El estudio de organismos biológicos desde una perspectiva de sistemas, denominada biología de sistemas, constituye una propuesta interesante para estudiar los mecanismos celulares desde un punto de vista global e integrativo. A pesar de que la definición de biología de sistemas aun no cuenta con un consenso, es reconocido que esta área se caracteriza por tener ciertas propiedades que la identifican y definen. Entre estas, se encuentra la integración del conocimiento biológico parcial (o reduccionista) de un organismo y su representación matemática con la finalidad de explorar los mecanismos fisiológicos de la célula en condiciones especificas. Pretender realizar esta descripción integral de una forma coherente y cuantitativa, imprime el reto de desarrollar formalismos matemáticos que permitan describir la actividad celular en forma comparable y compatible con la información generada a través de tecnología genómica. De esta forma la Biología de Sistemas propone una vertiente para discernir la lógica de la célula, es decir los mecanismos y principios por los cuales la célula regula sus procesos metabólicos y responde ante estímulos externos. Así por ejemplo, el desarrollo de tecnologías como los microarreglos y la proteomica han permitido explorar la actividad genética y enzimática para discernir los factores bioquímicos y genéticos que originan enfermedades como el cáncer y la obesidad. Sin embargo, aun cuando relevantes contribuciones se han reportado en la literatura, el desarrollo de modelos matemáticos para entender los mecanismo que originan las enfermedades en humanos esta aun en su etapa infantil. En México, el cáncer Cervico uterino es una de las principales causas de deceso en la población femenina y la necesidad de combatir esta desorden celular requiere de investigación interdisciplinaria que involucre las áreas clínicas y las ciencias formales para desarrollar modelos matemáticos auxiliares para entender su complejidad y propicien el diseño racional de fármacos. En este contexto, este proyecto de investigación se enfoca a desarrollar la biología de sistemas en células cancerigenas. Concretamente el objetivo es construir un modelo matemático, que integre vías metabólicas con evidencia en la participación del cáncer y que constituya de una plataforma in silico para entender los mecanismos complejos de esta enfermedad en conexión cercana con datos generados de proteomica. Con la finalidad de concretar este objetivo, este proyecto se integra de tres fases. La primera fase consistirá en la reconstrucción de una red biológica que integre las principales vías metabólicas y de regulación con clara evidencia en la participación directa del cáncer. La segunda fase consistirá en el desarrollo de métodos matemáticos propios para estudiar las capacidades fenotipicas de esa red construida. Finalmente la tercera fase consistirá en reafinar el modelo a través de comparar la datos experimentales realizados de proteomica para células cancerigenas cultivadas in vitro y las predicciones obtenidas del modelo in silico. La reconstrucción y modelación del metabolismo en células cancerigenas es una propuesta innovadora e implica el desarrollo de esquemas teórico capaces de integrar los mecanismos metabólicos fundamentales que conlleva esta enfermedad. Además de la modelación in silico, este proyecto contempla la verificación experimental de las predicciones teóricas generadas por el modelo matemático. Particularmente es nuestro objetivo generar y obtener mediciones de proteoma para células cancerigenas. Esta línea de investigación es novedosa y original en la comunidad científica, por lo que tendrá un relevante impacto en la modelación del cáncer desde la biología de sistemas. Particularmente, soy optimista de que esta plataforma matemática contribuirá a entender los mecanismo bioquímicos por los cuales el fenotipo del cáncer se origina, y al mismo tiempo desarrollar hipótesis, entender su fisiología y potencialmente contribuir en el diseño de fármacos.

Este proyecto de investigación pretende desarrollar modelos matemáticos para el estudio del cáncer, particularmente el cervico uterino, uno de las principales causas de muerte en la población femenina de nuestro país. A diferencia de modelos ya publicados en la literatura, este proyecto busca desarrollar modelos propios de la biología de sistemas con verificación experimental en base a datos de proteomica generados con los recursos obtenidos. Este proyecto es interdisciplinario, y en esta primera fase las predicciones realizadas in silico serán comparadas con datos de proteoma. Esta línea de investigación es novedosa en el CCG-UNAM y en el país, representa un esfuerzo cuyos resultados tendrán el potencial para influir considerablemente en las investigaciones de salud de nuestra sociedad. Los beneficios de este proyecto se pueden enumerar de la siguiente forma. Este proyecto busca establecer y contribuir con el desarrollo de a Biología de Sistemas en México, de forma muy particular con el desarrollo de modelos in silico para el estudio del cancer cervico uterino. Las contribuciones son las siguientes: 1.- Desarrollar un modelo matemático que funcione como una plataforma teórica para entender los mecanismos bioquímicos del cáncer desde una perspectiva global y comparativa con la tecnología genómica, particularmente proteoma. 2.- Diseñar los mecanismos celulares a través de los cuales se logre establecer la relación entre el genotipo y el fenotipo que da origen al cancer cervico uterino. 3.- Explorar, in silico, los mecanismos bioquímicas que potencialmente podrían determinar el diseño eficiente de fármacos anticancerígenos. Resumiendo, este proyecto es pionero en establecer un esquema teórico para el estudio del cáncer. El impacto que este tendrá en el Centro de Ciencias Genomicas incluye la formación de recursos humanos y la creación de la biología de sistemas en cáncer, una línea novedosa en el Centro de Ciencias Genomicas de la UNAM.