Categoría: Ciencia y Tecnología

La Dra. Miryam Valenzuela fue nombrada prosecretaria de la Directiva de esta agrupación de profesionales con más de 60 años de trayectoria.

Como parte de la Directiva de la Sociedad Chilena de Fitopatología (SOCHIFIT) fue nombrada la investigadora posdoctoral del proyecto Anillo GAMBIO y del Centro de Biotecnología “Dr. Daniel Alkalay Lowitt” (CB-DAL) de la Universidad Técnica Federico Santa María, Dra. Miryam Valenzuela, quien se desempeñará en el cargo de prosecretaria durante este periodo 2021.

Fundada hace 62 años, la SOCHIFIT ha desempeñado un importante papel en el desarrollo de la agricultura chilena, a través de la investigación y extensión que han realizado los fitopatólogos, como también ha contribuido en la formación de profesionales de diversas áreas relacionadas con la fitopatología.

Actualmente, la agrupación la conforman más de 100 socios, fitopatólogos que trabajan en universidades e institutos de investigación; autoridades estatales, como del Servicio Agrícola y Ganadero (SAG); y representantes del sector privado, en especial empresas químicas que comercializan productos para el control de patógenos.

Respecto a su nombramiento, la Dra. Valenzuela señaló: “estoy muy contenta de participar y tengo una relación muy cercana con las personas que forman la directiva actual. Tengo muchas ganas de hacer cosas y transmitir la ciencia, sobre todo en esta época donde es tan importante la divulgación. Es un gran desafío y uno muy bonito”.

Sobre la importancia de representar a la USM en esta agrupación, en tanto, la científica manifestó que “ésta es un área no tradicional de la Universidad, la agronomía, pero sí para el CB-DAL es sumamente relevante participar en el desarrollo de este campo, que a su vez es una actividad muy importante en la Región de Valparaíso y en Chile”.

“Creo que siempre es destacable que la USM esté presente en los temas clave sobre el desarrollo económico de Chile, no solo desde la perspectiva de la ingeniería, sino también desde otras áreas”, añadió.

Próximos desafíos

Una de las responsabilidades que deberá asumir la directiva de la SOCHIFIT es la organización de su Congreso Anual, su actividad más importante, que reúne a profesionales de todo el país. Asimismo, los desafíos a enfrentar están en la divulgación científica.

“Nuestro desafío está en difundir los conocimientos, algo que es muy importante, porque el objetivo es que el quehacer que se hace dentro de la Sociedad esté disponible para todos los involucrados: agricultores, asesores, incluso personas no relacionadas que pueden entender conceptos básicos de las enfermedades de las plantas”, puntualizó la Dra. Valenzuela.

“Los temas más importantes a abordar son la sustentabilidad y la inocuidad alimentaria. Los agroquímicos tradicionales, han presentado problemas de resistencia por parte de los patógenos y también pueden ser dañinos para el medio ambiente y las personas. Frente a esto, se están realizando diversos estudios para buscar nuevas alternativas, entre las que se encuentran los bioproductos en base a microorganismos y a extractos de plantas. Algunos de estos productos ya se encuentran en el mercado y están siendo incorporados con éxito por los agricultores, por lo que se debe seguir en esa línea” expresó la especialista.

“Toda la información que generan los investigadores debe llegar al campo, y los consumidores tienen que estar informados acerca de los procesos por los cuales pasan las frutas y verduras que comen”, finalizó.

Fuente: U. Santa María

Por: Katia Moskvitch
IBM Research Editorial Lead

Un átomo por aquí, un átomo por allá…

Cuantos más átomos, más compleja se vuelve una molécula: un cuasi-infinito de posibles configuraciones moleculares. Esto a su vez significa un proceso largo, costoso y tedioso de prueba y error para el descubrimiento de materiales, donde el éxito no está garantizado.

Pero no tiene por qué ser así. Gracias al enorme impulso que la inteligencia artificial está dando al diseño molecular tradicional y a la computación cuántica que ya se encuentra preparada para intervenir, estamos entrando en la era del Descubrimiento Acelerado.

Es la era del descubrimiento rápido de nuevos materiales avanzados, que son vitales para la fabricación de productos sostenibles que podrían ayudarnos a abordar una gran cantidad de desafíos globales, desde el cambio climático hasta la reducción de desechos y la seguridad alimentaria y energética.

Todavía estamos en los comienzos, pero los investigadores de IBM ya están aplicando este nuevo enfoque impulsado por la IA para diseñar materiales más sostenibles. Un equipo ha creado recientemente nuevas moléculas denominadas generadores de fotoácidos (PAGs). Con mejoras adicionales, podrían ayudar a producir dispositivos informáticos más amigables para el medio ambiente.

Los PAG existen desde la década de 1980 y desempeñan un papel vital en la fabricación de chips de computadora. En un proceso llamado litografía, la luz ultravioleta genera un patrón tridimensional en una capa de un material fotosensible: una fotorresistencia. Los fotones de luz descomponen el PAG dentro de la fotorresistencia para producir moléculas de ácido muy fuerte. Estas moléculas catalizan las reacciones químicas que crean el patrón, lo cual define las estructuras físicas de un chip de computadora, tales como puertas de transistores o cables de interconexión.

Demasiado lento, costoso y arriesgado

Las mejoras en las fotorresistencias y la litografía jugaron un papel importante en las últimas dos décadas del desarrollo de chips. Nos han permitido empaquetar más y más transistores en chips cada vez más pequeños, lo cual conduce a dispositivos cada vez más delgados y potentes. 

Pero hay un problema.

Los PAG son una de varias clases de compuestos químicos que recientemente han sido objeto de una mayor indagación por parte de los reguladores ambientales globales. Los investigadores se han lanzado a la carrera para crear otros más sostenibles, para permitir un futuro de computación sostenible “verde”. Desafortunadamente, el proceso tradicional de descubrir nuevos materiales es demasiado lento, demasiado costoso y demasiado arriesgado para abordar este desafío de manera oportuna y práctica.

“Tradicionalmente, los investigadores usarían su propio conocimiento y la información que encontrarían en la literatura publicada para diseñar un PAG, con la esperanza de que tuviera las propiedades deseadas”, señala el investigador de IBM y experto en materiales electrónicos de Almaden, Dan Sanders. “Con base en ese diseño inicial, luego seguirían muchos ciclos de síntesis, caracterización y prueba de candidatos hasta que lograron crear uno satisfactorio. Por lo general, llevaría meses, a veces años, incluso con la ayuda de computadoras, ejecutar simulaciones avanzadas”.

Así que su equipo optó por un enfoque diferente, uno con la ayuda de la IA.

El uso de la IA en la ciencia de los materiales no es nuevo. Pero incluso hace solo cinco años, la IA era principalmente buena para predecir las características de un material. Por ejemplo, si un investigador ingresara una estructura molecular conocida, la IA predeciría correctamente, digamos, que su temperatura de fusión es de 100 grados Celsius.

Sin embargo, “los químicos industriales estaban mucho más interesados ​​en aplicar la IA para diseñar rápidamente una amplia variedad de estructuras moleculares más allá de la creatividad humana”, señala Seiji Takeda, investigador de IBM en Tokio.

“Solo piénselo: conocemos materiales que tienen mil millones de configuraciones moleculares conocidas diferentes, pero potencialmente puede haber al menos 10⁶⁰ veces más”, agrega. “Y los materiales útiles son solo una pequeña parte de eso. Es como encontrar un pequeño diamante perdido en el Sahara”.

Ingresemos al enfoque de descubrimiento acelerado impulsado por inteligencia artificial: la combinación de tecnologías informáticas avanzadas para permitir a los investigadores de todo el mundo realizar descubrimientos moleculares a través de la nube. Desarrollado recientemente en IBM Research, ya no se trata solo de predecir las propiedades de un material conocido, sino más bien de diseñar rápidamente materiales nuevos con las propiedades deseadas.

Descubrimiento acelerado: avanzando a toda marcha

Para crear los nuevos PAG, el equipo de Almaden dirigido por Sanders y su colega investigador Dmitry Zubarev primero trabajaron con expertos en materiales fotorresistentes, y salud y seguridad ambiental. Meticulosamente, determinaron todas las propiedades de rendimiento y sostenibilidad necesarias para su PAG previsto. Una vez hecho esto, utilizaron inteligencia artificial, simulación por computadora de vanguardia y tecnologías de automatización avanzadas a través de la nube híbrida para diseñar y sintetizar posibles PAG, mucho más rápido que nunca.

“Una vez que delineamos las propiedades que queríamos que tuviera la molécula, comenzamos a recopilar todos los datos sobre los generadores de fotoácidos que existen… escondidos en patentes, artículos académicos, preimpresiones, libros de ciencia y otra literatura”, explica Sanders. Esa es una tarea abrumadora para cualquier humano. Entonces, los investigadores utilizaron la inteligencia artificial de IBM Deep Search, desarrollada por el equipo de Peter Staar en el laboratorio de investigación de IBM en Zúrich, para compilar y explorar el conocimiento científico conocido para los PAG. Incorporaron 6.000 artículos y patentes a la IA y crearon un gráfico de conocimiento con 2,2 millones de nodos y 38 millones de bordes de materiales conocidos.

Sin embargo, encontraron que los datos de propiedades importantes para la mayoría de los compuestos que les interesaban estaban casi completamente ausentes de la literatura disponible. “Esa fue una clara laguna en nuestro conocimiento”, apunta Sanders. Para cerrarla, los investigadores recurrieron a la llamada simulación inteligente, una simulación impulsada por IA dirigida por el equipo de Ed Pyzer-Knapp en los laboratorios de investigación de IBM en el Reino Unido. La idea era aumentar el conjunto de datos estructurales con las propiedades ópticas y ambientales necesarias para crear y entrenar un modelo de IA.

Y no cualquier modelo de IA, un modelo de IA “generativo” que pudiera diseñar la estructura de una nueva molécula con una propiedad química específica. “Un modelo generativo es una tecnología de inteligencia artificial que, después de ser entrenada por un conjunto de datos, automáticamente diseña, o genera, nuevos objetos con características similares a los datos originales”, aclara Takeda. “Por ejemplo, si uno entrena el modelo usando muchas imágenes de gatos y luego le pide a la IA que genere nuevas imágenes de gatos que sean blancos y esponjosos, eso es lo que hará el modelo. Generará muchos gatos blancos y esponjosos, cada uno de ellos absolutamente único”.

No tan interesados en las imágenes de gatos, Takeda y su equipo desarrollaron, en cambio, un modelo generativo de moléculas. Primero, lo entrenaron con la estructura de PAG existente y los datos de las propiedades, y luego le pidieron al sistema que diseñara nuevas estructuras de PAG con propiedades de menor riesgo ambiental mientras conservaba una alta fotosensibilidad. La IA obedeció y “generó alrededor de 2000 candidatos PAG potenciales en solo cinco horas”, afirma Takeda.

Eso es mucho, demasiado para evaluar cada uno de ellos. Por lo tanto, los investigadores utilizaron la tecnología Expert-in-the-Loop de IBM que integra el conocimiento de expertos humanos para enriquecer el resultado del modelo generativo de IA y priorizar a los candidatos más prometedores y procesables.

Completada esa tarea, recurrieron al equipo de investigación de IBM en Zúrich, dirigido por Teodoro Laino, que estaba construyendo tecnologías Automatizadas de Laboratorio. Ahora tenían que resolver dos desafíos restantes: determinar la mejor ruta sintética para hacer los PAG y finalmente sintetizarlos en un sistema de reactor químico robótico automatizado. El equipo de Laino adaptó su herramienta retrosintética basada en inteligencia artificial que identifica rápidamente la mejor manera de producir moléculas orgánicas, y por fin creó un PAG con su sistema de reactor químico robótico automatizado basado en la nube, RoboRXN.

“Claramente, nuestro enfoque de Descubrimiento Acelerado ha agilizado enormemente el desarrollo de nuevos PAG”, comenta Sanders. “Estamos todavía en las primeras etapas, por supuesto. Pero estoy seguro de que en el futuro podremos utilizar este enfoque para acelerar el descubrimiento de nuevos materiales que nos ayuden a abordar muchos desafíos de sostenibilidad”.

Las nuevas moléculas de PAG no son el único éxito inicial del método de Descubrimiento Acelerado. El equipo de Takeda también utilizó su modelo generativo para diseñar una nueva membrana de polímero que absorbe el dióxido de carbono mejor que las membranas que se utilizan actualmente en las tecnologías de captura de carbono. También diseñaron un nuevo tipo de azúcar con temperatura de fusión específica, en colaboración con un cliente de IBM, Nagase.

En el futuro, Takeda tiene como objetivo expandir las capacidades de la inteligencia artificial de su equipo a una gama más amplia de dominios de materiales, incluido el material inorgánico. Eso podría ayudar, por ejemplo, a crear baterías más sostenibles. Si se dañan, las baterías pueden emitir gases tóxicos, y la extracción de sus ingredientes principales, generalmente litio y cobalto, puede tener consecuencias ambientales como la contaminación y el agotamiento del agua.

“Las posibilidades son infinitas: uno puede usar nuestros modelos generativos para crear nuevos polímeros, nuevos medicamentos, nuevos materiales emisores de luz, ingredientes alimentarios, botellas de plástico biodegradables de ultra bajo costo, células solares orgánicas flexibles o incluso ‘pintables’, lo que sea”, comenta Takeda. “Pero el punto principal es: ahora hemos demostrado que Deep Search, la simulación enriquecida con inteligencia artificial, los modelos generativos de inteligencia artificial y los laboratorios autónomos pueden – junto con expertos humanos, por supuesto – acelerar enormemente el diseño de materiales y ayudarnos a acercarnos a una sociedad sostenible”.

El objetivo de la alianza es contribuir a diseñar terapias para pacientes con esta patología que no responden de manera adecuada a los tratamientos actualmente disponibles.

Un proyecto de investigación conjunto llevarán a cabo científicos de la Fundación Ciencia y Vida y de la biofarmacéutica inglesa Achilles Therapeutics a fin de indagar el potencial de las células del sistema inmune para destruir tumores.  

El equipo liderado por los doctores Álvaro Lládser y Vincenzo Borgna, trabaja desde hace cuatro años en comprender los mecanismos por los cuales los linfocitos T citotóxicos son capaces de infiltrar tumores malignos y destruir a las células cancerígenas. 

Este trabajo despertó el interés de una emergente compañía biotecnológica del Reino Unido. El desafío del proyecto es estudiar por qué el cáncer renal humano, es resistente a la acción de las células del sistema inmune.

“Es un hito bastante importante que demuestra que desde Chile se puede hacer ciencia de primer nivel, y generar alianzas entre la investigación básica desarrollada en la academia, con compañías que puedan transferir estos desarrollos para generar beneficios a pacientes de todo el mundo”, explica el Dr. Lládser. 

Las investigaciones realizadas en los últimos años por científicos nacionales fueron publicadas revistas como Oncoimmunology, Nature Communications e Immunity. Con sede en Londres, la compañía Achilles Therapeutics es pionera en el desarrollo de inmunoterapias contra el cáncer, en específico tratamientos de precisión para tumores sólidos. 

Cristián Hernández, director de Negocios de la Fundación Ciencia y Vida, valoró el acercamiento de científicos nacionales con empresas de países desarrollados para aportar evidencia en el proceso de transferir al mercado un nuevo producto.

“Ellos tienen el potencial para desarrollar tecnología de alto valor para la industria farmacéutica y transferirla. Con esa experiencia, se lanzan con un nuevo emprendimiento y deciden complementar con el conocimiento científico y técnico de la Fundación. Esto nos valida ante grandes compañías y nos confirma que somos un centro que hace un trabajo de punta.

En su análisis, se trata de un fenómeno que será cada vez menos esporádico. 

“Será una tendencia que, al menos desde la Fundación Ciencia y Vida, iremos viendo con más fuerza en el mediano plazo. Esto permitirá impulsar los vínculos de nuestros laboratorios con la industria biotecnológica del primer mundo, y demuestra la calidad de los estudios que se llevan a cabo en nuestro país para resolver problemáticas de alto impacto para la salud en el mundo”.

Linfocitos T amplificados

La biofarmacéutica británica entregará, a través de este proyecto, respaldo científico y tecnológico para entender por qué los tumores de cáncer renal imponen un enorme reto para los linfocitos T citotóxicos. Según el Dr. Lládser, el propósito de la alianza es contribuir, en el largo plazo, a diseñar terapias para pacientes que no responden de manera adecuada a los tratamientos actualmente disponibles.

“Cuando un linfocito T está durante mucho tiempo en un tumor entra en un estado de cansancio, se convierten en lo que se conoce como células exhaustas, y este es uno de los problemas que impide que su destrucción sea más eficiente. Su activación constante y permanente los lleva a un estado disfuncional. Es necesario revitalizar estas células para que continúen dando esa batalla”.

El investigador de la Fundación Ciencia y Vida destaca que el proceso puede conducir a futuros ensayos clínicos basados en esta estrategia. Según explica, estos podrían ser útiles para pacientes que no están respondiendo a las terapias disponibles y/o que estén en etapas avanzadas de un cáncer, eventualmente metastásicos. 

Y es que si bien el estudio se enfoca en cáncer renal, el conocimiento podría transferirse a otros tipos de tumores. “Si a un paciente se le hace una cirugía con una intención curativa, podemos obtener esa pieza tumoral y hacer crecer los linfocitos T. La idea es amplificarlos y administrárselos de nuevo al paciente, lo que se conoce como una terapia celular”, agrega Álvaro Lládser. 

Sistema de cultivo 

El acuerdo de colaboración proveerá capacidades tecnológicas al equipo del Dr. Lládser y entregará evidencia de ciencia básica a Achilles sobre la resistencia de los tumores a las células del sistema inmune. 

Todo surge porque el equipo de investigadores nacionales desarrolló en los últimos años, en el marco de la tesis de doctorado de la bioquímica Sofía Hidalgo, un protocolo para cultivar tanto los linfocitos T como las células cancerosas a partir de tumores obtenidos de pacientes atendidos en el Hospital Barros Luco. El grupo de científicos logró dilucidar, durante este proceso, que los linfocitos T que residen permanentemente en el tumor son altamente específicos y eficaces en reconocer las células cancerosas para su destrucción. 

Actualmente, apoyados por recursos provenientes del Programa Fondecyt, indagan el potencial de este mecanismo celular en cáncer renal. Su objetivo, explican desde la Fundación Ciencia y Vida, es identificar cuáles son los linfocitos T mejor capacitados para destruir las células cancerosas. 

“Producto de esta colaboración, podremos acceder a tecnología de secuenciación de última generación para seguir avanzando en nuestros estudios y eventualmente generar una publicación de buen impacto. El conocimiento generado podría ser usado para desarrollar una terapia en el futuro”, sostiene el Dr. Borgna, Urólogo del Hospital Barros Luco.

Potencial terapia en diez años

La inmunoterapia busca restablecer la capacidad natural del sistema inmune para destruir las células cancerosas. “Cuando un cáncer se desarrolla es porque la respuesta inmune no es suficiente. La inmunoterapia estudia cómo ayudar al sistema inmune a destruir las células cancerosas”, explica el Dr. Borgna. 

El desafío radica ahora en identificar cuáles son los linfocitos T que poseen mayor capacidad destructiva, de manera de proporcionar información de interés para el desarrollo de nuevos blancos terapéuticos que sean más efectivos. El descubrimiento de estos mecanismos básicos podría sentar las bases para una potencial terapia en el futuro, lo que incrementa el valor de esta alianza chileno-británica, aseguran los investigadores.

(Por: Luis Francisco Sandoval. Agencia Inés Llambías Comunicaciones).

La investigación será parte de un proyecto ANID FONDECYT Postdoc a cargo del investigador Dr. Cristóbal Villaseñor de la Facultad de Ciencias de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC).

Con el objetivo de identificar de qué manera influye el ciclo de vida de una especie exótica en la invasión de nuevos ecosistemas, el proyecto será desarrollado por los investigadores Dr. Cristóbal Villaseñor junto al académico de la Facultad de Ciencias UCSC, Dr. Antonio Brante.

Cabe señalar que los organismos pueden presentar un ciclo de vida isomórfico, es decir, que mantienen la misma morfología en las diferentes fases de su ciclo de vida, o bien heteromórfico, en donde se van alternando diferentes morfologías en las distintas fases. “En especies invasoras, la heteromorfía entrega una ventaja adaptativa, ya que al presentar diferentes morfologías, amplía las posibilidades de éxito frente a las distintas barreras que tiene el ecosistema a invadir, lo que repercute directamente en los patrones de distribución y abundancia de dichas especies”, señala el Dr. Cristóbal Villaseñor.

De este modo, el estudio considerará dos macroalgas exóticas: Mastocarpus latissimus y Schottera nicaeensispresentes en las costas de Concepción. “Queremos estudiar cómo una invasión biológica puede ser frenada por el propio ecosistema, ya sea mediante la competencia y herbivoría generada por la propia biodiversidad nativa, o bien por las condiciones ambientales presentes en el ecosistema invadido. En el laboratorio analizaremos si estas especies invasoras pueden ser consumidas o no por herbívoros, y en terreno evaluaremos si los competidores nativos podrían mantenerlas a raya”, enfatiza el investigador.

La investigación analizará además cómo influye el ciclo de vida de las especies invasoras tanto en la resistencia biótica como abiótica. La resistencia biótica considera cómo las comunidades responden y repelen frente a la invasión. En cambio, la resistencia abiótica se relaciona con las condiciones ambientales, es decir cómo las diferentes condiciones oceanográficas (temperatura, salinidad o intensidad de luz) pueden frenar la invasión. 

“Queremos analizar cómo dos especies con diferentes ciclos de vida se enfrentan a este mismo escenario. Una de ellas puede cambiar su forma entre generaciones y la otra mantiene la misma morfología”, señala el Dr. Cristóbal Villaseñor. 

El estudio propone que el propio ecosistema podría frenar la invasión, desde el punto de vista de la conservación se quiere analizar cómo la biodiversidad podría mantener fuera la invasión. Se trata de una autorregulación natural. “Ambas algas llegaron por tráfico marítimo, a mediados de la década de 1970, a la costa de Chile central. A pesar de ello, la propia biodiversidad nativa podría generar una barrera para la expansión de estas especies. Por lo tanto, cuidar, proteger y valorar nuestra biodiversidad nativa cobra mayor importancia, ya que puede servir como un mecanismo de autorregulación constante”, afirma el investigador respecto a la importancia del estudio.

Además, la heteromorfía podría explicar la “paradoja del éxito de las especies invasoras”, que son capaces de adaptarse a un ecosistema completamente nuevo, logrando desplazar a otras especies que históricamente han estado presentes. “En el caso del alga Mastocarpus latissimus, a pesar de haber sido introducida hace sólo 50 años atrás, hoy en día es la especie más dominante en la costa de Concepción. En nuestra investigación, nosotros proponemos que parte de este éxito puede deberse a la heteromorfía, que le permite a esta especie permanecer como lámina o como costra según las condiciones bióticas y abióticas del ecosistema”, finaliza el Dr. Cristóbal Villaseñor.

Cabe señalar que el estudio se enfocará específicamente en la costa de Concepción, donde están presentes ambas algas y coexisten.