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Biología-Bioinformática

El uso de herramientas de computación en biología es de vieja data. La combinación de la aplicación de herramienta matemáticas y computacionales en biología es lo que se conoce hoy día como bioinformática.1 El término fue originalmente introducido en 1970 por Hesper y Howegeg.2

El desarrollo tecnológico de alta eficiencia para el estudio biológico de una célula u organismo ha generado una gran cantidad de data a través de la secuenciación y análisis de genomas, estudios de expresión genética en términos de transcripción (transcriptoma) y proteínas (proteómica), etc. El estudio integrado y comparativo de dicha data solo ha sido posible a través del desarrollo de aproximaciones matemáticas y simulaciones computacionales, que ha permitido un avance extraordinario en la recopilación, análisis, organización e integración de información referente al conocimiento de un organismo. Un buen ejemplo de ello ha sido la comparación entre genomas de diversos organismos (genómica comparativa), la identificación de nuevos genes asociados a expresiones particulares, el análisis de rutas metabólicas y sus metabolitos (metabolomica)3 o la interacción de redes de proteínas o de señalización (interactoma).4

Este gran cúmulo de información biológica ha obligado a un cambio de la visión reduccionista sobre los distintos componentes de una célula, a una visión integral de la interacción de los mismos en la determinación de su función. Una aproximación de ello ha sido el uso de simulaciones matemáticas y computadoras para llevar a cabo estudios biológicos que permitan la aproximación, el análisis y la predicción de la relación genotipo-fenotipo, lo cual ha dado origen a lo que se ha llamado Biología In silico.5

A pesar del cúmulo de información de data no tenemos modelos matemáticos ni herramientas de computación para estudiar de manera integral los distintos niveles de una célula. La generación de estos modelos y programas se transforma en un reto para su aplicación en el estudio de una célula u organismo en toda la extensión de su complejidad, como un todo, permitiendo la interpretación de los distintos procesos biológicos y hacer predicciones reales sobre la relación fenotipo-genotipo. Tal como lo señala Hogeweg (2011),2 los organismos no son bolsas de genes (genómica) o expresiones (microarreglos-transcriptoma y proteómica) o interacciones parciales (interactoma), el gran reto lo constituye el desarrollo tecnológico y su aplicabilidad en la biología de sistemas y la biología sintética.6 La bioinformática en la investigación en ciencias biomédicas, ha sido de gran importancia en la aproximación de establecer una conexión entre el genotipo y fenotipo en enfermedades complejas como el cáncer, dando origen a la identificación de nuevos biomarcadores relacionados con el diagnóstico y nuevos blancos terapéuticos.7,8

Finalmente, un reto de gran importancia en el futuro inmediato de la biología es la necesidad de introducir cambios estructurales en la docencia de cursos de pre y postgrado, donde es determinante impartir herramientas de análisis matemático, de informática y trabajo computacional a fin de entender lo nuevos retos en la biología de sistemas.9

Referencias

 

  1. http://en.wikipedia.org/wiki/Bioinformatics
  2. P.Hogeweg (2011). The roots of bioinformatic in theoretical biology. http://www.ploscompbiol.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pcbi.1002021
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/Metabolomics
  4. http://en.wikipedia.org/wiki/Interactome
  5. B. Palsson (2000). The challenges of in silico biology.

http://www.nature.com/nbt/journal/v18/n11/full/nbt1100_1147.html

  1. Synthetic biology (2008).

http://www.parliament.uk/documents/post/postpn298.pdf

  1. Wang Y., et al (2007). Bioinformatic Application in Proteomic Research on Biomarker Discovery and Drug Target Validation.

http://www.benthamscience.com/cbio/Samples/cbio2-1/0002CBIO.pdf

  1. Knox SS (2010). From ‘omics’ to complex disease: a systems biology approach to gene-environment interactions in cancer.

http://www.cancerci.com/content/pdf/1475-2867-10-11.pdf

  1. Jessica S. Dymond et al. (2009). Teaching Synthetic Biology, Bioinformatics and Engineering to Undergraduates: The Interdisciplinary Build-a-Genome Course http://www.genetics.org/content/181/1/13.full.pdf+html.
  2.  

Acerca de Alexis Mendoza-León

Alexis Mendoza-León, PhD. Venezolano, UCVista, Biólogo

4 comentarios

  1. Luz B Villalobos

    La bioinformatica en Biologia o en Biomedicina, podría verse como una red de información tridimensional, dode todo está conectado y pueden todavía no verse a simple vista interconexiones, estas serían las que continuamos buscando mediante la información que conlleva un trabajo de investigación, los modelos resultante no podrían ser bidimensionales, por lo tanto la complejidad de interpretación se vería o es ya, en la bioinformatica, la respuesta con programas adecuados. El futuro es hoy

  2. La generación, manejo, administración de bases de datos es hoy por hoy una necesidad básica en todas las ramas de la ciencia, la formación de los biólogos de hoy en día en países industrializados incluye la instrucción en herramientas útiles para tales fines. Es necesario dar un paso hacia adelante y cambiar nuestra visión de biología y modernizarnos para no quedar en el oscurantismo en el que nos encontramos hoy en día en Venezuela en materia de investigación, sobre todo en lo que biología celular y molecular se refiere y poder aprovechar las enormes oportunidades que se nos presentan en materia de información y capacidad de computo científico.

  3. Juan Antonio Chassaigne

    Tanto el Editorial sobre redes sociales del amigo Félix y esta nota sobre biología y bioinformática que nos trae Alexis no tienen desperdicio. En medicina y biología (biomedicina) sin estas herramientas informáticas es como quedarse transitando el siglo XIX.

    Saludos

  4. A Mendoza-León

    Estimados colegas, gracias por sus comentarios. Importante internalizar la necesidad de incorporar a nuestra investigación las nuevas tecnologías, podríamos imaginar hoy, haciendo un ejercicio lo que hubiese sido la secuenciación “manual” y posterior interpretación del genoma humano sin las técnicas de informática?. Podemos igualmente proyectarnos en las nuevas tecnologías de la industria farmacéutica para la búsqueda de nuevos fármacos, el desarrollo y análisis de librerías químicas a través de bioinformática.
    No nos quedemos afuera.

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