[UNL] Diseñan un sistema para suministrar medicamentos a diabéticos
by Prensa UNL
Control predictivo
Diseñan un sistema para suministrar
medicamentos a diabéticos
Santafesinos trabajan junto a
investigadores de Nantes, Francia, en modelos matemáticos para automatizar un páncreas
artificial. La idea es que los pacientes puedan recibir sus dosis de insulina de un modo seguro.
Investigadores de Santa Fe trabajan
junto al Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de
Nantes, Francia, en el problema del control de los niveles de
glucemia en pacientes diabéticos. La colaboración, que consiste en
proponer estrategias (formulaciones) de control predictivo, apunta a
que en el futuro se pueda fabricar un páncreas artificial que
trabaje en forma autónoma y respetando las prescripciones médicas.
Alejandro González, investigador en el
Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química
(INTEC), que depende del CONICET y de la Universidad Nacional del
Litoral (UNL), manifestó que utilizan el control predictivo, una
estrategia de control avanzado que basa su funcionamiento en modelos
matemáticos del sistema a controlar, para tratar el problema de la
diabetes. “Tuvimos la fortuna de vincularnos con gente de Francia
que trabaja en estrecha colaboración con equipos médicos y dispone
de datos de pacientes hospitalizados”, contó.
Según González, que investiga junto a
José Luis Godoy, Antonio Ferramosca, Santiago Rivadeneira y los
becarios Alejandro Anderson y Agustina D’Jorge en el Grupo de
Control Avanzado y Monitoreo Estadístico, los franceses
desarrollaron un “modelo” de paciente diabético sobre el que los
santafesinos elaboran estrategias de control predictivo. En este
sentido, el control es el que determina en qué momento y cuánta
insulina se debe inyectar al paciente para mantener los niveles de
glucosa en zonas seguras. “Primero hacemos simulación pura
controlando un modelo matemático simple de computadora. Luego usamos
un modelo computacional más complejo, aceptado por la comunidad
médica internacional, para testear la validez de la estrategia y,
finalmente, se pasa a las pruebas clínicas en pacientes
hospitalizados bajo supervisión médica, aunque para esto último
falta todavía algún tiempo”, precisó.
Páncreas artificial
El modelo que usan los investigadores
argentinos para diseñar el control ya fue testeado en Francia en
numerosos pacientes hospitalizados, con resultados altamente
satisfactorios. “Nosotros ahora ayudamos a entenderlo, primero, y
luego a controlarlo mediante las estrategias que conocemos”,
apuntó.
“La idea es llegar a desarrollar un
páncreas artificial, un dispositivo que se lleva conectado
continuamente al cuerpo, y que mide en forma subcutánea la glucosa,
lo que es menos invasivo que hacerlo en forma intravenosa. El
páncreas estima luego el nivel de glucosa en sangre, calcula la
cantidad de insulina a inyectar de acuerdo a la estrategia
predicitiva, y la inyecta mediante una pequeña bomba que posee el
mismo dispositivo. Lo novedoso es que todo es automático, ya que
actualmente es el paciente quien decide, con más o menos ayuda,
cuanto y cuando inyectarse, lo cual supone, además de la incomodidad
propia del autocontrol, numerosos riesgos como los episodios de
hipoglucemia severa”, sostuvo.
González acotó que la idea de la
automatización no consiste sólo en la lectura de una variable y la
correspondiente respuesta (proporcional), como sucede con algunos
procesos industriales. “En estos ámbitos necesitamos
procedimientos más complejos, basados en modelos matemáticos. Por
eso es que hablamos de controles predictivos en el marco de los
controles avanzados, que hacen una optimización matemática para
decidir un plan de acción”, continuó.
Sistemas dinámicos
El especialista afirmó que su grupo
estudia aquello que tienen en común todos los sistemas dinámicos,
para poder controlarlos, lo que incluye sistemas mecánicos,
biológicos, biomédicos e incluso sociales. “Un sistema dinámico
es todo aquello que cambia con el tiempo, lo que abarca un gran
número de procesos más o menos cotidianos. El primer paso de
nuestro trabajo es el modelado de esos sistemas dinámicos mediante
herramientas matemáticas que nos permitan entenderlo. En una etapa
posterior trabajamos en el control de esos sistemas, es decir, en
modificar su dinámica de acuerdo a determinados objetivos”,
sintetizó González.
El esquema “control-sistema dinámico”
envuelve un abanico inmenso de posibilidades de estudio: “Por
ejemplo, en pacientes con HIV se puede estimar la cantidad de células
sanas e infectadas, para luego saber cuánto medicamento suministrar,
siguiendo un procedimiento similar al de la diabetes. También se
pueden comprender con este enfoque fenómenos psicológicos,
relacionados con la percepción y la ‘sensación de control’ que
refuerza creencias aprehendidas, por ejemplo. Esta amplitud de
posibilidades, sin embargo, conlleva una cierta responsabilidad y
prudencia, dado que cualquier estudio que se aborde debe ser
realizado con arreglo a los métodos científicos”, finalizó.
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[UNL] Serpientes de la región heredan la dieta de sus ancestros
by Prensa UNL
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Evolución
Serpientes de la región heredan la dieta de sus ancestros
*Basados en 20 años de estudios sobre 25 especies, investigadores
santafesinos llegaron a la conclusión de que los ofidios autóctonos se
alimentan de la misma manera que lo hacían sus antepasados y no según lo
que les ofrece su entorno.*
Luego de dos décadas de estudiar los tractos digestivos de 2 mil ejemplares
de 25 especies de serpientes de la región, investigadores santafesinos
concluyeron en que se alimentan de las mismas presas que sus antepasados de
hace millones de años.
El trabajo partió de la pregunta de si las serpientes actuales comían lo
que el ambiente les ofrecía o si tenían los mismos hábitos que sus
antepasados, a pesar de que en algunos casos la disponibilidad de alimentos
sea diferente. Para Alejandro Giraudo, Vanesa Arzamendia y Gisela Bellini,
investigadores del Instituto Nacional de Limnología (INALI), dependiente de
la Universidad Nacional del Litoral (UNL) y del CONICET, la respuesta es
contundente: la dieta es heredada.
“Por ejemplo, las yararás y las cascabeles, que pertenecen a los vipéridos
venenosos, principalmente se alimentan de roedores, e incluso una especie
prácticamente no come otra cosa. Es algo que vemos cuando recorremos otros
lugares, se alimentan de lo mismo a pesar de que los tipos de alimentos
sean escasos. Es una evidencia de que sus ancestros tenían los mismos
hábitos, se han especializado en un tipo de presa determinado y no
cambiarán sus dietas aunque tengan otra disponibilidad de comida”, afirmó.
*Millones de años*
Según el especialista, América es un continente que estuvo aislado mucho
tiempo y en el cual las serpientes de la región evolucionaron con
características propias. “Hace unos 200 millones de años estábamos unidos a
África y hace 130 millones Sudamérica comenzó a separarse y se formó el
Océano Atlántico, que es cuando hubo un gran vulcanismo que dio origen a
una zona de basaltos que abarca parte del sur de Brasil. De esta manera,
los ancestros de las serpientes actuales fueron evolucionando
independientemente durante millones de años en Sudamérica. Esos animales ya
se alimentaban muy probablemente de anfibios, roedores o de otras
serpientes, como es el caso de las corales; o de caracoles y lombrices,
como pasaba con un pequeño grupo de ofidios. Lo interesante es que sus
descendientes se siguen alimentando de la misma manera”, acotó.
De esta manera, según Giraudo, en Sudamérica la alimentación de las
serpientes está explicada por el aislamiento y por cómo evolucionaron sus
ancestros, que eran únicos, antes que por la relación que tienen
actualmente con el ambiente.
“Esto implica que tenemos un continente con una historia evolutiva
particular, que nuestras serpientes son muy distintas a las de
Norteamérica, Europa o África, ya que tuvieron una evolución aislada en la
que no se produjeron cambios para aprovechar otros alimentos como los
insectos, por ejemplo. La mayoría de las especies sólo come vertebrados”,
aseveró.
*Evolución*
El trabajo demuestra cómo se produjo la evolución en la región y cómo están
estructuradas las comunidades y las relaciones alimenticias. “Es un trabajo
de larga data, basado en muchos viajes en los que recolectamos serpientes
atropelladas en las rutas y de las que estudiamos sus dietas. Fueron más de
2 mil ejemplares de 25 especies provenientes del nordeste argentino”,
destacó.
A cada ejemplar se le extrajo el contenido del tracto digestivo, se
identificaron las presas y luego se cuantificaron y clasificaron. “La
yarará grande, por ejemplo, come solamente roedores. Las corales se
alimentan de reptiles alargados e incluso pueden ser depredadoras de las
yararás, por eso son buenas controladoras de sus poblaciones, algo
beneficioso, ya que son venenosas aunque controlan a otros animales
peligrosos”, continuó.
“Finalmente, hicimos un análisis para saber si la alimentación depende del
uso del hábitat o la filogenia. Por eso tuvimos que estudiar muchos grupos
evolutivos distintos. Fueron 20 años de juntar material y cinco de
determinar los contenidos estomacales”, finalizó Giraudo.
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*UNIVERSIDAD NACIONAL DEL LITORAL*
Dirección de Comunicación Institucional
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[UNL] Matemática y biología van tras el genoma charrúa
by Prensa UNL
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Bioestadística
Matemática y biología van tras el genoma charrúa
*Una investigadora uruguaya contó en Santa Fe cómo dos ciencias
aparentemente incompatibles trabajan en la caracterización genómica de
descendientes de nativos y africanos. Con esos conocimientos se podrían
llegar a predecir factores de riesgo de enfermedades.*
La bioestadística se encarga de desarrollar metodología para la
interpretación adecuada de datos provenientes de la investigación en
ciencias biológicas, biomédicas y salud pública. En este sentido, los
matemáticos, aplicando los conocimientos de la estadística, juegan un gran
papel. Un caso es el de los trabajos sobre genoma humano.
Según María Inés Fariello, uruguaya que compartió su trabajo en la Jornada
de Bioestadística organizada por la Universidad Nacional del Litoral (UNL),
el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la
Provincia de Santa Fe y el Instituto de Matemática Aplicada del Litoral
(IMAL-UNL-CONICET), es fundamental el papel de los matemáticos en el
trabajo que su país comenzó el año pasado para descifrar el genoma de
personas que declaran ser descendientes de charrúas y de africanos.
“No es muy común ver a matemáticos y a biólogos juntos, pero hay cada vez
más lugares donde se puede ver esa interacción. Es un fenómeno mundial. Un
estadístico que se interese en temas de biología puede encontrar trabajo en
cualquier lugar, ya que se necesitan mucho. Cuando uno comienza a estudiar
matemáticas o biología nunca se imagina que pueden trabajar uno con el
otro, pero son interacciones que pueden dar muy buenos resultados”,
manifestó.
En el encuentro, que se desarrolló en la Facultad de Ingeniería Química
(FIQ) de la UNL, Fariello contó que casi para cada rama de la matemática
hay una para la biología: “La dificultad está en la interacción entre los
estadísticos y los biólogos, en darse cuenta de que tenemos mucho en común.
Un problema que surge de los datos para un biólogo para un matemático surge
como una cuestión teórica, pero interactuando surgen soluciones de los dos
lados”, afirmó.
*Genomas uruguayos*
Fariello investiga en el Centro de Matemática de la Universidad de la
República, Uruguay, y a fines de 2015 comenzó a trabajar en un proyecto de
secuenciación de la información genética de personas que dicen ser
descendientes de charrúas y otros de ancestría africana. “En la primera
etapa analizamos qué porcentajes del genoma proviene de los nativos, de los
africanos o de los europeos. Luego la idea es extraer esas partes y hacer
una diferenciación de los genes, aunque es un trabajo muy complejo porque
hay pocos estudios a nivel latinoamericano”, adelantó.
En una segunda etapa del trabajo se secuenciará la información de otros 30
individuos para tener un panorama más general. “Necesitamos tener la
información de los nativos que poblaron Uruguay para poder comparar y
además porque son grupos étnicos de mucho interés. En una tercera etapa se
secuenciará el genoma de 30 personas más, pero con alguna enfermedad,
aunque aún no está determinado cuál. Probablemente, sean enfermedades raras
y muy específicas”, destacó.
Según Fariello, ya terminaron el trabajo de pre procesamiento a través de
herramientas bioinformáticas: “Por medio de un secuenciador tomamos
información poblacional. Ahora estamos estudiando las estructuras, las
mezclas y tratamos de identificar de qué etnia es cada individuo”, detalló.
*Predicción*
La investigación no es meramente descriptiva, sino que apunta también a la
predicción de factores de riesgo: “Está muy de moda la medicina genómica
personalizada, que es tratar de predecir a partir de la información
genética de cada individuo. De esta manera, se pueden calcular los factores
de riesgo, si alguien tiene más o menos chances de desarrollar alguna
enfermedad. Es la predicción genómica, una ciencia muy compleja que usan
desde hace mucho tiempo los agrónomos para poder predecir si un ternero
producirá mucha carne o si una vaca producirá mucha leche, en vez de tener
que esperar a que los animales crezcan”, apuntó.
Fariello añadió que lentamente esos conocimientos se fueron volcando hacia
los humanos, con todos los planteos éticos que implican: “Es un dilema
porque se dispone de toda la información genética de las personas. Es muy
difícil anonimizar bien los datos, porque se pueden sacar perfiles. Igual
se trabaja, pero hay que pasar por comités de ética, algo que pasó con
nuestro proyecto, por lo cual estuvo demorado”, anotó.
*Selección y matemáticas*
Ya la tesis doctoral de Fariello tuvo mucho que ver con la estadística
aplicada a problemas de la biología. “Consistió en el desarrollo de modelos
para detectar selección natural, la propuesta por Darwin, o artificial,
como cuando elegimos ganado con determinadas características. La idea era
ver qué hacer con toda la información que tenemos, con el ADN disponible,
qué genes fueron los responsables de determinadas características que se
desarrollaron por presiones selectivas. Por ejemplo, en humanos una de las
características más conocidas es la resistencia a la malaria: cuando los
africanos comenzaron a desarrollar su cultura y empezaron a aglutinarse las
posibilidades de contagio fueron mayores y los que sobrevivieron fueron los
más fuertes, los que podían ser más resistentes a esas enfermedades”,
afirmó.
Por eso es que buscar estadísticamente cuáles fueron los genes “más
parejos” a nivel poblacional permite saber dónde están y quiénes fueron los
responsables de determinados fenómenos. “La idea es saber qué hacer con
toda la información que tenemos, que es muchísima cuando tenemos descifrado
el genoma, determinar cuál es la importante. Lo mismo pasa con la selección
artificial”, finalizó.
Fariello compartió su experiencia el 1 de junio gracias a un convenio de
cooperación internacional entre los grupos de Estadística de la FIQ-UNL y
de la Universidad de la República, Uruguay. El encuentro sirvió para
estimular el desarrollo de la bioestadística en el ámbito local, y promover
la cooperación entre el sector académico y organizaciones públicas y
privadas para la solución de problemas concretos en el ámbito de la
bioestadística.
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*UNIVERSIDAD NACIONAL DEL LITORAL*
Dirección de Comunicación Institucional
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