Tras diez años de ausencia, el Dr. Edwin Villanueva, experto en bioinformática, volvió al Perú el año pasado para desarrollar un gran proyecto. Gracias al Programa de Repatriación de Investigadores Peruanos, que impulsa el programa Innóvate Perú del Ministerio de Producción, el Dr. Villanueva regresó de Brasil y se incorporó a la PUCP como investigador principal para trabajar un proyecto que busca identificar cómo los genes trabajan en conjunto para realizar determinadas funciones y cómo su disfunción supone la aparición de determinadas enfermedades.

“Estamos elaborando una herramienta computacional que obtenga los mismos resultados que se obtienen actualmente en los laboratorios cuando los investigadores en biología o en medicina analizan las relaciones genéticas”, explica el Dr. Villanueva. El proceso que se sigue en los laboratorios cuando los investigadores buscan determinar si un gen influye en otro es el siguiente: se elige un gen, se inhibe, y luego se censa todo el genoma para determinar qué genes han sido afectados y cuáles no. Este proceso experimental se realiza cuando se desarrolla una terapia para una determinada enfermedad, por ejemplo. “Falta muchísimo para conocer el funcionamiento de todo el genoma. Hacer esas investigaciones es caro y demora, pues se necesita mucho personal, insumos, instrumentos, y luego analizar los datos”, añade. El programa que desarrolla el equipo del Dr. Villanueva haría ese trabajo más sencillo.

Contribución mundial

La idea de este proyecto nació a mediados del año 2015, cuando el Dr. Villanueva y la Dra. Soledad Espezua hacían una estancia posdoctoral en el Instituto de Genómica Funcional de Alemania. “Tenemos algo de 25 mil genes, pero las investigaciones de inhibición que se han hecho hasta el momento solo han cubierto unos 20 o 30 genes y eso ha demorado años. Lo ideal sería poder investigar todo el genoma y conocer cómo funciona nuestra biología a nivel molecular, y esta herramienta quiere ayudar en ello”, dice Villanueva.

La meta es que el programa trabaje a partir de la información que ha sido recopilada en anteriores investigaciones. “El programa trabajará gracias a la data conocida y a partir de eso la herramienta se va a poder usar para prever qué sucedería cuando se haga una intervención en un nuevo gen. Entonces, eventualmente, los investigadores van a poder usar esta herramienta y simular intervenciones en todo el genoma, ver qué sucede y construir toda la red de integraciones entre genes. De ahí se podrá extraer una lista de genes más probables para verificar en el laboratorio”, explica Villanueva.

El equipo

El equipo, encabezado por el Dr. César Beltrán, es parte del Grupo de Reconocimiento de Patrones e Inteligencia Artificial Aplicada (GRPIAA). Si bien hasta el momento son la Dra. Espezua y los doctores Beltrán y Villanueva quienes están trabajando en el programa, ya han empezado a interesarse en él varios alumnos, lo que significará la ampliación del equipo de trabajo en los próximos meses. Asimismo, se encuentran en busca de un investigador especializado en biología para completar el equipo. El Dr. Edwin Villanueva y la Dra. Soledad Espezua estudiaron Ingeniería Electrónica e Ingeniería de Sistemas, respectivamente, en la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa. Pero en el posgrado -primero en Brasil y luego en Alemania- se especializaron en la investigación en bioinformática. Entre el 2006 y el 2013 hicieron, juntos, la maestría, el doctorado y el primer posdoctorado en la Universidad de São Paulo, Brasil. Luego, en 2014 empezaron su segundo posdoctorado en el Instituto de Genómica Funcional de la Universidad de Regensburg, Alemania.

El trabajo avanza bien según los plazos. El proyecto empezó, oficialmente, en enero de este año y hasta abril se trabajó en la primera etapa: la revisión de literatura y levantamiento de información. “En la literatura, hay métodos -como los estadísticos- para inferir causalidades entre genes, pero algo como lo que estamos trabajando no existe aún. Es una herramienta de aprendizaje de máquina, que implica aprender a generalizar a partir de un conjunto de ejemplos que se le da, es decir, de la información previa de investigaciones ya realizadas. Una vez que el algoritmo realiza los ejemplos, infiere reglas generales para poder prever qué sucedería en casos que no se le ha enseñado”, añade Villanueva. La ciencia se pone, una vez más, al servicio de la vida.

El financiamiento del programa de Innóvate Perú cubre dos años del desarrollo del proyecto, pero el equipo apunta a tener ya un prototipo a final de año, una herramienta básica que sea funcional computacional y biológicamente.