{"id":1324,"date":"2018-10-24T16:20:05","date_gmt":"2018-10-24T19:20:05","guid":{"rendered":"https:\/\/icc.fcen.uba.ar\/?p=1324"},"modified":"2022-03-29T10:39:51","modified_gmt":"2022-03-29T13:39:51","slug":"modelos-computacionales-para-el-desarrollo-embrionario","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/icc.fcen.uba.ar\/en\/modelos-computacionales-para-el-desarrollo-embrionario\/","title":{"rendered":"Modelos computacionales para el desarrollo embrionario"},"content":{"rendered":"

Un investigador de CONICET particip\u00f3 en avances claves para detectar el momento exacto en que se producen las primeras diferencias entre las c\u00e9lulas que componen un embri\u00f3n. Para ello utiliz\u00f3 t\u00e9cnicas de modelado y simulaci\u00f3n computacional. El trabajo fue publicado en la portada de la prestigiosa revista cient\u00edfica Cell.<\/strong><\/em><\/p>\n

Esteban Mocskos -doctor en ciencias de la computaci\u00f3n, investigador de CONICET y profesor del Departamento de Computaci\u00f3n (Exactas-UBA)- se dedica a investigar tem\u00e1ticas agrupadas en el \u00e1rea de Modelado y Simulaci\u00f3n. El \u00e1rea es por definici\u00f3n interdisciplinaria, ya que busca responder preguntas cient\u00edficas relevantes provenientes de otras disciplinas (biolog\u00eda, qu\u00edmica, f\u00edsica, meteorolog\u00eda, ingenier\u00eda, etc.) apoy\u00e1ndose en arquitecturas avanzadas de c\u00f3mputo con sistemas distribuidos o con plataformas paralelas.\u00a0 Este investigador aclara que su trabajo es complejo y desafiante porque combina aspectos muy heterog\u00e9neos: interactuar con cient\u00edficos de otras ciencias, utilizar herramientas sofisticadas de c\u00f3mputo para atacar distintas clases de problemas generalmente aplicados a situaciones reales y resolver c\u00e1lculos num\u00e9ricos para que los modelos sean cada vez m\u00e1s realistas.<\/p>\n

Con el prop\u00f3sito de responder una pregunta de la biolog\u00eda, esencial para la humanidad, Mocskos particip\u00f3 en un estudio realizado por investigadores argentinos que logr\u00f3 descifrar una instancia clave en el proceso de diferenciaci\u00f3n celular.<\/p>\n

El trabajo, seleccionado como tapa de la prestigiosa revista Cell, resulta de utilidad para detectar las causas de ciertas fallas tempranas en embarazos y aporta a la futura aplicaci\u00f3n de las c\u00e9lulas madre en el \u00e1rea de la medicina regenerativa. Est\u00e1 dirigido por Valeria Levi (Investigadora de CONICET y Directora del Laboratorio de Din\u00e1mica Intracelular del Departamento de Qu\u00edmica Biol\u00f3gica, Exactas-UBA) y Nicol\u00e1s Platcha (Investigador del Institute of Molecular and Cell Biology, A*STAR, Singapur). Adem\u00e1s el equipo est\u00e1 conformado por Juan F. Angiolini, Yanina D. Alvarez, Luciana Bruno, Melanie D. White, Gurpreet Kaur, Ziqing W. Zhao y Stephanie Bissiere. El grupo de trabajo presenta una combinaci\u00f3n de formaciones que van desde la biolog\u00eda experimental embrionaria hasta la f\u00edsica pasando por qu\u00edmica biol\u00f3gica y computaci\u00f3n.<\/p>\n

El investigador de CONICET explic\u00f3 que una pregunta central en la biolog\u00eda, y en particular en el desarrollo embrionario, es en qu\u00e9 momento del desarrollo las c\u00e9lulas que componen el embri\u00f3n de mam\u00edferos comienzan a ser diferentes entre s\u00ed y c\u00f3mo estas diferencias influencian el destino de las c\u00e9lulas hijas, es decir de la progenie. \u201cHasta ahora se planteaban dos modelos contradictorios para explicar cu\u00e1ndo y c\u00f3mo ocurr\u00eda la primera decisi\u00f3n de diferenciaci\u00f3n entre dos poblaciones: aquellas que formar\u00e1n parte del embri\u00f3n y aquellas que ir\u00e1n a los tejidos extraembrionarios, como la placenta<\/em>\u201d, comenta Mocskos. Tal es as\u00ed que el modelo cl\u00e1sico asegura que las c\u00e9lulas son id\u00e9nticas hasta que perciben entornos distintos, lo cual sucede aproximadamente cuando el embri\u00f3n ya tiene entre 16 y 32 c\u00e9lulas.<\/p>\n

Sin embargo en el trabajo \u201cLong-Lived Binding of Sox2 to DNA Predicts Cell Fate in the Four-Cell Mouse Embryo<\/em>\u201d<\/a>, se describe c\u00f3mo la interacci\u00f3n del ADN con el factor de transcripci\u00f3n Sox2, en embriones en el temprano estadio de 4 c\u00e9lulas, predice efectivamente el destino de la progenie de cada c\u00e9lula, lo cual se\u00f1ala que ya existen diferencias intracelulares que determinan la funci\u00f3n que cumplir\u00e1n las c\u00e9lulas hijas en embriones m\u00e1s desarrollados.<\/p>\n

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\u201cEstas preguntas no se podr\u00edan haber respondido sin el uso de modelos computacionales. Por un lado, desarrollamos una herramienta de c\u00f3mputo in\u00e9dita y de c\u00f3digo abierto, que no exist\u00eda hasta el momento, para reproducir la manera en que se adquieren los datos del experimento en un ambiente simulado y en base a eso postular los mecanismos que generaban como resultado esos datos. Por otro lado, hicimos una simulaci\u00f3n donde se testearon las hip\u00f3tesis biol\u00f3gicas no comprobadas\u00a0 para llegar a explicar esa interacci\u00f3n final y descartar las hip\u00f3tesis que no eran viables<\/em>\u201d, puntualiza Mocskos.<\/p>\n

Hasta entonces la metodolog\u00eda cl\u00e1sica para observar prote\u00ednas u otros componentes en el interior de las c\u00e9lulas requer\u00eda destruir el embri\u00f3n, lo cual no resultaba efectivo para determinar c\u00f3mo influir\u00eda la diferenciaci\u00f3n celular en el desarrollo posterior del embri\u00f3n. \u00a0Para paliar esta situaci\u00f3n, el equipo de cient\u00edficos implement\u00f3 una t\u00e9cnica avanzada de microscop\u00eda de fluorescencia que permiti\u00f3 el estudio de las mol\u00e9culas en forma individual y de las c\u00e9lulas que componen el embri\u00f3n vivo, lo que posibilit\u00f3 observar su evoluci\u00f3n real. En la investigaci\u00f3n se usaron como modelo embriones de rat\u00f3n (que son muy similares a los humanos) para analizar cu\u00e1ndo los factores de transcripci\u00f3n se unen al ADN en las c\u00e9lulas que componen el embri\u00f3n. \u201cLa gran ventaja que tuvimos es poder observar y analizar la evoluci\u00f3n de las prote\u00ednas semana a semana e incluso filmar un embri\u00f3n a medida que \u00e9ste se desarrolla, obteniendo las im\u00e1genes tridimensionales de los embriones y las prote\u00ednas asociadas a su desarrollo<\/em>\u201d, concluye Mocskos.<\/p>\n

M\u00e1s informaci\u00f3n: https:\/\/www.conicet.gov.ar\/el-elemento-adecuado-en-el-momento-justo\/<\/a><\/p>\n

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\"\"\u00bfC\u00f3mo ves las perspectivas actuales y futuras del Modelado?<\/b>
\n\u201cPor un lado, nuestro trabajo tiene el beneficio de no necesitar de un equipamiento experimental gigantesco. Por el otro lado, si no hay un investigador o un profesional que tenga una pregunta interesante se restringe mucho lo que se puede responder. Estamos sujetos a que haya gente en su \u00e1rea de trabajo que tenga necesidades computacionales interesantes, o problemas que nos obliguen a desarrollar nuevas t\u00e9cnicas, nuevos m\u00e9todos, o usar otros elementos computacionales que hasta el momento no se utilizaban.<\/em>
\nEn nuestro contexto local, resulta sumamente complicado contar con el equipamiento de los principales centros mundiales de investigaci\u00f3n. No obstante, extraer del cerebro o de la creatividad las preguntas interesantes y responderlas con los recursos que tenemos disponibles en nuestras instituciones, es lo mejor que podemos hacer en pos de avanzar en los nuevos desaf\u00edos del conocimiento cient\u00edfico. Tambi\u00e9n necesitamos seguir generando proyectos interdisciplinarios y colaboraciones con otros grupos de investigaci\u00f3n. L\u00f3gicamente el hecho de llegar a publicar trabajos vinculados con el modelado y la simulaci\u00f3n en revistas de primer nivel, ayuda a dar mayor visibilidad al \u00e1rea<\/em>\u201d, comenta Mocskos.<\/p>\n<\/blockquote>\n<\/div>

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