Modelamiento matemático aplicado a problemas fisiológicos

junio 20, 2016

¿Cómo actúa la inflamación crónica? ¿Por qué está involucrada en tantas enfermedades? ¿Cuáles son los mecanismos biológicos que hay detrás? ¿Qué terapias utilizar para reducirla? Éstas son algunas de las interrogantes que María Rodríguez Fernández (España, 1978) intenta responder a través de la biología de sistemas.

Entender los problemas fisiológicos y biológicos a través de la construcción de modelos matemáticos es el área de estudio de la Dra. en Ingeniería Química María Rodríguez, profesora asistente del nuevo Instituto de Ingeniería Biológica y Médica (IIBM). Para ello emplea y combina modelos basados en datos y otros mecanísticos. Los primeros le permiten identificar biomarcadores entre un grupo grande de candidatos o predecir si una persona va a responder o no a un tratamiento anticancerígeno por ejemplo; mientras que los segundos intentan reproducir el mecanismo en las propias ecuaciones matemáticas del modelo. Este tipo de metodología es útil para guiar nuevos experimentos, para reducir los costos de la investigación, pero la mayor limitación es que son sólo una representación de la realidad. Al no ser infalibles, precisan ser verificados en el laboratorio.

Durante su carrera científica que inició en España y continuó en Francia, Inglaterra y Estados Unidos, la investigadora ha desarrollado diferentes modelos matemáticos frente a problemas fisiológicos, como Alzheimer, cáncer, síndrome de estrés postraumático, golpe de calor. “Durante los años que trabajé en la Universidad de California en Santa Bárbara, investigué la respuesta inflamatoria al estrés térmico y la compleja red de interacciones entre citoquinas pro- y anti- inflamatorias que se genera”, señala la Dra. Rodríguez.

En el IIBM, la Dra. Rodríguez lidera las investigaciones en torno a inflamación crónica y su relación con enfermedades, como depresión, cáncer, Alzheimer, obesidad. Ahora va a iniciar experimentos con humanos para determinar cómo el ejercicio físico reduce la inflamación crónica. “Aún se desconocen los mecanismos moleculares involucrados por lo que estudiaré cómo se comportan las citoquinas, moléculas que regulan la inflamación, tras el ejercicio”, explica. Para complementar el estudio, investigará también la influencia de las terapias térmicas y la combinación de ejercicio y calor.

El desarrollo de algoritmos es clave para el estudio de problemas fisiológicos y, más aún cuando se precisa evaluar datos que varían en el tiempo. “Colaboro en un proyecto sobre el efecto de la terapia de enfriamiento en neonatos con encefalopatía hipóxico-isquémica debida a la falta de oxígeno en el cerebro durante el parto. Nos interesa estudiar la respuesta de ciertos parámetros fisiológicos como la temperatura corporal, la presión sanguínea, la variación del ritmo cardiaco durante las primeras horas de vida para predecir cómo responderá un bebe frente a esta terapia”.

A través de modelos matemáticos también se puede determinar si un tratamiento oncológico va a ser efectivo o no en una paciente con cáncer de ovario o entrenar al cerebro para que responda de una determinada manera frente a problemas psiquiátricos y adicciones. En el primer caso colabora con la Dra. Loreto Bravo y, en el segundo, con el Dr. Ranganatha Sitaram.

Nuevo curso

Desde agosto, la Dra. Rodríguez Fernández impartirá el curso “Monitoreo fisiológico y análisis de datos” en el Major de Ingeniería Biomédica de la UC. Además de los sistemas tradicionales de monitoreo fisiológico, la profesora pretende incorporar nuevas tecnologías como medidores que se conectan al teléfono celular. Cada vez cobra más importancia desarrollar nuevos algoritmos para que las personas puedan tomar sus propias decisiones sobre salud ayudadas por estas plataformas y, para ello, pretendo incentivar la investigación en los alumnos de pregrado”, concluye la académica.

Información periodística: Jade Rivera Rossi