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Uso de aplicaciones bioinoform�ticas en el �rea de salud p�blica en Ecuador y Latinoam�rica

 

Use of bioinformation applications in the public health area in Ecuador and Latin America

 

Uso de aplica��es de bioinoforma na �rea de sa�de p�blica no Equador e na Am�rica Latina

 

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Correspondencia: angel.pin@unesum.edu.ec

Ciencias de la salud

Art�culo de revisi�n

 

*Recibido: 30 de enero de 2021 *Aceptado: 17 de febrero de 2021 * Publicado: 20 de marzo de 2021

                               I.            Magister en Educaci�n Inform�tica, Ingeniero en Computaci�n y Redes, Docente de la Universidad Estatal del Sur de Manab�, Facultad Ciencias de la Salud, Carrera de Laboratorio Cl�nico,� Jipijapa, Ecuador.

                            II.            Estudiante de la Universidad Estatal del Sur de Manab�, Facultad Ciencias de la Salud, Carrera de Laboratorio Cl�nico, Jipijapa, Ecuador.

                         III.            Estudiante de la Universidad Estatal del Sur de Manab�, Facultad Ciencias de la Salud, Carrera de Laboratorio Cl�nico, Jipijapa, Ecuador.

                         IV.            Estudiante de la Universidad Estatal del Sur de Manab�, Facultad Ciencias de la Salud, Carrera de Laboratorio Cl�nico, Jipijapa, Ecuador.

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Resumen

La bioinform�tica comprende investigaciones b�sicas y aplicadas con diferentes enfoques, usando la tecnolog�a y aplicaciones de ciencias biol�gicas como biolog�a molecular; el impulso del hombre por secuenciar las prote�nas, dio sus resultados a inicios del siglo XX, secuenciando la insulina bovina con un total de 51 amino�cidos, este enfoque permite el an�lisis computacional y estad�stico en datos biol�gicos e informaci�n gen�tica. En este contexto el objetivo del estudio es determinar el uso de las aplicaciones bioinform�ticas en el �rea de salud p�blica en Ecuador y Latinoam�rica. La metodolog�a empleada se defini� con la estrategia de b�squeda en funci�n de la localizaci�n de los documentos bibliogr�ficos, incluyendo los art�culos que cumpl�an con los criterios de inclusi�n, adem�s, se utilizaron bases de datos especializadas como PubMed, Elsevier, Lilacs, SciELO, Scopus. Mediante el uso de bases de datos cient�ficas se recopilaron un total de 30 art�culos cient�ficos, se encontr� que el uso de la bioinform�tica en Latinoam�rica es muy utilizado por los ministerios de salud p�blica, siendo su aplicaci�n m�s reciente en la determinaci�n de los genomas del Coronavirus-2019 (SARS-CoV-2) mediante el empleo de herramientas bioinform�tica. Se concluye que la bioinform�tica en el �rea de la salud, es de gran ayuda para poder sistematizar los diferentes resultados que se obtienen en los experimentos del laboratorio, la informaci�n obtenida ayuda a determinar y describir ep�topos adecuados para la obtenci�n de vacunas, adem�s, su uso se aplica de manera internacional, incluyendo Ecuador y a Latinoam�rica.

Palabras clave: Biotecnolog�a; Latinoam�rica; Desarrollo; Salud; Ciencia.

 

Abstract

Bioinformatics comprises basic and applied research with different approaches, using the technology and applications of biological sciences such as molecular biology; Man's drive to sequence proteins gave its results in the early twentieth century, sequencing bovine insulin with a total of 51 amino acids. This approach allows computational and statistical analysis of biological data and genetic information. In this context, the objective of the study is to determine the use of bioinformatics applications in the public health area of Ecuador and Latin America. The methodology used was defined with the search strategy based on the location of the bibliographic documents, including the articles that met the inclusion criteria, in addition, specialized databases such as Pubmed, Elsevier, Lilacs, SciELO, Scopus were used. Through the use of scientific bases, a total of 30 scientific articles were compiled, it was found that the use of bioinformatics in Latin America is widely used by the ministries of public health, being its most recent application in the determination of the genomes of Coronavirus-2019 (SARS-CoV-2) than by bioinformatics. It is concluded that bioinformatics in the health area is of great help to be able to systematize the different results obtained in laboratory experiments, the information obtained helps to determine and describe suitable epitopes for obtaining vaccines, in addition, their use is applied internationally, including Ecuador and Latin America.

Keywords: Biotechnology; Latin America; Development; Health; Science.

 

Resumo

A Bioinform�tica compreende a investiga��o b�sica e aplicada com diferentes abordagens, utilizando a tecnologia e aplica��es das ci�ncias biol�gicas como a biologia molecular; O impulso do homem para sequenciar prote�nas deu seus resultados no in�cio do s�culo 20, sequenciando a insulina bovina com um total de 51 amino�cidos, essa abordagem permite a an�lise computacional e estat�stica de dados biol�gicos e informa��es gen�ticas. Nesse contexto, o objetivo do estudo � determinar o uso de aplica��es de bioinform�tica na �rea de sa�de p�blica no Equador e na Am�rica Latina. A metodologia utilizada foi definida com a estrat�gia de busca baseada na localiza��o dos documentos bibliogr�ficos, incluindo os artigos que atenderam aos crit�rios de inclus�o, al�m disso, foram utilizadas bases de dados especializadas como PubMed, Elsevier, Lilacs, SciELO, Scopus. Por meio da utiliza��o de bases de dados cient�ficas, foram compilados um total de 30 artigos cient�ficos, constatou-se que o uso da bioinform�tica na Am�rica Latina � amplamente utilizado pelos minist�rios da sa�de p�blica, sendo sua aplica��o mais recente na determina��o de genomas de Coronavirus -2019 (SARS-CoV-2) atrav�s do uso de ferramentas de bioinform�tica. Conclui-se que a bioinform�tica na �rea da sa�de � de grande ajuda para poder sistematizar os diferentes resultados obtidos em experimentos laboratoriais, as informa��es obtidas auxiliam na determina��o e descri��o de ep�topos adequados para obten��o de vacinas, al�m disso, seu uso � aplicado internacionalmente, inclusive. Equador e Am�rica Latina.

Palavras-chave: Biotecnologia; Am�rica latina; Desenvolvimento; Sa�de; Ci�ncia.

 

 

Objetivo

Determinar el uso de las aplicaciones bioinform�ticas en el �rea de salud p�blica en Ecuador y Latinoam�rica.

 

Introducci�n

La bioinform�tica, comprende investigaciones b�sicas y aplicadas que integran distintos enfoques derivados de la tecnolog�a y aplicaci�n de las ciencias biol�gicas, tales como biolog�a celular, molecular (1).

La bioinform�tica, como disciplina emergente en las ciencias biom�dicas, surgi� a partir de la explosi�n de informaci�n generada por el Proyecto Genoma Humano y del secuenciamiento de los genomas de otras especies, expresada en t�rminos de secuencias de �cidos nucleicos y de prote�nas, estructuras moleculares tridimensionales, interacciones y v�as metab�licas, entre otros (2).

Durante la d�cada de los 50 del siglo XX, se inici� la carrera por la secuenciaci�n de peque�as mol�culas biol�gicas. El constante impulso del hombre por saber de qu� estamos hechos comenz� en 1956 con la secuenciaci�n de la primera prote�na. De esta forma, Margaret O. Dayhoff describi� la secuencia de la insulina bovina, un peque�o p�ptido de 51 amino�cidos. (3). El t�rmino bioinform�tica ahora es ampliamente reconocido como un campo completo que abarca la biolog�a, la medicina, la inform�tica, las matem�ticas, las estad�sticas y la tecnolog�a de la informaci�n (4).

El uso del enfoque bioinform�tico aplicado a la b�squeda de prote�nas permite un an�lisis eficiente de la informaci�n gen�tica disponible, de hecho, la bioinform�tica es una disciplina amplia que tiene como objetivo la aplicaci�n de tecnolog�as computacionales y estad�sticas para la gesti�n de datos biol�gicos, entre las herramientas que se utilizan se puede mencionar: b�squeda de homolog�as por secuencia, b�squeda de homolog�as por estructura, modelado de prote�nas, acoplamiento molecular o docking, entre otras (5).

El desarrollo de la ingenier�a gen�tica y las tecnolog�as de la informaci�n propiciaron el surgimiento de la Bioinform�tica, como disciplina emergente en las ciencias biom�dicas, a partir de la explosi�n de informaci�n generada por el Proyecto Genoma Humano y del secuenciaci�n de los genomas de otras especies, expresada en t�rminos de secuencias de �cidos nucleicos y de prote�nas, estructuras moleculares tridimensionales, interacciones y v�as metab�licas, entre otros (3)

Las metodolog�as de alto rendimiento utilizadas actualmente, desarrolladas principalmente como consecuencia del proyecto Genoma Humano, est�n generando enormes cantidades de datos en �reas como la gen�mica, los cuales pueden ser procesados gracias a la bioinform�tica, �rea del saber que se encarga de utilizar conocimientos de computaci�n, qu�mica, biolog�a y estad�stica, para el almacenamiento, integraci�n y an�lisis de dichos datos (6).

Hace ya varios a�os, a nivel mundial se ha venido invirtiendo en esta rama de la econom�a con el prop�sito de salir adelante y enfrentar la situaci�n actual de los pa�ses tanto desarrollados como en desarrollo. Siendo aplicada en varios sectores como la agricultura, la salud, la industria, la qu�mica, entre otros sectores de la ciencia y la tecnolog�a, debido a su grado de seguridad y eficiencia. (7)

 

Materiales y m�todos

Para la ejecuci�n del presente trabajo se ha utilizado como m�todo de levantamiento y b�squeda de informaci�n, se aplic� el dise�o documental para realizar la investigaci�n, con la recopilaci�n y an�lisis de los art�culos cient�ficos y de las bases de datos relacionados con el tema del estudio, se consideraron 30 art�culos de revistas, publicaciones, documentos o trabajos publicados, seleccionando la informaci�n de los documentos y sitios web de fuentes confiables como PubMed, Elsevier, Lilacs, SciELO, Scopus, entre otros, permitiendo analizar informaci�n reciente y actualizada.

Con base a resultados de la b�squeda realizada en las fuentes, se acuerda que la selecci�n del art�culo cumple al menos uno de los siguientes criterios: que contenga informaci�n sobre al uso de aplicaciones bioinform�ticas en el �rea de salud Publica en Ecuador y Am�rica Latina, el art�culo original o el resumen del art�culo original, ingl�s, espa�ol, t�tulo o resumen, y palabras como criterio de inclusi�n. Se seleccionan los a�os 2015 a 2020. Se incluyeron art�culos, y documentos que contengan informaci�n actualizada acerca del tema. Se excluyeron aquellos documentos que contengan informaci�n desactualizada, err�nea, estudios no relacionados con la tem�tica y publicaciones con periodos de tiempo mayor a los �ltimos 5 a�os y que no pertenecieran a revistas como art�culos de reflexi�n y cartas al editor. La selecci�n final de los referentes bibliogr�ficos identificados como los m�s representativos y de su mayor calidad fue realizada por los autores.

 

Desarrollo

La ciencia de la bioinform�tica emerge en la actualidad, dentro de esta era post-gen�mica; sin embargo, de ninguna manera, es una ciencia nueva (8).

La inform�tica en salud es la disciplina que estudia c�mo se crea y se moldea la transformaci�n de datos , y c�mo �sta se comparte y se aplica en las diferentes �reas de la salud, entendidas �stas a un nivel multidisciplinar que incorpora las ciencias informacionales y las computacionales, pero tambi�n las ciencias sociales, cognitivas, administrativas y estad�sticas, tomando como sustrato informaci�n de m�ltiples niveles, desde lo molecular hasta lo poblacional, pasando por la informaci�n cl�nica individual de una persona (9).

Desde la introducci�n de la tecnolog�a de la informaci�n en la investigaci�n biol�gica han surgido una gran cantidad de herramientas computacionales y bases de datos que han contribuido con importantes avances cient�ficos. En este sentido, el advenimiento de las tecnolog�as de secuenciaci�n de alto rendimiento ha estimulado el desarrollo de herramientas anal�ticas espec�ficas en bioinform�tica gen�mica y requerido la implementaci�n de flujos de trabajos altamente sofisticados. En la �ltima d�cada, la noci�n de �datos biol�gicos� ha cambiado en magnitud y complejidad, desde un conjunto de cientos a conjuntos de millones de entidades, este aumento exponencial en el volumen de datos biol�gicos ha estimulado el desarrollo de un n�mero cada vez mayor de herramientas bioinform�ticas (4).

La bioinform�tica constituye el conjunto de m�todos matem�ticos, estad�sticos y computacionales que se utilizan para solucionar problemas biol�gicos usado secuencias de ADN, amino�cidos y la informaci�n relacionada (10). Es un campo novedoso que soporta parte de la investigaci�n biol�gica dirigida a la identificaci�n de variantes g�nicas que pueden ser descubiertas desde los estudios de genomas completos. Basados en esta motivaci�n se presenta el panorama general de los aportes principales de la bioinform�tica en el desarrollo del secuenciamiento del primer genoma humano. Adicionalmente se resumen los principales avances en c�mputo desarrollados para responder a las demandas requeridas por los m�todos de secuenciamiento de �ltima generaci�n para lograr re secuenciar un genoma humano. Finalmente se introducen algunos de los nuevos retos que deben asumirse para aplicar la gen�mica personalizada en el desarrollo de la medicina (11).

El desarrollo de la ingenier�a gen�tica y las tecnolog�as de la informaci�n propiciaron el surgimiento de la Bioinform�tica, como disciplina emergente en las ciencias biom�dicas, a partir de la explosi�n de informaci�n generada por el Proyecto Genoma Humano y de la secuenciaci�n de los genomas de otras especies, expresada en t�rminos de secuencias de �cidos nucleicos y de prote�nas, estructuras moleculares tridimensionales, interacciones y v�as metab�licas, entre otros (12).

Existen nuevas herramientas tecnol�gicas que est�n siendo adoptada en el laboratorio cl�nico, es el caso de la secuenciaci�n masiva (Next Generation Sequencing, NGS), un m�todo de secuenciaci�n simult�nea de millones de fragmentos de ADN (o ADN complementario) con capacidad de analizar varios genes o regiones g�nicas en un �nico ensayo, la cual est� siendo adoptada r�pidamente en el laboratorio cl�nico debido a su capacidad de analizar varios genes o regiones g�nicas en un �nico ensayo a diferencia de los m�todos tradicionales (13).

 

Bioinform�tica Cl�nica

No cabe duda de que, a partir de los avances tecnol�gicos, los avances de la bioinform�tica en el desarrollo de la gen�tica y las ciencias de la salud han hecho que se estudie la posibilidad de secuencias y estructuras de prote�nas, genes (mutaciones, polimorfismos, comparaciones de secuencias...) y el desarrollo de la tecnolog�a de espectrometr�a de masas y microarrays. Los dos �ltimos se utilizan para el an�lisis sistem�tico de la expresi�n g�nica y la detecci�n de interacciones prote�na-prote�na. Toda esta informaci�n se puede acceder a trav�s de Internet, que ha cambiado la base de datos y su m�todo de acceso, y deber�a permitir que la bioinform�tica cl�nica la aplique a la pr�ctica m�dica a trav�s de un nuevo m�todo de tratamiento de enfermedades llamado medicina personalizada (14).

Se puede entender del contenido anterior que la bioinform�tica cl�nica es la aplicaci�n de la bioinform�tica en diferentes campos y aspectos de la investigaci�n biom�dica y la pr�ctica cl�nica. Por lo tanto, en t�rminos de mejora de la salud y prevenci�n de enfermedades, se espera que el uso de la tecnolog�a de microarrays tenga un gran impacto cuando los problemas m�s importantes puedan resolverse en el an�lisis estad�stico y la interpretaci�n de resultados y posterior consolidaci�n. Estos resultados son manifestaciones rutinarias en la historia cl�nica (15).

 

Herramientas bioinform�ticas para el an�lisis de secuencias

Los avances en la tecnolog�a de secuenciaci�n de �cidos nucleicos han incrementado considerablemente la cantidad de datos generados a partir de estudios gen�micos completos o regionales, estos datos deben ser analizados mediante herramientas computacionales enfocadas en las ciencias biol�gicas, reevaluando as� el alcance de la bioinform�tica. Los Institutos Nacionales de Salud (NIH) definen la bioinform�tica como la investigaci�n, el desarrollo o la aplicaci�n de herramientas inform�ticas con el prop�sito de difundir el uso de datos biol�gicos, m�dicos, conductuales o de salud, incluidos los utilizados para obtener, almacenar, organizar y archivar, Herramientas para analizar y visualizar los datos. Por tanto, la bioinform�tica es fundamental para la gesti�n de datos en la biolog�a moderna. El an�lisis de secuencias incluye b�squeda en bases de datos, alineaci�n de secuencias, descubrimiento de motivos y patrones en prote�nas, predicci�n de genes y regiones promotoras, regulaci�n, reconstrucci�n de relaciones evolutivas, ensamblaje y comparaci�n del genoma. Es por lo que existen varias bases de datos biol�gicas y herramientas gratuitas que le permiten buscar, visualizar, editar y analizar secuencias de nucle�tidos y amino�cidos (16).

Una base de datos es un archivo computarizado que se utiliza para almacenar y organizar informaci�n en registros estructurados, por lo que se puede recuperar f�cilmente a trav�s de diferentes criterios de b�squeda. Para recuperar la informaci�n registrada (tambi�n llamada entrada), el usuario especifica una pieza espec�fica de informaci�n, con la cual se puede recuperar el registro completo de datos (17).

La bioinform�tica juega un papel central en muchos campos de la investigaci�n biol�gica, como la gen�mica, especialmente la secuenciaci�n del genoma, el mapeo del genoma, la anotaci�n y la comparaci�n. Para la prote�mica, esto es fundamental, ya que puede analizar secuencias de prote�nas para determinar motivos funcionales, determinar estructura de prote�nas, interacciones prote�na-prote�na, etc. Asimismo, permite el descubrimiento de marcadores moleculares, como los polimorfismos de nucle�tido �nico (SNP), y forma parte de la investigaci�n evolutiva y filogen�tica (18).

La versatilidad de la bioinform�tica permite que se utilice para el dise�o de nuevos f�rmacos y an�lisis forense en la actualidad. En lo que respecta al dise�o de nuevos f�rmacos, el estudio de las interacciones prote�na-ligando proporciona una base para identificar nuevos sitios de acci�n de los f�rmacos sint�ticos. De manera similar, comprender la estructura tridimensional de las prote�nas permite dise�ar mol�culas con alta especificidad y afinidad que puedan unirse a los receptores (17).

Los sistemas bioinform�ticos se utilizan para la recopilaci�n de datos en las ciencias biom�dicas; crear programas para visualizar datos y controlar reactivos y otros materiales; generar y ensamblar secuencias de genes; formular an�lisis de datos y programas de secuencias gen�ticas; predicci�n de la estructura de prote�nas; generar para la integraci�n y Paquetes de software para la confecci�n de mapas gen�ticos, programas de clasificaci�n y comparaci�n y tecnolog�a de inteligencia artificial; gesti�n de datos en bases de datos dedicadas y su distribuci�n a trav�s de redes de comunicaci�n. Seg�n los resultados obtenidos del an�lisis de Medline, las principales aplicaciones de esta asignatura son: gesti�n de datos de laboratorio, automatizaci�n de experimentos, ensamblaje de secuencias continuas, predicci�n de dominios funcionales en secuencias de genes, alineaci�n de secuencias, b�squeda en bases de datos estructurales, determinaci�n y predicci�n Estructura molecular, evoluci�n molecular y �rbol filogen�tico (19).

La bioinform�tica como instrumento t�cnico requiere datos como informaci�n de secuencias, bases de datos y herramientas de an�lisis. Las bases de datos se construyen a partir de datos obtenidos experimentalmente en el laboratorio (8). La uni�n entre la gen�mica y la bioinform�tica se consolido con programas basados en software para manejar, procesar, comparar, analizar y graficar secuencias de ADN, ARN y prote�nas, para que todos estos datos adquieran un significado biol�gico (20).

 

Bioinform�tica en Latinoam�rica

Uno de los usos de la bioinform�tica no solo en Latinoam�rica, sino a escala mundial en una crisis sanitaria que ha alterado a toda la poblaci�n, una de las funciones m�s importantes ha sido la caracterizaci�n de los genomas del Coronavirus-2019 (SARS-CoV-2) es de vital importancia en la pandemia, ya que la informaci�n gen�mica obtenida ayuda a determinar� y describir ep�topos adecuados para la obtenci�n de vacunas, adem�s de que esta misma informaci�n gen�mica es utilizada tambi�n en vigilancia y epidemiologia molecular para encontrar el origen del virus (21).

 

 

 

Conclusi�n

Si bien, a�n faltan m�s estudios para poder determinar la relaci�n entre la bioinform�tica en Ecuador y Latinoam�rica, su uso es muy �til a la hora de poder automatizar y sistematizar el genoma de alg�n pat�geno. En la actualidad gracias a la bioinform�tica se pudo determinar mucho m�s r�pido el genoma del SARS-CoV-2, esto hace que su uso sea de gran impacto, desde sus inicios en el siglo XX, su objetivo no ha cambiado mucho, siendo su adaptaci�n por las nuevas tecnolog�as que surgen cada momento su mayor problema, debido a las capacitaciones continuas que se debe de recibir para poder tener un control control de la bioinform�tica. Se hace llamado de atenci�n a seguir recopilando informaci�n cient�fica y aportar de esta manera al avance de la bioinform�tica en el Pa�s.

 

Referencias

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2.             Barrera D. Bioinform�tica: una brecha en la formaci�n en el Sistema Nacional de Salud. Educaci�n M�dica Superior. 2016; 26(1).

3.             Gonzalez A. La bioinform�tica en las especialidades biom�dicas. Revista Cubana de Reumatolog�a. 2017; 19(3).

4.             Canzoneri R. Gen�mica y bioinform�tica como pilares de la medicina de precisi�n en oncolog�a. Medicina. 2019; 79(6/1).

5.             Poveda A, Parra C. Identificaci�n de prote�nas de DNA Replication Checkpoint en Tripanosom�tidos, utilizando herramientas de bioinform�tica y modelado tridimensional. 2018..

6.             Barreto E. En la frontera del an�lisis de datos moleculares. Revista Colombiana de Biotecnolog�a. 2017;: p. 23-26.

7.             Rodr�guez V, Cabrera EC. Desarrollo de la biotecnolog�a en algunos pa�ses. Junio 2018..

8.             Cabeza J. Aplicaciones bioinform�ticas Origen de la bioinform�tica. Pueblo continente. 2018; 28(2): p. 373-277.

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10.         D�az S. Facultad de Tecnolog�a de la Salud. 2020 Julio-Septiembre; 11(3).

11.         Bermudez I. Aplicaciones De La Bioinform�tica En La Medicina: El Genoma Humano. �C�mo Podemos Ver Tanto Detalle? Acta biol. Colomb. 2016; 21(1).

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13.         Perez D. Bioinform� ca en el laboratorio cl�nico. 2018 Octubre.

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16.         Gonz�lez L, Castillo P, Angiolillo R , Fern�ndez S , Rojas A. Herramientas bioinform�ticas para el an�lisis de secuencias en el Instituto Nacional de Higiene. Revista del Instituto Nacional de Higiene Rafael Rangel. 2016 Diciembre; 47(1-2).

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� 2020 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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