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En su etapa predoctoral, Cases sólo podía valerse de técnicas de biología molecular, y éstas sólo le permitían explorar cuestiones relativamente sencillas. Le intrigaba la manera en que los organismos vivos integran varios mecanismos de regulación, pero los métodos convencionales de investigación le imponían no pocas limitaciones. Justo a tiempo, no obstante, llegaron a los laboratorios las herramientas integradoras, y los avances de la genómica y la proteómica, y con ellas nuevos niveles de complejidad. “El paso hacia un enfoque más integrado de la regulación de la trascripción, incluida la genómica comparativa, constituyó una extensión muy natural para el trabajo de Cases”, dice Alfonso Valencia, biólogo de sistemas y tutor de nuestro protagonista. Cases encontró en la biología de sistemas un nicho profesional y una carrera bastante diferentes a las que habría anticipado.
Hacia un enfoque integrador
Cases, en la actualidad líder de grupo júnior del equipo de investigación de Alfonso Valencia, se reorientó hacia la biología de sistemas de forma gradual, aprendiendo de forma autodidacta la ciencia que sentía que necesitaba conocer, y acudiendo a laboratorios donde pudiese adquirir las destrezas y las técnicas propias de la biología de sistemas. A continuación, comenzó a trabajar en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB) de Madrid, donde realizó su tesis doctoral sobre la regulación de la trascripción génica en las enzimas de biodegradación en bacterias, bajo la supervisión de Víctor de Lorenzo.
El desarrollo del proyecto dependía, en gran medida, de técnicas de biología molecular, pero Cases ya había comenzado a adoptar un enfoque de sistemas. Antes de sintetizar las enzimas que degradan los compuestos del suelo, se utilizan las bacterias para sondear las condiciones medioambientales, determinando si “en la medida en que la temperatura sea la correcta, el recurso de nitrógeno es el correcto”, y así con otras variables, dice Cases. En esta inspección sólo están implicados unos cuantos - pocos – mecanismos celulares. “A mí me interesaba mucho descubrir cómo podían integrar toda la información” y regular la trascripción, señala. Pero las herramientas experimentales tradicionales con las que contaba no le permitían profundizar mucho. Conforme empezó a trabajar con sistemas más y más complejos, “los experimentos ya de nada le servían”.
La salvación llegó con la primera ola de datos genómicos y proteómicos y con las primeras herramientas integradoras desarrolladas para analizarlos. “Me pareció que era un área muy desafiante y prometedora”, dice, así que, tras doctorarse, permaneció dos años más en el mismo laboratorio para analizar el genoma de las bacterias, recién publicado, con las nuevas herramientas bioinformáticas. Recibió mucho apoyo de Lorenzo, por su parte ya convencido de la valía de los nuevos enfoques computacionales. Cases también empezó, por aquel entonces, a hablar con Valencia, biólogo de sistemas, y a comenzar a describirse a sí mismo del mismo modo. “Valencia, junto con Lorenzo, desempeñó un papel importante en mi transición a la bioinformática”, dice Cases. En particular, Valencia le enseñó que “tenía que ser autodidáctica; esa máxima me resultó muy útil”. Así que empezó a leer libros y a adquirir técnicas informáticas por su cuenta.
También encontró otras oportunidades para aprender en el propio trabajo. Sus tres meses como colaborador en el Centro para el Análisis de Secuencias Biológicas en Copenhague fue una de ellas. Aparte de lo que aprendió, esta experiencia investigadora le sirvió de valiosa credencial ante el tribunal de becas de la EMBO (European Molecular Biology Organization), a quien pudo convencer que, efectivamente, “había sido capaz de virar de la biología experimental a la bioinformática”.
Cases utilizó su beca de dos años de la EMBO para financiarse un postdoc en el grupo de Christos Ouzounis en el European Bioinformatics Institute de Hinxton (Reino Unido). El grupo de genómica computacional de Ouzounis estaba realizando “un trabajo realmente interesante sobre el análisis sistémico de los genomas bacterianos”, dice Cases. Los genomas bacterianos, señala, “eran lo mío, aquello en lo que inicialmente más me había formado. Así que en este postdoc pude contribuir y al mismo tiempo aprender sobre los procesos de modelaje computacional. Fue una experiencia realmente gratificante”.
Ouzounis, que desde entonces se ha trasladado al Centre for Research and Technology Hellas en Grecia, dice que vio en Cases las cualidades de un buen biólogo de sistemas. “Tenía muchísimo interés por los enfoques computacionales; mucho talento. Lo descubrió estando con nosotros, y nosotros se lo fomentamos. Creo que le salieron mejor las cosas de lo que él o nadie creyeron”, dice Ouzounis.
Dice Valencia que cuando conoció a Cases por primera vez, sus aptitudes para la biología de sistema le parecieron muy obvias. “Muy pronto demostró una gran capacidad para trabajar con software y sistemas en desarrollo, una capacidad que, lamentablemente, es muy poco habitual entre los biólogos experimentales”. Pero lo que le impresionó más a Valencia fue el “interés real de Cases por tener una mejor visión general de la biología, comprender los procesos biológicos de una manera integral, y poner todo el trabajo realizado en biología de sistemas bajo la luz de la evolución”.
Cases regresó al CNB en Madrid tras garantizarse un contrato de cinco años como investigador Ramón y Cajal. En Madrid, Cases está dirigiendo un subgrupo de dos estudiantes de doctorado dentro del grupo de Diseño de Proteínas de Valencia. En uno de sus proyectos, el grupo está modelando cómo las bacterias degradan los contaminantes del suelo utilizando un enfoque de biología de sistemas. Más que centrarnos en las capacidades matabólicas de bacterias individuales, “trabajamos con la presuposición de que, en el suelo, los organismos pueden intercambiar compuestos” y trabajan juntos como una especie de comunidad metabólica. Aunque las vías de trascripción han sido bien caracterizadas a lo largo de las últimas dos décadas, la exploración de sus interacciones sólo ha sido posible gracias a la emergencia de técnicas innovadoras y el marco conceptual de la biología de sistemas, dice Cases.
El futuro de la biología de sistemas
Con nuevos lotes de datos que se producen diariamente y un escenario de financiación sano, las tendencias de contratación dentro del área de la biología de sistemas probablemente continúen en su línea actual. En términos científicos, el reto para los biólogos de sistemas estará en capturar e integrar las sutilezas de los sistemas biológicos. “A veces, los marcos conceptuales son demasiado simples. Los sistemas biológicos son mucho más complejos”. Se necesitan nuevos conceptos, dice, y esto requerirá “un poco de imaginación”.
Otro desafío podrá estar en la naturaleza evolutiva de la biología de sistemas. Como disciplina joven que es, la biología de sistemas seguirá requiriendo input de la biología, la bioinformática, la biología computacional, el modelaje, la física y las matemáticas. Pero, dice Valencia, “es bastante posible que en los próximos años disminuyan las necesidades principales de las bases de datos, los entornos computacionales y la bioinformática en general, virando el énfasis hacia la dimensión más teórica. Para aquellos que estén trabajando en la vertiente biológica / computacional de la biología de sistemas, esta reorientación representa, potencialmente, un nuevo reto”.
Cases también está buscando una reorientación del énfasis de su propio trabajo investigador. Le interesa el mundo de las eucariotas y su traslado inminente al Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (ONIO), junto con todo el equipo de Valencia, le ofrece una oportunidad ideal. “Es el lugar perfecto para mí en este momento. Generan datos excelentes y el entorno científico también es muy bueno. Cuentan con grandes científicos y se plantean preguntas biológicas interesantes”, dice Cases. Espera poder encontrar allí un puesto permanente: “Tengo la intuición de que será posible”. |
