cuarta Revolución Industrial en la creación de marcos éticos para el uso de IA en Colombia, incluyendo su aplicación en seguridad y defensa nacional. A través de nuestra spin-off HuMath, hemos desarrollado innovadoras soluciones como el Sistema de Teleradiología, que permite diagnósticos precisos a partir de imágenes de rayos X y TAC, y el Sistema de Reconocimiento de Emociones, capaz de interpretar emociones en video, audio y texto para aplicaciones en recursos humanos, psicología y marketing. Estas iniciativas reflejan nuestro compromiso con el uso responsable y accesible de la IA para mitigar problemáticas sociales y mejorar la calidad de vida. Seguimos apostando por la ética y la accesibilidad en cada uno de nuestros proyectos de IA, para asegurar que sus beneficios lleguen a todos.

A pesar de estos desafíos que las nuevas tecnologías puedan tener, debe quedar claro que son y seguirán siendo herramientas para facilitar y mejorar la práctica médica en términos de precisión en los diagnósticos, tratamientos personalizados, seguimiento a los pacientes, reducción de cargas de trabajo para los profesionales de la salud, entre otros.

De seguro, en este punto, Röntgen nos invitaría a ver un poco más allá y a que continuemos apostando por la investigación en pro de la salud y el bienestar de todos, recordándonos que nuestra medicina moderna es un triunfo más de la transferencia de tecnología y conocimiento.

Astro Lab y EAFIT te cuentan cómo.

Hay que bajarle a las harinas, al azúcar, al chocolate, al gluten ¿o no?

La problemática es clara: las denominadas ENT – enfermedades no transmisibles – como la obesidad, el bajo peso, la fatiga, el insomnio, las alergias, entre otras, muestran cifras alarmantes alrededor del mundo. “Todos asimilamos los alimentos de formas diferentes” menciona Laura Sierra, docente del departamento de Ciencias Biológicas y doctora en Ingeniería y Bioprocesos de EAFIT, quien en su intervención en el congreso Nutrición Avanzada Summit habló del proyecto Biomatest desarrollado por Astrolab y la Universidad EAFIT.

¿Qué hacer frente a estas enfermedades? Uno de los ejes temáticos que la experta puso sobre la mesa, fue el de la prevención. La medicina en Colombia y América Latina se concentra en curar las ENT, no en prevenirlas. Por tal motivo, Astrolab y la Universidad EAFIT se han puesto en la tarea de entender cómo prevenir estas enfermedades no transmisibles a partir del estudio y medicina de precisión del microbioma intestinal, comúnmente conocida como flora intestinal por medio de Biomatest.

¿Y qué tiene que ver todo esto con bajarle al consumo de harinas, azúcar o gluten? La flora intestinal en cada persona es diferente y se comporta de distinta manera. Los más de 100 trillones de bacterias, hongos, virus y parásitos que componen los microbiomas cambian de persona a persona, lo que causa comportamientos diferentes en cada organismo. Usando la medicina de precisión para el estudio de la flora intestinal, se encuentra una oportunidad de mejorar el bienestar de las personas poniendo medicina de punta a disposición de quienes quieran ver mejoras en su calidad de vida.

Colchonetas que reducen la aparición de úlceras.

En el sector de la salud se busca constantemente la comodidad de los pacientes, además de la efectividad y apoyo de las herramientas en los tratamientos requeridos. Se busca además, una forma de tecnificación que permita el correcto y optimo trabajo de los expertos de esta área. Sin embargo, existe una condición que parece que no se ha resuelto de la mejor manera. Un gran porcentaje de las personas que cuentan con movilidad reducida o nula, son propensas a padecer úlceras en la piel, pero ¿por qué? Estas llagas pueden ser producidas por diversidad de factores como la humedad o infecciones. Pero, las superficies en las cuales las personas deben apoyarse durante largos periodos de tiempo son las principales causantes de estas laceraciones al mantener contacto permanente o casi permanente con el paciente.

Un grupo de expertos en bioingeniería e ingeniería de diseño de la Universidad EAFIT plantean una solución a las superficies que representan complicaciones para algunos pacientes. La mayoría de estas personas deben permanecer por tiempos prolongados recostados en camillas que no son óptimas para su estadía, siendo las principales generadoras de las úlceras. Razón por la cual, se ha creado una colchoneta de presión alternante que cuenta con la capacidad de regular la presión de zonas críticas, para moderar la humedad y la temperatura de la superficie en contacto con la piel. De forma tal, que se logra reducir el contacto constante con los factores que pueden empeorar la condición de dichas úlceras.

Esta tecnología busca la tecnificación en pro de los pacientes, no solo en el uso de los expertos o encargados. No obstante, también tiene la ventaja de hacer más cómoda la manipulación de esta herramienta por parte de los expertos. El potencial principal de este desarrollo se enfoca en reducir la aparición de úlceras en los pacientes a causa de superficies agravantes, mientras se facilita el mantenimiento, el ensamble y el desmontaje. La colchoneta encuentra cabida no solo en hospitales, sino también en hogares geriátricos o en casas particulares con personas discapacitadas.

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Personalizando la atención médica para resultados óptimos.

¿Qué podemos hacer cuando no logramos encontrar la razón de una enfermedad?

Con frecuencia nos encontramos con personas que sufren de enfermedades crónicas como alergias, migrañas, trastornos gastrointestinales, autoinmunes, metabólicas o sistémicas. A pesar de los avances en medicina que ofrecen métodos para mitigar los efectos de estas enfermedades, lamentablemente se han convertido en parte de la vida diaria de muchas personas. Nos dicen que debemos aprender a vivir con estos padecimientos que no logramos comprender, pero ¿nos resignamos a esta última como única opción?

Ante esta problemática, nos planteamos un objetivo claro: diagnosticar adecuadamente a las personas y, de esta forma, mejorar su calidad de vida. A través de tratamientos especializados buscamos minimizar los síntomas e incluso encontrar la cura para enfermedades y afectaciones que parecen difíciles de abordar.

La medicina de precisión ha revolucionado la forma en que abordamos las enfermedades. Se trata de un enfoque vanguardista que busca comprender las características únicas de cada individuo y personalizar los tratamientos en función de esa información. Es una visión que rompe con el enfoque generalizado de la medicina tradicional y nos lleva hacia una era de atención médica individualizada y centrada en el paciente.  

El diagnóstico es el primer paso, pero entender los síntomas y ponerle un nombre a la enfermedad no es suficiente. En la actualidad, los pacientes necesitan respuestas más profundas y exactas, información relevante que les explique las razones detrás de sus problemas de salud. Si logramos comprender la raíz y los antecedentes de la enfermedad, podremos tratarla de forma efectiva. Sin embargo, es importante recordar que los diagnósticos no pueden generalizarse, ya que cada organismo es único, como los granos de arena.

Necesitamos comprender las causas subyacentes de la enfermedad 

Numerosos estudios e investigaciones han demostrado que el sistema digestivo juega un papel clave para alcanzar un estado de salud ideal. En él se encuentran pistas valiosas que nos ayudan a entender las causas subyacentes de las enfermedades. Asimismo, se ha comprobado que el microbioma intestinal, comparable a una huella digital, es único e irrepetible en cada individuo. Este complejo ecosistema de microorganismos refleja el estado de salud general y alberga cambios que pueden ser factores determinantes para el tratamiento de condiciones específicas.

Tu microbioma intestinal: la huella digital que revela la solución a tus problemas de salud 

Astrolab Biotecnología, liderado por la investigadora @Laura Sierra en compañía de otras investigadoras, desarrolló en EAFIT Biomatest. Este revolucionario análisis detallado del microbioma intestinal, comparable a una huella dactilar, ofrece una visión completa de la salud gastrointestinal, en línea con los principios de la medicina de precisión. Mediante Biomatest, ahora es posible obtener información precisa y personalizada sobre aspectos clave como el estado de nutrición, el metabolismo, la inmunidad y la predisposición a enfermedades.

Imagina poder descubrir la solución a algunos de tus problemas de salud a través de un análisis detallado de tu microbioma intestinal. Este enfoque personalizado te brinda la oportunidad de conocer a fondo tu organismo y encontrar las respuestas que tanto has buscado. Al comprender las características únicas de tu microbioma, tu médico puede recomendarte tratamientos específicos, dietas personalizadas y terapias que se adapten a tus necesidades individuales. Es un camino hacia el bienestar que te empodera y te permite tomar el control de tu salud.

No te conformes con vivir resignado a una enfermedad que no logras comprender. La medicina de precisión y Biomatest ofrecen una nueva esperanza, una oportunidad para encontrar respuestas que antes parecían imposibles.  

Analiza tu estado de salud y toma decisiones informadas con Biomatest  

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Transferencia EAFIT tiene una gran alternativa para las personas con movilidad reducida.

Para las personas con movilidad reducida, actividades diarias que los demás consideramos obvias resultan verdaderos retos. Hoy existen soluciones de dos tipos para personas con algún tipo de discapacidad física: las muletas y sillas de ruedas completamente manuales, que requieren de un gran esfuerzo físico, o las sillas de ruedas eléctricas las cuales tienen altos costos de mantenimiento y son de difícil obtención.

Debido a estos limitantes, un grupo de investigadores de la Universidad EAFIT ha desarrollado una tecnología que permite a sus usuarios acceder a un sistema de movilidad superior y con costos moderados de mantenimiento.

Por medio de la resolución 51017 de la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC) EAFIT recibió el pasado 29 de julio del 2022 la patente de la tecnología llamada Kit de propulsión de silla de ruedas. El sistema funciona a partir de un mecanismo de intercambio, el cual permite hacer ejercicio como en una silla manual, pero al mismo tiempo tiene la potencia y la capacidad de acceder a lugares difíciles como lo haría una silla eléctrica. Esta alternancia entre el mecanismo eléctrico y el manual, dependiendo de las necesidades que presente el usuario, mejora el desplazamiento por diferentes espacios, además de otorgar más comodidad para la persona que la utiliza.

Con esta tecnología se busca que las personas con movilidad reducida puedan, desde su propia decisión, encontrar independencia y autonomía; también, se busca mantener una balanza entre los beneficios de ambos modelos de sillas, mientras se mitigan los elementos negativos.

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