Modelos matemáticos de enfermedades: entrevista a Elisa Domínguez Hüttinger

En el marco del XIII Simposio de Estudiantes y Estudios Mexicanos del University College London

Elisa Domínguez Hüttinger es bióloga egresada de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), estudió la maestría en investigación en biología sistémica y biología sintética en el Imperial College London (ICL) y recientemente terminó su doctorado en bioingeniería en el ICL en junio de 2015, el cual realizó bajo la dirección de la doctora Reiko J. Tanaka y el profesor Mauricio Barahona. Elisa actualmente es investigadora posdoctoral en el grupo de la doctora Reiko Tanaka, su trabajo se enfoca en el desarrollo de modelos matemáticos de enfermedades complejas, como el asma y la dermatitis atópica, con el fin de descubrir los mecanismos que originan estos padecimientos y poder así proponer nuevos tratamientos y estrategias de prevención de los mismos. Elisa recientemente participó en el Simposio de Estudiantes y Estudios Mexicanos, organizado por el University College London y en esta entrevista nos hablará un poco del trabajo que presentó.

Jonathan Cueto: Elisa ¿Podrías platicarnos un poco acerca del trabajo que realizas en ICL?

Elisa Domínguez Hüttinger: Mi trabajo consiste en el desarrollo de modelos matemáticos que representen enfermedades con relevancia social, particularmente enfermedades con causas complejas que aún no han sido entendidas del todo. El objetivo es que los modelos que creamos nos permiten analizar las causas de la enfermedad. Cuando conocemos todos los factores que interactúan en el desarrollo de una enfermedad es más sencillo proponer nuevos tratamientos que bloqueen esas causas o las prevengan.

JC: ¿Podrías contarnos brevemente como es que se modela matemáticamente una enfermedad?

EDH: El primer paso consiste en recolectar la mayor cantidad de información acerca de todos los procesos involucrados, esto nos permitirá tener el mayor entendimiento posible de la biología de la enfermedad. Para esto es necesario entrevistar y dialogar con gente que sea experta en el proceso biológico o enfermedad que vamos a modelar, ya sea a nivel clínico trabajando directamente con médicos, como con investigadores en ciencia básica, quienes nos ayudan recabar datos derivados de pacientes, experimentos in vitro, modelos animales y otras metodologías. Toda la información obtenida es representada de forma gráfica, en una especie de esquema o caricatura, que nos permitirá decidir cuál será la mejor manera de representar matemáticamente a la enfermedad, siempre tomando en cuenta nuestra pregunta de investigación, es decir, que queremos que el modelo nos ayude a comprender. Aquí es donde se generan una serie de ecuaciones que describan y/o predigan como se “comporta” el fenómeno biológico de estudio. Una vez que hemos obtenido una representación matemática aceptable del proceso o enfermedad, el siguiente paso es buscar una forma de someter esta representación a un análisis computacional utilizando herramientas analíticas y numéricas. Lo que sigue son una serie de simulaciones y de análisis preliminares en la computadora que llamamos experimentos in sillico. Estos programas simulan los experimentos de laboratorio y producen sus propios resultados de acuerdo al modelo. Los resultados se comparan con los resultados obtenidos de los experimentos de laboratorio y la investigación clínica, y el modelo matemático se va perfeccionando cada vez más con base a estas comparaciones, hasta que el resultado es un modelo que semeja de forma congruente la biología del problema o la enfermedad.

JC: Recientemente publicaste un artículo en la revista Interface Focus ¿Cuáles son los hallazgos principales hallazgos de esta investigación?

EDH: Ese trabajo es un modelo matemático de dermatitis atópica. Este modelo en particular es el primero en su tipo ya que contempla diferentes aspectos biológicos del tejido, en este caso piel, y replica la manera en que esos aspectos interactúan entre sí, lo que lo hace más exacto. En este modelo explicamos cuales son los mecanismos generadores de la enfermedad y proponemos tratamientos más específicos para cada caso.

Elisa Domínguez Hüttinger trabajando en ICL

JC: ¿Qué tan específicos son este tipo de modelos? Por ejemplo, ¿Podrías utilizarlo para otra enfermedad?

EDH: Bueno, en nuestro equipo siempre tratamos de hacer el modelo lo más general posible, pero siempre hay que equilibrar que tan general podemos hacer al modelo sin que deje de ser funcional y predictivo para un caso específico, en este caso una enfermedad como la dermatitis. No obstante, es posible adaptar un modelo para que funcione con otras enfermedades. De esta manera, el modelo de dermatitis atópica que desarrollamos y publicamos en 2013 ha sido adaptado con éxito a dos enfermedades: una es asma y otra es una infección bacteriana debida a Streptococcus pneumoniae; así que definitivamente puede aplicarse a otras enfermedades.

JC: ¿Qué es lo que te interesó para realizar este tipo de trabajos de investigación?

EDH: Yo estudie biología y siempre me interesó mucho como es que procesos complejos como enfermedades, el desarrollo o los sistemas ecológicos surgen y se regulan mediante la interacción entre las diferentes partes que los componen como sistema. Es muy común en biología, y en general en muchas ciencias, que sólo se estudie una parte de un sistema mediante experimentos, pero a mí siempre me ha interesado poder analizar cada fenómeno como un sistema entero y así poder analizar cómo es que interacciona todo un sistema. Los modelos matemáticos son herramientas que nos permiten estudiar estas interacciones, así que por eso me interesé en hacer modelos matemáticos de enfermedades y procesos biológicos en general.

JC: Hablando de matemáticas, pareciera que en México es una opinión general que nuestros estudiantes sufren con las matemáticas ¿Cuál es tu opinión?

EDH: Pues parece que los problemas empiezan desde nivel primaria, aunque eso habría que preguntárselo a un experto en educación. Lo que a mí me queda claro es que por ejemplo en biología, donde se necesitaría tener una buena base en matemáticas, la gente parece tenerles miedo. La gente suele pensar que las matemáticas son algo demasiado complicado. Yo siempre he insistido en que aprender matemáticas es como aprender cualquier técnica de laboratorio. Para ambas necesitas entrenarte, lo que requiere de concentración y practica constante. Puede tomar tiempo pero no es imposible. Hay que eliminar esa combinación de fallas en el sistema educativo y el miedo de la gente a las matemáticas, porque solo es una cuestión de concentración y esmero.

JC: ¿Cuáles crees que son los pasos que han trazado tu formación hasta esta meta?

EDH: De manera breve, un aspecto importante es que durante la carrera de biología estudié varias materias optativas de la carrera de matemáticas. Al terminar la licenciatura quería estudiar un posgrado en biomatemáticas, pero en México las opciones al respecto son un poco limitadas, por lo que busqué opciones para especializarme en biología en sistemas desde un punto de vista en ingeniería eléctrica y electrónica, lo que me trajo hasta el Imperial College London. Aquí en Londres estudié la Maestría en Biología en Sistemas y conocí a los que serían mis asesores durante doctorado. Yo espero regresar a México a principios del próximo año a hacer un posdoctorado siguiendo con los modelos de sistemas biológicos.

JC: ¿Qué es lo que más te gusta de hacer investigación en el Imperial College?

EDH: Me gusta la seriedad con que se trata a los alumnos en cualquier discusión acerca de las investigaciones, además de todo el apoyo que recibí, lo cual te hace sentir muy motivada y apoyada. En cuanto a Londres, pues al ser una ciudad tan cosmopolita, te encuentras a todo tipo de personas, de lenguajes, etc. pero sobre todo de culturas muy diferentes a la mexicana, lo cual ha sido una experiencia muy enriquecedora.

JC: ¿Cuáles son las diferencias entre Reino unido y México en cuanto a la investigación científica?

EDH: En la UNAM, donde yo estudié, la gente sale muy bien preparada, de hecho en Reino Unido los estudiantes mexicanos son muy valorados. En México se hace investigación de alto nivel, por desgracia una limitante es el aspecto económico, pues poder para llevar a cabo investigaciones de punta en algunas áreas pueden requerirse equipos sofisticados y bastante caros. El financiamiento es por lo tanto una limitante para México y para cualquier otro país que no posea suficientes recursos económicos asignados a la ciencia.

Por otro lado Inglaterra, en específico en el Imperial College tiene muy arraigada la práctica de buscar aplicaciones a todos los resultados de sus investigaciones. Son una universidad muy vinculada con el sector productivo. Este tipo de enfoques en que se busca la aplicación práctica del conocimiento podría beneficiar mucho a la investigación en México.

JC: ¿Qué es lo que más extrañas de México?

EDH: Extraño a mi familia, a los amigos, la música, bailar unas buenas cumbias, la fruta, la salsa y las tortillas. ¡Ah y los paisajes! Extraño mucho la diversidad de los paisajes en México. En cuanto a biodiversidad, Inglaterra es muy aburrida en comparación con México.

JC: ¿Cuáles crees que son las aptitudes que debe tener un estudiante de posgrado?  

EDH: Hay que tener paciencia y tenacidad, o “aguante” como decimos los mexicanos, esto es como una carrera de fondo, se necesita mucha energía durante mucho tiempo y ponerle mucho empeño y paciencia. Hay que aprender a manejar y organizar los recursos y energía, si no, podemos agotarnos ante las demandas del ambiente, sobre todo hay que tener motivación.    

JC: ¿Qué proyectos tienes a futuro al terminar tus compromisos en Imperial College?

EDH: Me encantaría formar parte de un grupo de investigación interdisciplinario en donde se lleven a cabo modelos computacionales de procesos biológicos como enfermedades o de biología del desarrollo.

Elisa Domínguez Hüttinger paseando en la playa de Brighton, uno de sus lugares favoritos.

No me queda más que agradecer profundamente la colaboración de Elisa Domínguez Hüttinger para esta entrevista y a todo el comité organizador del XIII Simposio de Estudiantes y Estudios Mexicanos del University College London.

Imagen de portada: Cliche stock photo o’ floating teal ‘n’ orange math equations. Torley