BIOINFORMÁTICA

BIOINFORMÁTICABIOINFORMÁTICA

13-17 xullo de 200913-17 xullo de 2009 Curso de Verán 2009 Curso de Verán 2009

Universidade de Santiago de CompostelaUniversidade de Santiago de Compostela

A BIOINFORMÁTICA como A BIOINFORMÁTICA como ponte entre a xenética e as súas ponte entre a xenética e as súas

aplicacións industriais e aplicacións industriais e biomédicasbiomédicas

13-17 xullo de 200913-17 xullo de 2009 Curso de Verán 2009 Curso de Verán 2009

Universidade de Santiago de CompostelaUniversidade de Santiago de Compostela

BIOMATEMÁTICABIOMATEMÁTICA

Juan José Nieto RoigJuan José Nieto Roig

Santiago de Compostela, 13 de xullo de 2009Santiago de Compostela, 13 de xullo de 2009

Novos avances e recursos en Novos avances e recursos en BIOMATEMÁTICABIOMATEMÁTICA

Juan José Nieto RoigJuan José Nieto Roig

Santiago de Compostela, 13 de xullo de 2009Santiago de Compostela, 13 de xullo de 2009


1.1. Consideraciones generalesConsideraciones generales



2.2. Algunas aplicacionesAlgunas aplicaciones



2.2. Algunas aplicacionesAlgunas aplicaciones

3.3. Nuevos recursosNuevos recursos

1.- Consideraciones generales1.- Consideraciones generales

BiologíaBiología

BiologíaBiología

MatemáticasMatemáticas

BiologíaBiología


InformáticaInformática

BiologíaBiología


InformáticaInformática ComputaciónComputación

BiologíaBiología


BiologíaBiología

BioinformáticaBioinformática


BiologíaBiología


BiologíaBiología


BiomatemáticaBiomatemática



Matemática ComputacionalMatemática Computacional

Las ciencias están todas enlazadas Las ciencias están todas enlazadas entre sí:entre sí:

es mucho más fácil aprender todas es mucho más fácil aprender todas juntas a la vez que separar unas de juntas a la vez que separar unas de

las otraslas otras



las otraslas otras

R. Descartes R. Descartes



las otraslas otras

R. Descartes (1596-1650) R. Descartes (1596-1650)

¿Cuáles son los logros ¿Cuáles son los logros científicos de los últimos años?científicos de los últimos años?

¿Cuáles son los grandes retos ¿Cuáles son los grandes retos científicos hoy en día?científicos hoy en día?

Logros científicos en 2006Logros científicos en 2006

Logros científicos en 2006Logros científicos en 2006Fuente: Revista SCIENCEFuente: Revista SCIENCE


1.-1.-

2.-2.-

3.-3.-

4.- Fósil entre pez y pájaro4.- Fósil entre pez y pájaro


1.-1.-

2.-2.-

3.- Deshielo polar3.- Deshielo polar



1.-1.-

2.- Secuenciación DNA neardental2.- Secuenciación DNA neardental




1.- Conjetura de Poincaré1.- Conjetura de Poincaré





1.- Conjetura de Poincaré1.- Conjetura de Poincaré


..

..

.. 10.- Piwi-interactings RNAs10.- Piwi-interactings RNAs

Temas claves para 2007Temas claves para 2007Fuente: Revista SCIENCEFuente: Revista SCIENCE

1.-1.-

2.- 2.-

3.- 3.-

4.- …4.- …


1.- Calentamiento global1.- Calentamiento global

2.- Genomas de primates2.- Genomas de primates

3.- Cristales de luz3.- Cristales de luz

4.- …4.- …


Comparación genomas de primatesComparación genomas de primates

Búsqueda de planetas similares a la TierraBúsqueda de planetas similares a la Tierra

Materiales con nuevas características Materiales con nuevas características ópticasópticas

Logros del año 2001Logros del año 2001


1.-1.- 2.-2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.-7.- 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano


1.-1.- 2.-2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano


1.-1.- 2.-2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano


1.-1.- 2.-2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano


1.-1.- 2.-2.- 3.-3.- 4.- www4.- www 5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano


1.-1.- 2.-2.- 3.- Tecnociencia y la era de la información3.- Tecnociencia y la era de la información 4.- www4.- www 5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano


1.-1.- 2.- Nuevas ventanas al universo2.- Nuevas ventanas al universo 3.- Tecnociencia y la era de la información3.- Tecnociencia y la era de la información 4.- www4.- www 5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano


1.- Demostración del Teorema de Fermat1.- Demostración del Teorema de Fermat 2.- Nuevas ventanas al universo2.- Nuevas ventanas al universo 3.- Tecnociencia y la era de la información3.- Tecnociencia y la era de la información 4.- www4.- www 5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos5.- Nuevos objetos químicos: fulerenos 6.- La era de la ingeniería genética6.- La era de la ingeniería genética 7.- Clonación no natural7.- Clonación no natural 8.- Determinación del genoma humano8.- Determinación del genoma humano

IndicadoresIndicadores

Clasificación mundialClasificación mundialProducción científica (Biología Molecular y Genética)Producción científica (Biología Molecular y Genética)

1.-1.- 2.- 2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.-7.- 8.-8.- 9.- 9.-


1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- 2.- 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.-7.- 8.-8.- 9.- 9.-


1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.-3.- 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.-7.- 8.-8.- 9.- 9.-


1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.-4.- 5.-5.- 6.-6.- 7.-7.- 8.-8.- 9.- 9.-


1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.- Japón4.- Japón 5.- Francia5.- Francia 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Suiza8.- Suiza 9.- Holanda9.- Holanda


1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.- Japón4.- Japón G7 G7 5.- Francia5.- Francia 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Suiza8.- Suiza 9.- Holanda9.- Holanda


1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.- Japón4.- Japón 5.- Francia5.- Francia 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Suiza8.- Suiza 9.- Holanda9.- Holanda 10.- Australia10.- Australia 11.- Escocia11.- Escocia


1.- Estados Unidos1.- Estados Unidos 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.- Japón4.- Japón 5.- Francia5.- Francia 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Suiza8.- Suiza 9.- Holanda9.- Holanda 10.- Australia10.- Australia 11.- Escocia11.- Escocia 12.- Suecia12.- Suecia

13.- España13.- España

Clasificación mundialClasificación mundial Producción científica (Biología y Bioquímica)Producción científica (Biología y Bioquímica)

1.- USA1.- USA 2.- Japón2.- Japón 3.- Inglaterra3.- Inglaterra 4.- Alemania4.- Alemania 5.- Francia5.- Francia 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Australia8.- Australia 9.- Suiza9.- Suiza 10.- Suecia10.- Suecia 11.- Holanda11.- Holanda 12.- España12.- España

Clasificación mundialClasificación mundial Producción científica (Ciencias de la Computación)Producción científica (Ciencias de la Computación)

1.- USA1.- USA 2.- Inglaterra2.- Inglaterra 3.- Alemania3.- Alemania 4.- Francia4.- Francia 5.- Japón5.- Japón 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- China8.- China 9.- Australia9.- Australia 10.- Israel10.- Israel 11.- Suecia11.- Suecia 12.- España12.- España

Clasificación mundialClasificación mundial Producción científica (Matemáticas)Producción científica (Matemáticas)

1.- USA1.- USA 2.- Francia2.- Francia 3.- Alemania3.- Alemania 4.- China4.- China 5.- Inglaterra5.- Inglaterra 6.- Canadá6.- Canadá 7.- Italia7.- Italia 8.- Japón8.- Japón 9.- España9.- España 10.- Australia10.- Australia 11.- Rusia11.- Rusia 12.- Israel12.- Israel

¿Líderes mundiales en Ciencia?¿Líderes mundiales en Ciencia?

Líderes mundiales en CienciaLíderes mundiales en CienciaFuente: ISI, PhiladelphiaFuente: ISI, Philadelphia

Año 2008: 22 EspañolesAño 2008: 22 Españoles


22 Españoles22 Españoles 2 en: Física, Ciencia de la Computación, 2 en: Física, Ciencia de la Computación,

Química, Agricultura, MicrobiologíaQuímica, Agricultura, Microbiología



Química, Agricultura, MicrobiologíaQuímica, Agricultura, Microbiología 1 en: Biología Molecular & Genética, 1 en: Biología Molecular & Genética,

Ciencias del Espacio, Ecología, Botánica Ciencias del Espacio, Ecología, Botánica & Zoología, Medicina, Neurociencia, & Zoología, Medicina, Neurociencia, Inmunología, Ciencias MaterialesInmunología, Ciencias Materiales



Química, Agricultura, MicrobiologíaQuímica, Agricultura, Microbiología 1 en Biología Molecular & Genética, 1 en Biología Molecular & Genética,

Ciencias del Espacio, Ecología, Botánica & Ciencias del Espacio, Ecología, Botánica & Zoología, Medicina, Neurociencia, Zoología, Medicina, Neurociencia, Inmunología, Ciencias MaterialesInmunología, Ciencias Materiales

4 en Matemáticas4 en Matemáticas

Año 2009:Año 2009:

2.- Algunas Aplicaciones 2.- Algunas Aplicaciones

Algunas aplicaciones novedosas Algunas aplicaciones novedosas de las matemáticas en biomedicinade las matemáticas en biomedicina

- Comparación de secuencias - Comparación de secuencias genéticasgenéticas

ACGACCT ….. GCTAACGACCT ….. GCTA

- Comparación de secuencias - Comparación de secuencias genéticasgenéticas

ACGACCT ….. GCTAACGACCT ….. GCTA

TACCTG …………………..GCCATTACCTG …………………..GCCAT

- Problema de ajedrez- Problema de ajedrez

- Problema de ajedrez- Problema de ajedrezMeta

Rey


x x

Rey x


Rey


* *

Rey *

- Problema matemático- Problema matemático


{ x { x nn } en [-1,1] } en [-1,1]


{ x { x nn } en [-1,1] } en [-1,1]

PPnn(x) polinomios de Legendre(x) polinomios de Legendre

Comparación de secuenciasComparación de secuencias

Problema de ajedrezProblema de ajedrez

Polinomios de LegendrePolinomios de Legendre

Comparación de secuencias longitud nComparación de secuencias longitud n

Problema de ajedrez (nxn)Problema de ajedrez (nxn)

Polinomios de Legendre nPolinomios de Legendre n

Comparación de secuencias longitud nComparación de secuencias longitud nAlberto CabadaAlberto Cabada

Fórmula exacta usando ecuaciones en diferencias Fórmula exacta usando ecuaciones en diferencias (DNA SEQUENCE, 2003)(DNA SEQUENCE, 2003)

Problema de ajedrez (nxn)Problema de ajedrez (nxn)

Polinomios de Legendre nPolinomios de Legendre n

Científicos británicos rebaten el Científicos británicos rebaten el modelo de infección por VIHmodelo de infección por VIH


Noticia del 24-6-2007Noticia del 24-6-2007


Noticia del 24-6-2007Noticia del 24-6-2007

Plos Medicine, May 2007Plos Medicine, May 2007

Científicos británicos rebaten el modelo Científicos británicos rebaten el modelo de infección por VIHde infección por VIH

Noticia del 24-6-2007Noticia del 24-6-2007Plos Medicine, May 2007Plos Medicine, May 2007

Según los expertos, la teoría actual no Según los expertos, la teoría actual no explica la lenta reducción celular en el explica la lenta reducción celular en el desarrollo infeccioso.desarrollo infeccioso.




El estudio ha utilizado un modelo El estudio ha utilizado un modelo matemático relativo a los procesos por matemático relativo a los procesos por medio de los cuales los linfocitos CD4medio de los cuales los linfocitos CD4+ + T T se producen y eliminan.se producen y eliminan.




El estudio ha utilizado un modelo El estudio ha utilizado un modelo matemáticomatemático** relativo a los procesos por relativo a los procesos por medio de los cuales los linfocitos CD4medio de los cuales los linfocitos CD4+ + T T se producen y eliminan.se producen y eliminan.




El estudio ha utilizado un modeloEl estudio ha utilizado un modelo matemáticomatemático** relativo a los procesos por relativo a los procesos por medio de los cuales los linfocitos CD4medio de los cuales los linfocitos CD4+ + T T se producen y eliminan.se producen y eliminan.

* Sistema de ecuaciones diferenciales* Sistema de ecuaciones diferenciales

Computación evolutivaComputación evolutiva


Noticia 7-7-2008 (ECG)Noticia 7-7-2008 (ECG)


A computación evolutiva, solución para A computación evolutiva, solución para diagnosticar enfermidadesdiagnosticar enfermidades


A computación evolutiva, solución para A computación evolutiva, solución para diagnosticar enfermidadesdiagnosticar enfermidades

As investigacións actuais en bioloxía e biomedicina As investigacións actuais en bioloxía e biomedicina teñen a necesidade de xestionar e analizar unha gran teñen a necesidade de xestionar e analizar unha gran cantidade de datos, polo que a informática biomédica e cantidade de datos, polo que a informática biomédica e a bioinformática están a acadar unha enorme relevancia a bioinformática están a acadar unha enorme relevancia

Temas futurosTemas futuros

Modelos multi-escalaModelos multi-escala

Temas futurosTemas futuros

Modelos multi-escalaModelos multi-escala

Computación cuánticaComputación cuántica

3.- Nuevos Recursos3.- Nuevos Recursos

IndiciosIndicios

IndiciosIndicios• BioinformáticaBioinformática


• Centre of Mathematical Medicine Centre of Mathematical Medicine & Biology & Biology


• Mathematical Medicine & Biology Mathematical Medicine & Biology (Univ. Nottingham)(Univ. Nottingham)



• Centre of Mathematical MedicineCentre of Mathematical Medicine



• Centre of Mathematical MedicineCentre of Mathematical Medicine(Fields Institute)(Fields Institute)

+ Indicios+ Indicios

+ Indicios+ Indicios• MATHEMATICAL & COMPUTATIONAL BIOLOGYMATHEMATICAL & COMPUTATIONAL BIOLOGY


(Nueva categoría desde 2006 del JCR)(Nueva categoría desde 2006 del JCR)


• Ingreso de un matemático en la Real AcademiaIngreso de un matemático en la Real Academia


• Ingreso de un matemático en una Real Academia de Ingreso de un matemático en una Real Academia de Medicina y CirugíaMedicina y Cirugía


• Ingreso de un matemático en una Real Academia de Ingreso de un matemático en una Real Academia de Medicina y CirugíaMedicina y Cirugía

• The Society of Mathematical BilogyThe Society of Mathematical Bilogy

• International Society for Computational BiologyInternational Society for Computational Biology

• European Society for Math. and Theoretical BiologyEuropean Society for Math. and Theoretical Biology

RecursosRecursos

RecursosRecursosProyectos ConsoliderProyectos Consolider


- i-math- i-math


- i-math- i-math

- Aquagenomics- Aquagenomics

RecursosRecursosCESGACESGA


C2SRCC2SRC


C2SRC: C2SRC: CESGA Computational Scientific CESGA Computational Scientific Research CenterResearch Center


C2SRCC2SRC

IISIIS


C2SRCC2SRC

IIS: IIS: Instituto de Investigaciones SanitariasInstituto de Investigaciones Sanitarias


C2SRCC2SRC

IISIIS

IEMathIEMath


C2SRCC2SRC

IISIIS

IEMath: IEMath: Instituto Español de MatemáticasInstituto Español de Matemáticas


C2SRCC2SRC

IISIIS

IEMathIEMath

RecursosRecursos

Ministerio de Ciencia e InnovaciónMinisterio de Ciencia e Innovación

RecursosRecursos


Futura Ley de la CienciaFutura Ley de la Ciencia

RecursosRecursos


Futura Ley de la CienciaFutura Ley de la Ciencia

Comité de 25 expertosComité de 25 expertos

María José Alonso, Claudio Aranzadi, Enric María José Alonso, Claudio Aranzadi, Enric Banda, Avelino Corma, José Luis de Banda, Avelino Corma, José Luis de Miguel, José Domínguez, Carmen Eibe, Miguel, José Domínguez, Carmen Eibe, Txomin García, Josefina Gómez, Philippe Txomin García, Josefina Gómez, Philippe Laredo, Gonzalo León, Francisco Laredo, Gonzalo León, Francisco Marcellán, Francisco Marín, José Luis Marcellán, Francisco Marín, José Luis Martínez, Andréu Mas Colell, Joan Martínez, Andréu Mas Colell, Joan Massagué, José Massaguer, Emilio Massagué, José Massaguer, Emilio Méndez, Juan Mulet, Carmen Muñoz, Méndez, Juan Mulet, Carmen Muñoz, Emilio Muñoz, José María Palacios, Juan Emilio Muñoz, José María Palacios, Juan Rojo, Luis Sanz, Jesús SebastiánRojo, Luis Sanz, Jesús Sebastián

[email protected]@usc.es

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