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Departamento de Ingeniería Matemática

Investigadores del CMM fueron parte del secuenciamiento del genoma del salmón del Atlántico

El académico del Departamento de Ingeniería Matemática e investigador del CMM, Alejandro Maass.

El académico del Departamento de Ingeniería Matemática e investigador del CMM, Alejandro Maass.

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Centro de Modelamiento Matemático
Laboratorio de Bioinformática y Matemática del Genoma

El proyecto realizado a través de un consorcio de países que incluye a Chile, contó además con la participación del académico e investigador del Centro de Modelamiento Matemático y el Centro para la Regulación del Genoma de la FCFM de la U. de Chile, Alejandro Maass, como parte del Comité Científico de nuestro país.

Costó cinco años de trabajo y el conocimiento científico de Canadá, Noruega y Chile para lograr el genoma completo de uno de los peces más importantes tanto para la economía de esos tres países como para el desarrollo científico mundial: el salmón del Atlántico (Salmo salar). Este desafío forma parte de los hitos en la historia de secuenciación de genomas complejos, y Chile fue actor principal a través del aporte de investigadores nacionales, entre ellos del Centro de Modelamiento Matemático (CMM) y  del Centro para la Regulación del Genoma (CRG) de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

El proyecto se realizó a través del consorcio Cooperación Internacional para Secuenciar el Genoma del Salmón Atlántico (ICSASG por su sigla en inglés), donde formaron parte estos tres países –Chile a través de Corfo-, todo con el objetivo de aunar esfuerzos para secuenciar, identificar y mapear los genes de esta especie marina. “Nosotros entramos al proyecto como asesores científicos de Corfo, donde nuestro aporte y expertise fue en el área bioinformática, área que juega un rol crucial en proyectos de secuenciación de organismos de esta complejidad”, señaló el académico del Departamento de de Ingeniería Matemática, Alejandro Maass, quien además fue parte del Comité Científico chileno del estudio, junto a Patricia Iturra (U. de Chile) y Rodrigo Vidal (U. de Santiago). 

Fue así que luego de la primera fase del estudio, donde se alcanzaron métricas (indicadores que avalan el estándar esperado) que llegaron a un 30% de lo deseado, el trabajo del Laboratorio de Bioinformática y Matemática del Genoma del CMM y sus pares nacionales e internacionales consistió en evaluar los ensambles obtenidos a la fecha e imaginar los pasos y generar las ideas que permitirían lograr las métricas deseadas en la segunda fase.

Con el 30% de las métricas alcanzadas, la segunda fase del proyecto de secuenciación fue licitada al Instituto J. Craig Venter (JCVI), en Maryland. “Iniciada la segunda fase, y con muchas más secuencias generadas en el grupo de JCVI que permitieron alcanzar cerca del 50% de las metas en cuanto a métricas en una primera etapa, se necesitaba comprobar casi en tiempo real con métodos de ensamble independientes y de reconocida fidelidad la consistencia del ensamble producido, esto en los grupos de los tres países. No se trataba de generar el ensamble final, pues ese corresponde a la estrategia global y multidisciplinaria, pero sí de verificar que las estrategias imaginadas y desarrolladas por el comité científico estaban dando los resultados que queríamos y, además, en las etapas finales usar estos cálculos independientes para resolver zonas del ensamble” explica el académico, quien agrega que “en lo específico a nuestro laboratorio, el ingeniero senior Alex Di Genova implementó la estrategia de ensamble llamado All-Paths para el salmón -la que habíamos puesto a punto ensamblando otros genomas complejos como el genoma de la uva ‘Sultanina’ y usado en el ensamble de peces altiplánicos (trabajo en curso)-, lo que fue posible gracias a la capacidad de cálculo del laboratorio; es decir, aprovechamos nuestra experiencia bioinformática desarrollada y puesta a punto durante casi diez años de trabajo en el CMMy CRG”.

Sin embargo, como en todo gran proyecto de investigación hay momentos complejos donde la solución muchas veces está donde menos se espera. “En una visita de investigación a colaboradores del Departamento de Matemáticas de la U. de Maryland nos enteramos que estaban terminando de generar una estrategia (llamada MASURCA) para enfrentar ensambles de genomas complejos introduciendo a los métodos tradicionales algunas ideas matemáticas provenientes de la dinámica simbólica con buenos resultados, lo que luego de profundizar entendimos podía ser un elemento clave para nuestro desafío. Fue así que el JCVI los incorporó a su grupo y pudimos generar la estrategia final que permitió dar un salto definitivo al proyecto alcanzando sobre el 95% de las métricas deseadas, y en consecuencia el genoma del salmón del Atlántico estaba listo”, comenta Alejandro Maass.

El genoma del salmón atlántico es uno de los más complejos de ensamblar debido a su alto grado de duplicación. Por ello, el descifrar su genoma al nivel de resolución alcanzado servirá como referencia para el desarrollo de otros proyectos científicos ligados al mejoramiento de la producción sustentable del salmón del Atlántico y, por ende, un beneficio directo para la economía de nuestro país.

Este es un proyecto que aprovechó todos los avances tecnológicos posibles, toda la experiencia que se había acumulado en los diversos países, laboratorios y sus colaboradores que participaron en temas de genómica y bioinformática. En el caso del CMM, nuestra experiencia partió con bacterias biomineras hace 13 años, después desde nuestra participación en el Centro Fondap para la Regulación del Genoma hicimos el genoma de la uva ‘Sultanina’, además de otros proyecto genómicos desarrollados en este centro con peces y ranas del altiplano, etc. Por tanto, teníamos a punto tanto las herramientas como la expertise para usarlas”, concluyó el académico.

Comunicaciones CMM - FCFM, U. de Chile.
Noticia del 9 de julio del 2014

Jueves 11 de diciembre de 2014

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