Es Profesor Asociado de la Facultad de Medicina, Bioquímico, Magíster en Física y Doctor en Ciencias Biomédicas, ha dedicado su trabajo de investigación a resolver problemas de biofísica y de biología teórica, principalmente tratándose de dos tipos de problemas: por una parte, aquellos en que se requiere formular modelos matemáticos de la evolución del estado de un sistema, sea un sistema macroscópico, como el de una epidemia, o uno microscópico, como el de algún modulador intracelular del metabolismo. Por otra parte, aquellos problemas conformados por un número finito de elementos, relacionados entre sí y con distintos grados de orden o desorden. Caben en este tipo ejemplos como las redes neuronales artificiales o el código genético, ambos compuestos por elementos discretos, en el marco de un conjunto de reglas.

Cálculos analíticos en pizarra o en papel, o cálculos numéricos computacionales, son quehaceres frecuentes en el trabajo de este investigado, quien en esta entrevista explica el aporte de las matemáticas a la medicina y las ciencias biomédicas.

 ¿Medicina y matemáticas? ¿En qué espacio se juntan? ¿Con qué finalidad?

Dado que la medicina, aquella científica a la que nos referimos, tiene a la ciencia como uno de sus componentes esenciales, entonces la matemática, como herramienta fundamental de la ciencia, es esencial  para la medicina. Lo anterior no significa que la medicina sea una ciencia, pues, si bien la medicina clínica es cada vez más científica, en el quehacer diario en medicina hay ciertos reparos que la distinguen de la ciencia: el científico tiene afán por conocimientos universales, explicaciones de validez eterna, y busca problemas nuevos, lo que no siempre es así en el ejercicio diario de la medicina. Sin embargo, la matemática va más allá de la ciencia en la medicina: por una parte, permite lidiar con datos y su interpretación, estimando objetivamente el error en las conclusiones. Por ejemplo, todos vimos en el manejo mediático de la pandemia la necesidad de escoger variables adecuadas, bien definidas, y de representar su evolución a través de gráficos que debían orientar finalmente las medidas de salud pública.  Por otra parte, y algo que tiende a pasar desapercibido por los propios entes formadores en la academia, el cultivo permanente de la matemática beneficia directamente nuestra capacidad de razonamiento y de comunicación en modos claro y preciso: razonamiento y lenguaje imbricados (nada nuevo, ¿verdad?). Me sorprenden mucho las críticas negativas simplistas a la formación matemática en las profesiones del área de la salud, con el argumento recurrente y ramplón de “para qué se lo enseñamos si nunca lo van a volver a emplear cuando ejerzan”. Además de responderles con un “¿cómo podríamos saberlo?”, habría que recordarles que al psiquiatra alguna vez le enseñaron a atender un parto, en tanto que nadie le aplicó ese mismo argumento. La debilidad de ese argumento radica en la no diferenciación entre suficiente, necesario y útil, tres conceptos que cualquier estudiante debería ser capaz de diferenciar y aplicar cuanto antes en su vida universitaria. Puede ser que en ocasiones la matemática no sea necesaria (“conozco a un muy buen médico que es pésimo para las matemáticas”), ni suficiente (“de nada me sirvió la matemática para curar al paciente”), pero sí pudo ser útil (“le debo a la matemática gran parte de mi capacidad de razonamiento”). De todos modos, la matemática será necesaria si no se quiere que el analfabetismo matemático cierre puertas a la hora de escoger especialidades o alternativas de formación continua. Podría decir que el germen de las infamias contra la matemática está en asociarla más con la cantidad que con las relaciones entre elementos, y ahí ya tiene usted una de las principales confluencias entre medicina y matemática, pues la causalidad es una de esas relaciones.

¿Cómo explicaría su trabajo?

Si lo analizo en retrospectiva, mi trabajo ha consistido en formularme preguntas de interés biológico o biomédico, las que pueden ser respondidas con modelos matemáticos. Lo que busco es que los modelos sean mecanicistas y no meramente estadísticos, salvo que simplemente me interese lograr una aplicación que contribuya a la solución de un problema de vinculación con el medio, para lo cual es bienvenida la estadística, la ciencia de datos y la inteligencia artificial. Sin embargo, como científico, prefiero ir tras el mecanismo. Como soy bioquímico y a la vez físico, cuando veo la relevancia biomédica de un problema lo veo con total realismo y con expectativas de significación biológica. Al mismo tiempo, siempre lo que hago es con consideración a lo empírico. Es decir, me baso en datos reales y sugiero experimentos cruciales, los que muchas veces se realizan en colaboración con otro grupo de investigadores y puedo analizar. Como ha dicho Lawrence M. Krauss (en “Miedo a la física”), si a uno se le pierden las llaves en un callejón oscuro y hay un poste iluminado, ¿dónde busca uno?, pues en torno al poste. Los modelos matemáticos, al sugerir experimentos nuevos están haciendo que busquemos allí donde hay luz, no a ciegas. La relación entre modelos y experimentos es recíproca, y los resultados de un experimento permiten a su vez mejorar el modelo matemático. Un modelo matemático siempre implicará la abstracción de los detalles irrelevantes, y eso dependerá de aquello que se quiera explicar con el modelo. Sin embargo, frente a nuevos resultados, los modelos son perfectibles, y por eso es que se ha dicho “buscar la simplicidad, pero desconfiar de ella” (North Whitehead).

 ¿Cuáles son las principales dificultades para desarrollar este tipo de investigación?

Trataré de responder la pregunta en un sentido más amplio y no sólo para este tipo de investigación. Las principales dificultades, aparte de las propias limitaciones, está en romper con la continuidad del trabajo por tener que cumplir con otras obligaciones académicas. Cuando el trabajo está avanzado y se ha alcanzado un alto nivel de complejidad, aunque sólo sea por la colección de intentos fallidos, cada vez cuesta más, después de salir del estado de concentración, volver a reasumir la tarea de realizarlo. Es como un cierto dolor en el intelecto que hay que vencer cuando se reasume el trabajo, pero después del cuál el trabajo fluye y el dolor siguiente será el de ir de vuelta al mundo de los compromisos por cumplir.

Ahora bien, para dar una respuesta no tan bizarra, puedo decir que una gran dificultad es hallar coinvestigadores que tengan tiempo y formación adecuada. Afortunadamente, cuento con algunos y yo, además, he podido integrarme como coinvestigador en otros grupos que también me satisfacen. Sin embargo, es común hallar personas que con buenas intenciones y teniendo mucho por aprender ya quisieran comenzar por el paper, siendo que no tienen más tiempo que para algunas pocas reuniones Zoom y en horarios extralaborales difíciles de mantener. Quiero decir que toda disciplina tomada en serio requiere dedicación y renuncia a otras actividades. Yo no creo en el “you can do it” a ultranza. A veces no se puede nomás. Es un gran tema, que pasa por la introspección, la propia honestidad y el manejo adecuado del tiempo. A veces uno sospecha que esos intentos frustrados de algunos terminan en publicaciones con muchos autores que se devuelven el favor con más publicaciones con muchos autores, y se da lo que yo llamo “el mercado secundario de la ciencia”, el que, más que en los valores fundamentales, se basa en la especulación a corto plazo, como ocurre en algunos mercados. Así es que, ahora que lo pienso mejor, uno de los verdaderos peligros de la ciencia actual son esos indicadores de productividad que acaban por conformar una burbuja especulativa, y en los que afortunadamente cada vez menos gente que merece mi respeto cree. Mientras tanto, permanezco atento al fenómeno de cambio de paradigma científico, esperando por ver qué es lo que sigue en cuanto a cómo nos medimos en la comunidad científica. Si lo pensamos, después de todo he respondido la pregunta, porque hay que sortear ese tipo de dificultades para poder relacionarse colaborativamente con quien comparta verdaderamente la pasión.

En sus casi 22 años de investigación en la UDP, ¿qué hallazgos o estudios destacaría? ¿Por qué?

En esta parte seré muy escueto, porque tengo una suerte de lealtad con cada trabajo realizado y no quisiera compararlos precipitadamente, pero al menos tengo algo claro, y es que amo esos papers que han comenzado en una conversación como las de un café. En otro caso, menciono un paper que se basó en un cálculo analítico que me tomó unos dos años. Yo, cada cierto tiempo, si no tenía un lápiz y una hoja, volvía al cálculo cerrando los ojos o en una mirada lejana, mientras la frustración del cálculo me carcomía, hasta que por fin, un buen día, pero como cualquier otro, lo resolví. Después no tenía cómo expresar mi alegría, celebré un poco en redes sociales con el tema, mostrando y rompiendo los cientos de hojas de intentos fallidos (en “historias”, ya no hay registro), pero en el fondo buscaba asimilar mi satisfacción tratando de expresarla, aunque tuve que tragarme lo que no fui capaz de expresar. A veces pienso que ése es el gran logro de la música, que nos presenta emociones sublimes, asimilables, por adelantado, inmerecidas, y que uno con la ciencia sólo quiere llegar adonde la música, en alguna sinfonía, ya lo llevó.

Como se espera otra cosa de mí en esta respuesta, destacaré dos teorías desarrolladas: la de los efectos del orden de los componentes lipídicos de una membrana celular sobre la actividad de enzimas que los metabolizan, porque esta teoría ha permitido resolver paradojas en cuanto efectos aparentemente contradictorios de algunos péptidos sobre la membrana celular (la inspiración vino de los efectos del péptido beta amiloide, de la enfermedad de Alzheimer), y además se ha empleado para explicar casos que no imaginé cuando la formulé. La otra teoría es la que abarca todo lo que hemos hecho en relación con el origen y evolución del código genético (conectarse con un mundo de hace 3.800 millones de años, cuando entonces había caos, estudiando actualmente “números fósiles”, subyacentes en el código genético estándar, es maravilloso). Aprovecho de decir que ambas teorías se han inspirado en esas conversaciones de café.

Acaba de realizar una publicación relacionada con el SARS-Cov-2, ¿qué puede destacar al respecto?

Ese artículo partió desde el primer mes de pandemia, creció en pandemia y tuvo la mala suerte de ver la luz cuando probablemente ya todos querían olvidarse del período traumático de la pandemia (uno mismo). Sólo quisiera decir que define un espacio de colaboración a futuro bien interesante en cuanto a lo interdisciplinario, y es que nos preocupamos de estudiar la vinculación entre las diferencias sociales entre comunas y la eficacia de los regímenes de cuarentenas y distanciamiento social, empleando directamente datos que el Minsal publicaba a diario. Alguien podría querer aplicar el modelo con datos de distintos países o fortalecerlo más en cuanto a aplicación de herramientas de ciencia de datos, todo eso sería muy interesante y nos motivaría aún más a seguir contribuyendo en el tema. Técnicamente, el sistema de ecuaciones diferenciales que empleamos, que resultó de mejoras sobre un modelo previo que vimos publicado para China, tiene pocos grados de libertad y podría combinarse con resultados de otros enfoques, lo que lo hace aún más interesante.

Actualmente, se encuentra trabajando en el FONIS de “Monitoreo y predicción de la epidemia de Sida en Chile…”. ¿De qué manera podría contribuir a disminuir esta epidemia? 

Con el proyecto pretendemos contribuir a la monitorización y predicción del número de nuevos casos de VIH/SIDA en Chile, en base a actividad de búsqueda en Internet por la población. La contribución al manejo de esta epidemia es porque se provee de una herramienta que opera de forma remota y sincrónica. En casos en que haya que planificar gastos asociados en salud, sean estos de campañas preventivas o educativas, de diagnóstico o de intervenciones terapéuticas, puede ser de gran utilidad junto a otras herramientas disponibles. Hasta ahora hemos obtenido resultados importantes y el siguiente año será más que nada un año de perfeccionamiento de la herramienta y de generar recursos de transferencia, como capacitaciones e instructivos, para que el instrumento basado en redes neuronales artificiales continúe mejorándose y siendo aplicado desde cualquier lugar en donde se necesite. Recién estamos poniendo en modo de divulgación nuestros resultados, y en enero de este año deberé dar una charla en formato híbrido sobre este tema.

En general, ¿cómo proyecta su trabajo de investigación? ¿Cuáles son sus anhelos?

Tratándose de mi desempeño como investigador en una Facultad de Medicina, me parece que el desarrollo de más herramientas de inteligencia artificial asociado a problemas epidemiológicos (psiquiátricos, de enfermedades transmisibles, problemas nutricionales, etcétera) va en sintonía con las megatendencias actuales de desarrollo de la medicina digital y la inteligencia artificial. Al respecto, sería muy interesante organizar cursos breves de capacitación orientados a estudiantes y profesionales de la salud, para luego incorporar a algunos en proyectos de investigación. Como se dice en estos casos, el Sol alumbra para todos.

Muy en lo personal, deseo adentrarme en temas científicos que contribuyan a cimentar mi propia filosofía de este mundo. Por ahí en Internet hay un gráfico de frecuencia cardiaca versus esperanza de vida, según distintas especies animales. Puede ser concebido como algo aterrador o hermoso el que cada latido es como un granito que cae de un reloj de arena que no puede escapar de ciertos parámetros. Quiero pasearme con insolencia entre inmensos estantes de libros, en bibliotecas, sabiendo que no sentiré culpa por ver a cuál de esos libros le concederé unos cuántos granitos de arena, mientras que a cientos de miles ninguno; y es que quiero ser un insolente selectivo frente a tanta cosa que se ha escrito. Antes Internet era puro campo, y ahora mírenla cómo está. Quiero decir que mi tiempo es valioso, como el de cualquiera, y no quisiera aventuras sin emociones. Como con la música, que sea como con la música, nada más.

RESEÑA DE LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN (https://orcid.org/0000-0001-8152-1622)
Origen y evolución del código genético; Efecto de la distribución de poros y canales sobre la membrana celular en el flujo de iones o moléculas; Variación de la actividad de enzimas de membrana con el reordenamiento del sustrato sobre su superficie; Modelamiento en espermátidas de la dinámica de calcio y algunas de sus repercusiones en metabolitos energéticos, con posibles implicancias en el desarrollo celular conducente al espermatozoide; Modelamiento de la dinámica epidemiológica del COVID-19 y de la eficacia de las medidas de distanciamiento social y cuarentenas, según el índice de prioridad social de las comunas de Santiago; Aplicación de redes neuronales artificiales a un proyecto de inteligencia artificial y Big Data para monitorizar y predecir el número de nuevos caos mensuales de VIH/SIDA en Chile; y ahora último, Modelamiento del sitio activo de una enzima considerando múltiples sitios de unión precatalíticos.

Cabe destacar, junto a esta gama de líneas de investigación, la contribución regular a la educación integrada en ciencias biomédicas con proyectos adjudicados o publicaciones en revistas especializadas sobre los siguientes temas: redes neuronales artificiales, solubilidad de proteínas, teoría del cáncer asociada al caos y bioinformática, particularmente integrando siempre las ciencias básicas en problemas de biología o biomedicina que las requieren.

Durante este año, el jefe del Laboratorio de Biofísica y Biología Teórica del Centro de Investigación Biomédica dirige un proyecto FONIS de dos años titulado: “Monitoreo y predicción de la epidemia de SIDA en Chile empleando redes neuronales” y ha publicado uno de sus estudios en la revista PeerJ: “Modelling Quarantine Effects on SARS-CoV-2 Epidemiological Dynamics in Chilean Communes and their Relationship with the Social Priority Index”. Más recientemente, ha integrado el equipo de una publicación de un enfoque molecular sobre el sitio activo de una enzima, en la revista Symmetry: “Steady State Kinetics for Enzymes with Multiple Binding Sites Upstream of the Catalytic Site”.