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Complejidad en Biología de Sistemas

La revolución de la genética gracias a lo que se denominan ciencias genómicas ha generado un conocimiento detallado de prácticamente todas las macromoléculas de una célula. Este enfoque y la genética molecular experimental clásica está proporcionando conocimiento acerca de prácticamente cada una de los componentes moleculares de los sistemas biológicos. Está claro en la comunidad científica que el reto es ahora integrar como se interconectan estas piezas y entender su funcionamiento concertado en forma integral. Este reto requiere de la combinación de herramientas teóricas, modelaje, manejo de la información genómica, bioinformática y ciencias de la computación, así como enfoques y metodologías experimentales de validación de estos modelos. A esta nueva forma de hacer biología se le ha llamado recientemente "Biología de Sistemas" y en su vertiente más prometedora recupera aspectos importantes de la tradición de Biología Teórica que había ya identificado aspectos genéricos que subyacen tras el funcionamiento y estructura de los se res vivos. Este tipo de investigación en Biología se está ya haciendo en nuestro país, principalmente por algunos grupos pioneros de la UNAM que ahora se unen en esta propuesta a la que además se suman expertos en ciencias físicas, matemáticas, ciencias de la computación y otros biólogos quienes han trabajado desde distintas perspectivas en la problemática de sistemas biológicos complejos. En el C3, se iniciará con las siguientes líneas:

  1. Validación de predicciones de teoría de redes usando a Escherichia coli como modelo experimental: Este organismo es uno de los mejor estudiados a nivel molecular y en México se han hecho trabajos pioneros con él. Además es muy adecuado para experimentación y se usará para validar empíricamente las predicciones de los modelos de redes a desarrollar en esta iniciativa, así como para postular nuevas hipótesis.
  2. De los genes al fenotipo, desarrollo y morfogénesis: Los enfoques teórico-experimentales con capacidad predictiva que aquí se proponen usando diversos modelos teóricos y experimentales, se abocan al estudio de temas centrales de la biología contemporánea: la regulación genética concertada de muchos componentes que subyace el comportamiento celular y la base genética y epigenética de enfermedades complejas como el cáncer, la interrelación de la estructura y dinámica de las redes de regulación como la maquinaria de toma de decisiones a nivel celular, el control de la diferenciación y proliferación celular, y los patrones morfogenéticos. La morfogénesis normal y alterada (p.e. tumoraciones) depende del balance entre división y diferenciación celular en organismos multicelulares. Por ello, resulta fundamental estudiar las bases moleculares que determinan este balance y los factores críticos para su rompimiento . En esta línea se enfocará el esfuerzo en dos frentes: i) Uso de plantas como sistema experimental modelo y ii) Estudios en sistemas animales.
  3. Cáncer como una enfermedad compleja: Para profundizar en estas líneas y explorar su potencial contribución a entender alteraciones complejas como el cáncer, se pretende seleccionar un tipo de cáncer importante en México, que se estudiará con una perspectiva integrativa y de los sistemas complejos.
  4. Diseño de fármacos: También se explorarán diversos enfoques para coadyuvar en el desarrollo de nuevos fármacos útiles para la prevención o tratamiento del cáncer.

 

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