Matemática aplicada a problemas biológicos: investigadores del CONICET optimizan modelos

“La matemática es fundamental para todas las áreas de la ciencia. Todas las situaciones que se presentan en las distintas disciplinas están basadas en ella y en sus herramientas”, asegura el investigador adjunto del CONICET en el Instituto de Modelado e Innovación Tecnológica (IMIT, CONICET - UNNE), Germán Torres. Radicado en Corrientes hace tres años después de formarse en la Universidad Nacional de Córdoba, se dedica a la estimación de parámetros en modelos biológicos y al análisis numérico.

Las herramientas que se desarrollan en el grupo que integra -que trabaja en colaboración con matemáticos de otras provincias del país- permiten estimar constantes para mejorar el desempeño de modelos relacionados a la biología. Por ejemplo, uno de los proyectos en los que trabajaron en los últimos años, permite estimar la efectividad de una droga a partir de un modelo de crecimiento de tumores.

Para llegar a estos resultados, los científicos desarrollan modelos matemáticos, es decir, un conjunto de ecuaciones que representan un fenómeno, que puede ser biológico o físico. “Los modelos constan de parámetros, que son números que se deben ingresar para poder resolverlo de manera práctica. Esos parámetros pueden ser medidos en el laboratorio o también pueden ser estimados, mediante técnicas que usan datos reales o simulados”, detalla Torres.

Para el investigador del IMIT, la matemática aplicada puede ser definida como “una forma barata de hacer experimentos con una computadora”. “En lugar de poner en marcha un laboratorio, con todo lo que se eso implica, se pueden plasmar las ideas en un sistema de ecuaciones diferenciales, que pueden ser resueltas mediante una computadora y dan como resultado un experimento que representaría un fenómeno verdadero”, sintetiza.

Entre las múltiples utilidades que tienen estos modelos matemáticos para la investigación, se encuentra la de estimar el efecto de los fármacos en instancias previas a las pruebas de laboratorio que se realizan en animales y humanos, antes de la aprobación definitiva y la salida al mercado. “Pueden ser muy útiles, por ejemplo, para estimar protocolos de efectividad de drogas para el tratamiento del cáncer. De hecho, uno de los trabajos en los que estuvimos participando en los últimos años tomaba un modelo y uno de los parámetros necesarios para ejecutarlo era la efectividad de una droga. Nuestro trabajo fue simular las observaciones del radio del tumor y del protocolo de administración de drogas y tratábamos de estimar su efectividad”, explica el investigador.

El trabajo colaborativo es fundamental para que las herramientas desarrolladas por los matemáticos logren una mayor utilidad. “Nos interesa mucho la colaboración interdisciplinaria. Esperamos que, con el paso de los años, podamos generar nuevas técnicas y herramientas de manera conjunta con biólogos, médicos y científicos de distintas áreas”, señala Torres.

El interés del grupo del IMIT también está orientado hacia otra de las áreas de la biología vinculadas con la producción agrícola. “Un proyecto interesante en el que estuvimos trabajando tiene que ver con los cultivos, un área de gran desarrollo en nuestra región y en todo el país, en la que podríamos, por ejemplo, analizar la interacción de las bacterias del suelo y la soja”, indica el investigador.

Los prejuicios sobre la matemática 

“La matemática tiene mala prensa porque, desde chicos, se nos enseña a memorizar fórmulas cuando en realidad se trata de una forma lógica de razonar las cosas. Es una disciplina que está muy basada en la lógica, por eso los matemáticos son muy requeridos en áreas de la física y la ingeniería. Es por la forma de pensar, que es ideal para resolver problemas”, destaca Torres, quien se desempeña como docente en las carreras que se dictan en la Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y de Agrimensura de la Universidad Nacional del Nordeste, formando a los futuros profesores y licenciados.

El investigador del CONICET, que nació en Mendoza y completó su formación hasta la instancia doctoral en Córdoba, considera que en el Nordeste hay un gran potencial humano para el desarrollo de la matemática. “Tenemos que tratar de conservar y formar a esos recursos para potenciar los departamentos, tanto el de matemática como los de física y de otra áreas de ciencias básicas, que son fundamentales para mejorar todas las demás disciplinas de la región”, opinó.

Durante los años que lleva trabajando en el IMIT, el grupo que dirige empezó a formar estudiantes que, interesados en la disciplina, se acercan a los investigadores antes de finalizar su formación de grado. “Nuestros alumnos de grado se están formando en optimización y en modelos biológicos. En particular, uno de ellos estuvo estudiando artículos relacionados a la interacción entre sistema inmune y células tumorales, donde se demuestra matemáticamente cuál es la relación entre esos dos sistemas a largo plazo. Todo ese conocimiento se está formando en la región y es importante conservar y potenciar a quienes lo generan”, reflexionó.