Desarrollan un nuevo modelo matemático para ver cómo interactúan los genes

Científicos en el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG) y del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona han desarrollado una nueva herramienta computacional, basada en la teoría matemática de gráficas, para deducir cómo interactúan los genes cuando construyen tejidos y organismos.

Según ha explicado el investigador del CNAG-CRG Giovanni Iacono, los científicos ya saben que las células pueden existir en estados efímeros y dinámicos y comprenderlas es esencial para descifrar enfermedades y encontrar curas, pero las técnicas de laboratorio para estudiarlas tienen sus límites y no permiten perfilar la función de una célula con un gran detalle.

Para resolver este obstáculo, los científicos del CNAG-CRG, liderados por Holger Heyn, han desarrollado este nuevo modelo matemático, que publican hoy en la revista 'Genome Biology', capaz de precisar la relevancia génica en la función del órgano y en posibles enfermedades.

“Nuestras herramientas de transcriptómica de células individuales, desarrolladas con anterioridad, resultaron muy útiles para descubrir tipos de células desconocidos”, ha recordado Iacono, que ha indicado que estas herramientas les permitieron describir nuevos tipos y subtipos de células.

“Consorcios a gran escala como el Human Cell Atlas Project generan mapas de células individuales de organismos completos, para los que se precisan sofisticadas estrategias de análisis que permitan transformar el big data en conocimientos biológicos y clínicos disruptivos”, ha indicado Heyn.

La herramienta que han desarrollado ahora permite ir un paso más allá y ver cómo los genes interactúan para formar tejidos.

“Nuestra herramienta intenta abordar con precisión el proceso de regulación que controla la morfología y las funciones de una célula”, ha subrayado Iacono.

La herramienta está basada en la teoría de gráficas, un modelo matemático abstracto en el que hay nodos conectados por los extremos.

“Una vez obtienes una gráfica, una estructura, puedes medir la importancia de cada nodo para la red. En este caso, cada nodo era un gen y, si resultaba importante, esto significaba que la función de este gen era clave para el sistema biológico objeto de estudio”, ha precisado el investigador.

Los científicos del CNAG-CRG procesaron conjuntos de datos de 10.000 células para deducir las redes de regulación que impulsan la formación del fenotipo de la célula y sus respectivas funciones.

Aplicaron la herramienta para estudiar la diabetes tipo II y el Alzheimer y descubrieron cambios funcionales relevantes, lo que abre nuevas vías para hallar nuevas dianas terapéuticas.

“El análisis de la red que hemos desarrollado va más allá de los enfoques aplicados actualmente, ya que proporciona conocimientos profundos sobre cómo la actividad génica da forma a tejidos y órganos, lo que es crítico para comprender enfermedades en que estas redes están alteradas y encontrar talones de Aquiles para conseguir tratamientos efectivos”, ha concluido Heyn.

Según los investigadores, la herramienta puede aplicarse a cualquier enfermedad, desde Alzheimer a leucemia linfocítica crónica.

“Aplicaremos nuestra herramienta para proponer nuevos genes diana para muchas enfermedades que luego podrán validarse en estudios futuros”, ha avanzado Iacono.