El sistema hematopoyético es uno de los más ampliamente estudiados en los mamíferos. La gran cantidad de estudios sobre este sistema biológico ha tenido como resultado que se conozca con detalle el patrón de producción de linajes de las células sanguíneas. Ahora bien, debido al número y la naturaleza de las enfermedades producidas por trastornos en el sistema hematopoyético, existe un gran interés por conocer a fondo los mecanismos celulares y moleculares que controlan el proceso de diferenciación de las células sanguíneas. Para comprender y analizar los mecanismos moleculares que controlan la producción y diferenciación de las células del sistema inmune, se han publicado algunos modelos matemáticos y computacionales que integran la información molecular y celular publicada. En especial, se han publicados diversos modelos de la red que controla la diferenciación de los linfocitos T. Mi grupo de investigación es pionero en esta área y ha sido el grupo que ha publicado las versiones más completas de dichas redes de regulación (Mendoza, 2006; Mendoza and Xenarios, 2006; Mendoza and Pardo, 2010; Mendoza, 2013; Martínez-Sosa and Mendoza, 2013). El presente proyecto tiene por objetivo agrandar aún más dicha red, incorporando la red de regulación de controla la diferenciación de los linfocitos B, teniendo como resultado un modelo computacional que describa el control molecular de la linfopoyesis. Debido a que no existe publicada todavía una red de regulación de los linfocitos B, el primer paso será la inferencia y modelado de dicha red. Una vez obtenida la red, se conjuntará la red de los linfocitos T con la de los linfocitos B. A esa macro-red resultante se le estudiarán sistemáticamente sus propiedades dinámicas, de tal manera que sea posible describir con ella el proceso de diferenciación desde el precursor linfoide común hasta cualquier tipo de linfocito efector, ya sea T o B. Dicho modelo permitirá describir no solo el proceso de linfopoyesis bajo condiciones fisiológicas, sino también bajo condiciones farmacológicas o patológicas. Si bien el resultado será el conocimiento básico del funcionamiento de un parte del sistema inmune, será posible utilizar el modelo como una plataforma matemática para estudiar los mecanismos por los cuales pueden aparecer, y por lo tanto sugerir maneras de remediar, algunas patologías del sistema inmune. A manera de ejemplo de aplicación, se utilizará el modelo de la red de regulación de la linfopoyesis para explicar el fenotipo celular y molecular de la inmunodeficiencia combinada grave (SCID).

El estudio de los mecanismos moleculares que controlan la linfopoyesis tiene el potencialmente un alto impacto, debido a la cantidad de enfermedades asociadas al mal funcionamiento de dicho sistema. Este estudio pretende generar un modelo matemático que permita entender el mecanismo molecular por el cual se generan los patrones de expresión molecular que permiten una adecuada formación de los linfocitos T y B. El conocimiento de los mecanismos moleculares que controlan la linfpoyesis es relevante ya que eso permitirá entender los mecanismos por los cuales se generan defectos que afectan la homeostasis de los linfocitos. Normalmente, el organismo mantiene un balance preciso la generación y muerte de los linfocitos. Una anormalidad en la homeostasis de los linfocitos tiene el potencias de resultar en nódulos linfáticos agrandados, enfermedades autoinmunes, inmunodeficiencias, linfomas , u otros problemas que afectan al sistema inmune. Dado que es posible estudiar en un modelo matemático/computacional de manera sistemática un número muy grande de modificaciones en la red de regulación que controla la linfopoyesis, será posible poner a prueba diversas hipótesis sobre los mecanismos de generación y potencial cura de enfermedades inmunes relacionadas con la homeostasis de los linfocitos. Esta alta eficiencia en la generación de hipótesis disminuirá considerablemente el costo y tiempo consumido en las búsquedas al azar de modificaciones que corrijan defectos en la generación de linfocitos.