RSG-Ecuador:un esfuerzo por contribuir con el desarrollo de la Bioinformática en el país y la región

Hoy en día es común escuchar que estamos en la era del “Big Data”, debido a la inmensa cantidad de datos generados en términos de volumen, velocidad y variedad. La Biología es parte de este cambio, lo que ha sido posible debido a nuevas tecnologías para obtener datos experimentales, el aumento de la capacidad de almacenamiento y procesamiento computacional, la reducción de los costos asociados a estos procedimientos, entre otros. Desde el año 2008 se ha visto que la cantidad de información genómica del mundo se ha duplicado cada 7 meses, y se estima que para el año 2025 se generarán entre 2–40 exabytes (1 exabyte = 1 millón de terabytes) de información solamente en el área genómica.

En este contexto entra en juego la Bioinformática, que se refiere al desarrollo y uso de algoritmos computacionales para entender procesos biológicos y estudiar la inmensa cantidad de información generada en Biología. No obstante, los datos que se generan actualmente superan la capacidad de análisis, por lo que existe una gran cantidad de información que se puede usar para crear nuevo conocimiento. Así, esta área de investigación juega un rol fundamental en países como Ecuador, donde los recursos para investigación son limitados y no se tiene acceso a equipos, reactivos y otras necesidades para desarrollar estudios de laboratorio. Además, la Bioinformática juga un rol fundamental en diferentes áreas como la agricultura, medicina y otros temas.

Sin embargo, la Bioinformática no ha sido un área de investigación que se ha potencializado en el país. De acuerdo a una revisión sobre la Bioinformática en América Latina en la que se obtuvieron datos del número de publicaciones sobre este tema de 20 países de la región, información obtenida de las base de datos Web of Science en el período de 1991-2016, en Ecuador se publicaron 15 artículos (0.71% del total de investigaciones publicadas en Latinoamérica durante este período). Además, en el estudio se realizó una normalización considerando la población de cada país y el porcentaje del producto interno bruto invertido en desarrollo e investigación, obteniendo para Ecuador un índice de 0.72, lo que nos ubicó en el puesto 18 a nivel regional. En otro estudio se hizo un análisis similar pero a nivel mundial, considerando el número de publicaciones de Bioinformática de la Web of Science disponibles hasta el 2019. En este período se observó que en Ecuador se publicaron 40 estudios. A pesar de que en los últimos tres años casi se ha triplicado el número de publicaciones en esta área de investigación, todavía estamos lejos de los estándares de otros países de la region y el mundo.

Como un esfuerzo para aportar con el desarrollo de la Bioinformática en el país, hace tres meses creamos el Grupo de Estudiantes de Biología Computacional del Ecuador, parte del Consejo Estudiantil de la Sociedad Internacional de Biología Computacional (ISCB-SC por sus siglas en inglés). Esta iniciativa busca promover el desarrollo de la Bioinformática en el país mediante la organización de eventos, talleres y otras actividades que permitan a los estudiantes interesados aprender sobre este tema.

De momento, el grupo está formado por quién escribe, Sebastián Ayala y Juan Zurita, estudiantes de Ingeniería en Biotecnología de la Universidad San Francisco de Quito (USFQ) así como Stellamaris Sotomayor, Bióloga de la Universidad Técnica Particular de Loja. Nuestros tutores son Miguel Ángel Méndez, Profesor Agregado USFQ y Vinicio Armijos, Profesor Agregado Universidad de las Américas. Además, contactamos con investigadores de diferentes universidades del país que forman el comité directivo, y hace un mes abrimos la convocatoria para estudiantes que quieren unirse al grupo. De esta forma, hemos tratado de generar una red local con estudiantes e investigadores de diferentes universidades del país interesados en Bioinformática.

Además, hemos tratado de comprender la situación de esta área de investigación en el Ecuador. Para esto, realizamos una encuesta para explorar los intereses y formación académica de estudiantes universitarios e investigadores ecuatorianos que conocen o desean aprender sobre este tema. Hemos tenido alrededor de 250 respuestas de personas de todo el país. Algunos de los resultados preliminares han sido que la mayor parte de encuestados tienen formación académica en ciencias biológicas; los temas de Bioinformática con más experiencia son Filogenética y Genómica; hay interés en aprender sobre Bioinformática estructural, redes biológicas y circuitos genéticos; hay un nivel medio de experticia en lenguajes de programación, software bioinformático y bases de datos relacionadas con este tema; y existe inconformidad respecto a la enseñanza de Bioinformática en cursos de nivel universitario.

Otro proyecto en el que estamos trabajando es un podcast con temas de interés en Bioinformática. Actualmente estamos editando dos episodios, el primero sobre el RSG-Ecuador, nuestros objetivos y las actividades que hemos planeado; y el otro episodio sobre la situación actual de la Bioinformática en Ecuador, en el que hablamos con Francisco Flores, Profesor Agregado de la Universidad de las Fuerzas Armadas-ESPE. Pronto compartiremos por nuestros medios de difusión estos recursos.

Un aspecto esencial del grupo ha sido la colaboración con otros RSGs de la región. Desde el inicio, tuvimos el apoyo de integrantes de los grupos de Colombia y Argentina para crear esta inciativa. Debido a esto, hemos participando en la organización del 4to Simposio del Consejo Estudiantil Latinoamericano (LA-SCS) junto a miembros de los RSGs de Perú, Chile, Colombia, Argentina y Venezuela, mismo que tiene como objetivo mostrar las investigaciones en Bioinformática desarrolladas en Latinoamérica y expandir esta comunidad en la región.

De esta forma, a través del RSG-Ecuador queremos contribuir con el desarrollo de la Bioinformática en el país, brindar oportunidades de formación a estudiantes y contribuir con la creación de una comunidad con todos los interesados en este tema. Esperamos que este esfuerzo ayude a que más personas observen el potencial de la Bioinformática, y que con esto podamos contribuir con la solución de problemáticas locales para el desarrollo del país.

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Fuentes consultadas:

Chasapi, A., Promponas, V. J., & Ouzounis, C. A. (2020). The bioinformatics wealth of nations. Bioinformatics, 36(9), 2963-2965. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btaa132

De Las Rivas, J., Bonavides-Martínez, C., & Campos-Laborie, F. J. (2019). Bioinformatics in Latin America and SoIBio impact, a tale of spin-off and expansion around genomes and protein structures. Briefings in Bioinformatics, 20(2), 390-397. https://doi.org/10.1093/bib/bbx064

Gharajeh, M. S. (2018). Chapter Eight—Biological Big Data Analytics. En P. Raj & G. C. Deka (Eds.), Advances in Computers (Vol. 109, pp. 321-355). Elsevier. https://doi.org/10.1016/bs.adcom.2017.08.002

Pal, S., Mondal, S., Das, G., Khatua, S., & Ghosh, Z. (2020). Big data in biology: The hope and present-day challenges in it. Gene Reports, 21, 100869. https://doi.org/10.1016/j.genrep.2020.100869

Stephens, Z. D., Lee, S. Y., Faghri, F., Campbell, R. H., Zhai, C., Efron, M. J., Iyer, R., Schatz, M. C., Sinha, S., & Robinson, G. E. (2015). Big Data: Astronomical or Genomical? PLOS Biology, 13(7), e1002195. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002195

Imágenes:

Adobe Stock

Sebastián Ayala, Juan Zurita, Stellamaris Sotomayor, Miguel Ángel Méndez, Vinicio Armijos (Perfil docente UDLA)

Diana Mollocana, www.nubedepalabras.es

Pensamiento artístico para retos científicos

En este Blog, Jhommara Bautista, miembro de la comunidad SciArt LATAM, relata su experiencia personal combinando los mundos de arte y la ciencia. Ella compatibilizó sus dos pasiones al comunicar ciencia de manera creativa. Su pasión por el arte la ha dotado de habilidades como la creatividad, enfoque, confianza y perseverancia. Las cuales le han sido útiles, tanto al investigar en el laboratorio como al tocar instrumentos o realizar una obra gráfica.

Acercarme al arte desde niña ha sido un regalo. Me ha permitido expresar lo que pienso y siento a través de algunas de sus diferentes expresiones, como la música, el dibujo y pintura. Este regalo ha sido de vital importancia al momento de alcanzar habilidades denominadas blandas, pero necesarias para el trabajo objetivo en ciencias, como el reconocimiento de mis propias emociones, habilidad inventiva, seguridad y asiduidad.

El pensamiento creativo es sin duda alguna, clave al momento de pintar, dibujar, tocar instrumentos musicales, cantar, o simplemente al apreciar una obra, pero también frente a situaciones en las cuales es necesario hallar soluciones, o diseñar nuevos proyectos o estrategias. También en esas circunstancias, la creatividad me ha permitido no solo ver las cosas desde diferentes perspectivas, sino también actuar y pensar rápidamente. Esto es posible porque el equilibrio entre la escucha de ideas variadas y el discernimiento de cómo estas contribuyen en la obra en general es lo que mueve la consecución de objetivos.

Lo que no se visibiliza no existe y lo que no erra en un inicio, tampoco existirá

Muchas veces para un creador, ya sea artista o científico, es dificil compartir con otras personas el fruto de su trabajo. Puede ser por temor a la crítica, permanencia en la zona de confort o simplemente porque no sabemos como hacerlo. Sin embargo, el momento en el que nos atrevemos, podemos generar un impacto no solo en otras personas, sino en nosotros mismos. Cuando me atreví a mostrarle al mundo por primera vez la música que toco y las obras gráficas que hago, fue cuando construí confianza y amor propio, las cuales han sido el pilar de mis primeros pasos en el mundo científico. Lo mismo aplica cuando desarrollo un proyecto o escribo un artículo, pues me permito salir de mi comodidad, al saber que existe la posibilidad de que reciba correcciones o de que simplemente los editores o revisores no acepten el manuscrito. Sin esa consciencia de esta realidad no podría desempeñarme en mi profesión.

A veces pasa, por ejemplo, que basamos nuestra confianza como creadores en la ausencia de error y esto puede ser igualmente limitante, porque nos concentramos en resultados individuales y no en procesos. En mi primera lección de piano, imaginé que podría interpretar el Opus 9 de Chopin, sin darme cuenta que en realidad eso tomaría tiempo, dedicación y pasión. Estas tres cosas son el puente que concluyen en realización y éxito, en sueños materializados. Hoy en día, al ser capaz de tocar esos 3 nocturnos, recibo inspiración para seguir creando. Esto llevado al mundo competitivo en el que vivimos, me confirma que la perseverancia es base para la superación personal y profesional.

El arte está en todas partes y la ciencia también

No es necesario un ojo experto para reconocer que el arte no solo viene de nuestras manos sino que existe en la naturaleza en diferentes formas, como la biodiversidad microscópica y los fenómenos atmosféricos.

El primer paso para un científico y para un artista es inspirarse precisamente en ese arte que ya existe. El artista pintará un paisaje, o escribirá una canción inspirada en la belleza. El científico percibirá esta belleza y se preguntará ¿por qué?. Creará una bitácora de investigaciones, y comenzará a registrar lo que ve.

Precisamente, la mejor forma que he encontrado para guardar el arte de la naturaleza, ha sido capturarlos a través de mi cámara, para luego compartir dicha belleza con los demás. Y es que un momento no sería del todo especial sin compartirlo. Esa reflexión me la llevé a las Biociencias.

Un arte un poco diferente

Uno de mis lugares favoritos es el laboratorio. El encanto de este lugar parte desde que imagino que voy a crear una nueva obra de arte, pero en otro escenario y contexto, con otros materiales. La experiencia mejora cuando empiezo a visualizar el resultado como si de un lienzo se tratara, y comienzo a idear cómo podría alcanzar ese resultado, cómo resolver el reto que se me presenta. Y el encanto se materializa al estudiar a los microorganismos y descubrir qué necesitan o qué dificulta su crecimiento; o al identificar qué son capaces de producir y cuan eficientes serán al optimizar ese proceso.

Hace un tiempo pensé e como podría combinar mis dos pasiones: el arte y la ciencia. En el proceso descubrí que estas dos no están desalineadas, porque el arte se encarga de transmitir los mas profundos sentimientos y emociones, mientras que la ciencia se encarga de explicarlos y razonarlos.

Quienes hemos tenido la oportunidad de ver la vida desde ambos escenarios podemos comprender que tanto artistas como científicos somos creativos. Ambos observamos cuidadosamente nuestro entorno para recopilar la mayor cantidad de información a través de los sentidos. Entendemos el mundo desde un modo más abstracto, pero también más libre, ya que proponemos ideas innovadoras con el fin de que nuestras creaciones puedan inspirar y mejorar la vida de los demás.

Así es como llegue a la conclusión de que un científico sin arte no puede llegar a ser un científico de verdad. Por ejemplo, en un artículo científico no solo es relevante la precisión de la información escrita, sino también el arte asociado al mismo, como las ilustraciones creadas para explicar su contenido. Para mí la ciencia debe ser compartida y universal, la mejor forma de hacerlo es reconociendo que sin pensamiento creativo no hay solución para retos científicos.

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Gap Summit: Ecuadorians building a leadership trail in Biotechnology

Biotechnology is considered one of the careers of the future. Therefore, it is common to hear about advances in this discipline and their impact on our lives. We might mistakenly think that biotechnological applications are exclusive to the First World, with the necessary resources and talents limited to their geographies. However, the reality is that our country, Ecuador, has talented researchers and developers in biosciences, with the potential to lead transformation processes.

A clear example of this is the outstanding participation of compatriots in the Biotechnology Gap Summit, an annual world-class event, with the main objective of discussing those key gaps around the Bioeconomy and catalyzing innovation to solve challenges facing Biotechnology Development.

The focus of the summit is intergenerational, meaning that "GapSummit competitively selects 100 young leaders of tomorrow from around the world to connect with today's leaders in the global biotechnology community to inspire the next generation. GapSummit is proud to be the Global Biotech Revolution (GBR) flagship event, a youth-led, non-profit organization founded in 2012 at Cambridge University that connects and develops future leaders to accelerate the growth and advancement of the biotechnology ecosystem".

The first Gap Summit was held in Cambridge, the United Kingdom, in 2014, a recurring venue on a biennial basis. Other Gap Summit venues have included Georgetown University (2017) and the Broad Institute at MIT and Harvard (2019). For all these reasons, being elected is a real achievement. It requires going through an application process of several months that includes submitting academic and professional background, answering a questionnaire, and an interview with GBR executives.

Ecuador has had the opportunity to have outstanding leaders, six in total, elected to represent the country at the Gap Summit. The first of these was in 2016 when Juan Diego Santillana Ortiz was selected to participate at the University of Cambridge. His interest in applying arose when he met some of the founders of the Global Biotech Revolution at an event on entrepreneurship and food security organized by Thought for Food in Lisbon, Portugal. They invited him to participate, and he felt very interested in the work of the organization.

As part of his training, he did his undergraduate degree in Biology at the Pontificia Universidad Católica del Ecuador. Today he is a Ph.D. candidate at the Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. His area of expertise is Bioinformatics and Plant Science.

For Alexandra Cuaycal, the second Ecuadorian to be selected as a Leader of Tomorrow, the motivation to apply for the GapSummit came when she was finishing her Biotechnology Engineering degree at Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. She applied to the event because she found it a great opportunity to learn and meet leaders who are currently shaping the biotechnology industry and future leaders she could share during the event. She attended the 2017 Gap Summit at Georgetown University, USA.

For her, the experience had an additional joy because, as part of the event, the Leaders of Tomorrow participate in the Voices of Tomorrow Competition, which consists of solving challenges through bio-entrepreneurship initiatives by teams.

The team was made up of four women from various countries (Italy, Sweden, New Zealand, Ecuador) and Kosmopolites.

They worked on solving the sustainability gap with biotechnology. The objective of their project was to contribute to the reduction of pollution by plastics worldwide. Therefore they designed a biomaterial-based on fungal matter, which, printed in 3D, allows the replacement of packaging and disposable material based on flex-foam (styrofoam). With this, they managed to pass to the final of the competition. They presented their project in front of seven international investors, winning the First Place.

Today Alexandra is a Ph.D. student in the Department of Microbiology and Cellular Sciences at the University of Florida in Gainsville, USA, working in the area of Cell Biology and Immunology. GapSummit was her inspiration to get more involved in biotechnology innovation, so it was also an impulse to participate in similar events and learn more. Her goal: to undertake in the future with the knowledge he acquired. Her advice to students and future professionals is to get involved in events that allow them to grow personally and professionally, to acquire a broad vision of biotechnology in all its fields. Thus, the exchange of ideas, strategies, and connections will allow a better vision of the development of Biotechnology in Ecuador and how they can contribute to promoting it.

Although the Gap Summit 2018 did not have Ecuadorian representation, the 2019 edition received two Ecuadorians at the Broad Institute of MIT and Harvard as Tomorrow's Leaders in Biotechnology: Linda Guamán and Francisco Flores.

Francisco is a Ph.D. in Phytopathology, an Associate Professor at Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Guest Researcher at UTE University, and an Associate Professor at Oklahoma State University. He works in the area of molecular analysis and bioinformatics.

He applied to the Gap Summit because he considered the Summit a unique opportunity to meet leaders at the forefront of biotechnology development worldwide. He knew that the selection of participants was rigorous, so he received the news of being selected with emotion.

During the Voices of Tomorrow Competition, he participated in the team called Food Linkx to achieve the genetic improvement of amaranth using molecular markers, proposing the commercialization of the product within a scheme of fair trade and advanced logistics. The experience allowed him to realize the opportunities for the development of business ideas in the biotechnological area. As a result of this experience, together with a team of professionals, he later managed to develop a project called "Nanosensors," which was one of the winners of the Innovacyt 2019 contest, one of the first initiatives to offer risk capital for the development of technological ideas in Ecuador. His message is that there are many opportunities for the development of biotechnology products worldwide. There is the availability of risk capital to be invested in good ideas. Still, these ideas must be presented adequately. It is necessary to encourage students to see beyond their own reality and, at the same time, try to change it. Ecuadorians must believe in our ability to undertake the development of biotechnological products. For that, it is fundamental to change the local vision of the academy.

On the other hand, Linda Guamán, who has a Ph.D. in Microbiology from the University of Sao Paulo and works in the field of Synthetic Biology, also participated in the Gap Summit 2019, which has undoubtedly been the intervention with the most media coverage at the local level, of all the participations of Ecuadorians in the event. Within the Voices of Tomorrow Competition, his team reached the final, seeking to integrate animal meat's flavor to vegetable meat alternatives through a robotic nose guided by artificial intelligence. She has been one of the strongest voices that our country has had in the promotion of Women's Equality in Science, making visible the problem of the disparity in the number of male speakers versus women in congresses, as well as the strong presence of micro-machismo in academia and society in general. She has also raised her voice concerning the low scientific literacy of decision-makers. It has therefore promoted a greater listening to scientists for the construction of policies. Today, she is the Principal Technical Advisor for the diagnosis of COVID-19 of the Ministry of Health of the Municipality of Quito. Also, she continues her functions as a Researcher at the Center for Biomedical Research (CENBIO) of UTE. She has received several recognitions, one of them from the National Assembly of Ecuador.

The year 2020 arrived. It promised to be a new and powerful edition in the University of Cambridge; nevertheless, the current circumstances derived in this year took place in a very successful and just as powerful way, the first virtual version of the event. Two Ecuadorians were selected as part of the new cohort of Biotechnology Leaders: Paulina Fernandez-Soto and myself.

Paulina is a PhD. in Microbiology in the United Kingdom. She is working on research in the preclinical phase of drug development for tuberculosis. Her application to the Gap Summit was motivated by the opportunity to make contacts with potential collaborators. It was very gratifying for her to be selected based on her experience and demonstrable potential to be a tomorrow leader.

As part of the Voices of Tomorrow Competition, she and her team developed an initiative called DrugVance, which was based on the use of Artificial Intelligence and Machine Learning to accelerate the clinical phase of drug development in rare diseases DrugVance was awarded Second Place.

Attending the GapSummit has further motivated her to continue on the path of scientific research. At the same time, she has been able to visualize academic research applications in the public arena. She is currently a postdoctoral researcher at the University of Manchester.

During the time she has spent abroad, in the so-called developed countries, she has perceived that the common factor is a high level of education and much investment in research, allowing the generation of industries. His personal advice to those who have strong training in science is to collaborate, generate more industries, and avoid bureaucracy in Ecuador, turning off ideas with wealth generation potential.

Now a little about me. I am Diana Mollocana, a Biotechnology Engineer who graduated from USFQ. Today I work as a Teaching and Research Assistant in the Plant Biotechnology Laboratory at my Alma Mater and as a Columnist and Blog Coordinator for Catalisis Magazine, the medium you are reading.

My first Biotechnology projects were carried out working with Virus Bioinformatics, which awakened in me a great interest in the study of pathogenic microorganisms. However, my true passion is the world of Biobusiness and Innovation with a focus on Plant and Food Biotechnology, areas in which I currently work, in addition to being in constant training.

I came to know about the Gap Summit after my participation as a Young Biotechnology Leader in the Latin American version of the event: The Allbiotech Summit, founded by the first Latin American participants of GapSummit 2014. My greatest motivation to apply was the possibility of establishing a dialogue with the world leaders of biotechnological innovation to apply their visions in the development of our country's industries. With great astonishment and joy, I discovered that I had been selected during the last days of 2019. From there, I began to work on the Voices of Tomorrow competition, in the challenge of Zero Hunger through sustainable production and waste reduction. My project was called SCYFUP and pursued agricultural and food waste transformation into a single-cell protein produced by microorganisms to incorporate it as a food ingredient and direct consumption.

From my participation in the GapSummit, I take many things with me, where probably the main one is the perspective of the transformative power of biosciences as an axis of economic development. The great biotechnology start-ups are already leaving a strong positive impact all over the world. For this reason, it is precisely now that we must commit ourselves as a country to this field to boost the economy, which up until now has been fully extractivist and without effective innovation criteria. Being able to share with doctoral students from the best universities, founders of biotechnology companies, a Nobel Prize winner, and world-class academics, I understood from all of them a common factor: true leaders are a guide during difficult times. I will never forget the example of the organizing committee that was able to turn an originally face-to-face summit into an effective and dynamic virtual experience in just a few months. My advice from this learning is that we live in changing but fortunate times. The real power of biotechnology development is in cooperation. Nothing has ever been achieved at the scientific level because of a single person. We are all who have a role to play in achieving a great mission, beyond just our own personal perspectives.

It is spaces like the Gap Summit that allow us to realize that this is possible: transform, grow, and connect. Ecuadorian scientists have the capacity to be recognized internationally at all levels: students, young professionals, doctors, and entrepreneurs. The question is, how much more should happen so that the same recognition, support, and backing comes from our governments? If we bet on Biotechnology, we are not betting on the future. We are betting on today's leadership that is already in place.

References:

Juan Diego Santillana, Alexandra Cuaycal, Francisco Flores, Paulina Fernandez-Soto. Diana Mollocana

Gap Summit: https://www.gapsummit.com/

Global Biotech Revolution: https://globalbiotechrevolution.com/

El Comercio. (17 de junio de 2019). Linda Guamán, la mujer que imprime el nombre de Ecuador en la ciencia mundial. Available on line at: https://www.elcomercio.com/tendencias/linda-guaman-lider-biotecnologia-harvard.html

Rodríguez, V. (19 de junio de 2020).La científica ecuatoriana Linda Guamán estuvo entre los finalistas del evento de MIT. Diario Primicias. Available on line at:https://www.primicias.ec/noticias/tecnologia/cientifica-ecuatoriana-linda-guaman-gana-evento-mit/

Images:

Global Biotech Revolution

Gap Summit 2020 Banner

Juan Diego Santillana, Alexandra Cuaycal, Francisco Flores, Paulina Fernandez-Soto Diana Mollocana

Vamos Mundo Magazine: https://vamos.com.ec/se-siente-una-profesional-las-ciencias-e-investigacion/

Acknowledgments:

To Anna Gould, President of the Global Biotech Revolution, for her help in connecting with the Gap Summit Alumni, leaders of tomorrow of Ecuador, and her support and motivation in writing this article.

To Juan Diego Santillana, Alexandra Cuaycal, Francisco Flores, and Paulina Fernandez for their time and support in sharing their experiences.