Descubrimiento de información y minería de datos para la toma de decisiones en Biotecnología

En la actualidad la información es uno de los elementos de mayor valor agregado, más cuando es expresión novedosa y útil que permite acelerar el proceso de toma de decisiones o aumentar el conocimiento sobre determinados elementos. Los volúmenes de información que se generan en forma permanente (por ej. en el ámbito hospitalario, experimento genómicos, epidimeológicos, etc.) están creciendo considerablemente. El análisis y procesos diagnósticos exitosos implican la utilización de un número cada vez mayor de variables a asociar. Por otra parte, el formato digital está reemplazando cada vez más el papel en todos los ambientes, desde el empresarial hasta el de salud, pasando indudablemente por el de los experimentos científicos, particularmente los experimentos genéticos. Estos procesos de recolección o generación de información producen volúmenes tales que superan las capacidades humanas para analizarlas. Esta limitación se debe a varios factores, entre los que podemos mencionar, la disponibilidad en tiempo y la incapacidad de relacionar grandes volúmenes con eventos y una gran cantidad de variables. Entonces ¿Qué hacer con toda la información disponible? ¿Cómo extraer conocimiento de dicha información? El Descubrimiento de Información en Bases de Datos (DIBD) y las técnicas de Minería de Datos (MD) (entre las que podemos mencionar aquellas provenientes del campo de la Inteligencia Artificial, tales como los modelos Neuronales Artificiales) son metodologías asociadas, tendientes a resolver los problemas de la extracción de información novel y útil sobre un conjunto de datos y/o señales biomédicas. Este proyecto trata sobre el desarrollo y aplicación de metodologías de análisis de datos para el descubrimiento de información en bases de datos biológicas y biomédicas, tendientes a mejorar y/o desarrollar nuevas técnicas de diagnóstico, como también para el análisis de señales e información biomédica.

Redes de datos inalámbricas y dispositivos de transmisión de datos por radio frecuencia

La etapa del proyecto para este año consiste en la aplicación concreta de los conocimientos adquiridos. La principal aplicación es la implementación del sistema en la Clínica Reina Fabiola, en el servicio médico que se definirá con las autoridades de la misma. Se continuará trabajando en el diseño de la antena y en la etapa de RF en el Chip Pasivo, que se está desarrollado en conjunto con el equipo de Microelectrónica y en la etapa del transmisor “Reader”. Además se continúa con la investigación en circuitos y dispositivos de Alta Frecuencia, para ser aplicados en sistemas de telecomunicaciones y generar conocimientos para ser transferidos a las distintas cátedras relacionadas con el proyecto. Se establecieron las pautas con la Facultad de Ciencias Agropecuarias para desarrollar una aplicación de trazabilidad de ganado utilizando chips pasivos.

Aplicación de redes de datos inalámbricas al control del medio ambiente que afecta aspectos fisiológicos y productivos de cultivos ornamentales

Este proyecto interdisciplinario consiste en la implementación y aplicación de una red inalámbrica sobre el manejo intensivo del medio-ambiente en cultivos ornamentales. La especie elegida para la puesta a punto de la técnica es el Lilium spp. La red inalámbrica para la transmisión de datos digitales se instalará en un ambiente de invernadero automatizado donde dispositivos inalámbricos se integrarán en una red inteligente para la transmisión de datos por radio frecuencia. Además se podrá vizualizar por Internet. Con el proyecto se pretende el estudio y caracterización del ambiente para una posterior actuación sobre el mismo. Con esto se espera dar respuesta a la influencia sobre la fisiología de la floración en un esquema de producción eficiente de cultivos ornamentales (para flor de corte y/o cultivo en maceta) en nuestra provincia de Córdoba, con la transferencia tecnológica correspondiente al sector productivo.

Desarrollo de un sistema de vigilancia tecnológica especializado en Biotecnología

La Vigilancia Tecnológica es un proceso sistemático de captación y análisis de información científico-tecnológica que sirve de apoyo en los procesos de toma de decisiones, en especial en las empresas de base tecnológica y en las instituciones de investigación y desarrollo. A través de los estudios de Vigilancia Tecnológica, se detectan fuentes de información esenciales para hacer frente a las decisiones tecnológicas, se extrae información relevante sobre tendencias tecnológicas, novedades, invenciones, potenciales socios o competidores, aplicaciones tecnológicas emergentes, a la vez que se contemplan aspectos regulatorios y de mercado que pueden condicionar el éxito de una innovación tecnológica. Toda esta información codificada y analizada brinda a un gestor, ya sea una empresa o institución científica, la posibilidad de trazar planes y formular estrategias tecnológicas, minimizando la incertidumbre. Este proyecto se propone desarrollar un sistema de vigilancia tecnológica, especializado en biotecnología, que permita realizar de forma sistemática la captura, el análisis, la difusión y la explotación de las informaciones técnicas útiles para el desarrollo y el crecimiento de las empresas de biotecnología en la provincia de Córdoba. Se partirá del análisis de los recursos disponibles en el sistema de innovación de la provincia de Córdoba (bases de datos, red de bibliotecas, servicios de documentación bibliográfica, etc.) y se determinarán los recursos específicos que son necesarios incorporar o desarrollar para poner en marcha el sistema. El diseño del sistema, basado en las aplicaciones informáticas disponibles y en las que se desarrollen en forma específica, pondrá a disposición de las instituciones científicas y de las empresas participantes la información analizada y estructurada. Como complemento se desarrollará un servicio de alertas sobre noticias de biotecnología, nuevos productos y tecnologías, novedades legislativas, ayudas y subvenciones, proyectos en desarrollo, etc. Como base del sistema se creará y se mantendrá una biblioteca on-line, donde se clasificarán y actualizarán las novedades tecnológicas, documentos clave y prospectivos, ofertas y demandas tecnológicas, eventos, boletines, etc. Como productos de este proyecto se dispondrá, además del diseño completo del sistema, de un portal básico que permitirá iniciar las actividades búsqueda, captura y de difusión. Se elaborará un documento final que expondrá, como resultados de la investigación realizada, las características del sistema, los recursos disponibles, los que deben ser adquiridos y/o desarrollados y que superan las posibilidades presupuestarias del propio proyecto.

Minería de Datos en Bio-Ciencias

El campo de las Bio-Ciencias está en pleno desarrollo y expansión. La variedad de tecnologías disponibles y aplicaciones están generando una cantidad abrumadora de datos que necesitan de protocolos, conceptos y métodos que permitan un análisis uniforme y asequible. Otra característica distintiva de estos ámbitos es su condición multidisciplinaria, donde interactúan (y cada vez más) disciplinas como la biología, la matemática, la estadística, la informática, la inteligencia artificial, etc. por lo que cualquier esfuerzo tendiente a aumentar el nivel de comunicación y entendimiento entre las disciplinas redundará en beneficios. La Minería de Datos, concepto que aglutina una variedad de metodologías analíticas, proporciona un marco conceptual y metodológico para el abordaje del análisis de datos y señales de distintas disciplinas. Sin embargo, cada campo de aplicación presenta desafíos específicos que deben ser abordados particularmente desde la racionalización de conceptos específicos del ámbito. La multidisiplinaridad es particularmente importante en aplicaciones biomédicas y biotecnológicas, donde se modelan fenómenos biológicos y se desarrollan métodos analíticos para generar nuevas estrategias diagnósticas, predictivas a partir de los datos recogidos. En este proyecto se integrarán las experiencias y criterios de distintas disciplinas que están involucradas en el desarrollo experimental en bio-ciencias, desde la biología molecular y la bioingeniería hasta la bioinformática y la estadística. La finalidad es elaborar protocolos que permitan extraer conocimiento en problemas biotecnológicos (particularmente experimentos genómicos) que se basan en la investigación sólida de los procedimientos estadísticos / bioinformáticos relevante para el manejo de datos experimentales. EL objetivo general de este proyecto es contribuir a la instauración de un Proceso Unificado de Análisis en Biotecnología generando conocimiento que permita el desarrollo de nuevas metodologías de análisis, con especial énfasis en métodos lineales y no-lineales de clasificación / predicción. La comprensión y estandarización de los requerimientos y etapas de experimentos en bio-ciencias es imprescindible para el éxito de proyectos biotecnológicos / biomédicos.

Propuesta para la planificación y gestión integrada de los recursos hídricos del NE de la Provincia de Córdoba, Argentina (Red Pictor 2)

Relevamiento y estudio de aspectos relacionados con el conjunto hídrico, ecológico y paisajístico asociado con la Laguna de Mar Chiquita, y una propuesta de Plan Director integrado que permita lograr un funcionamiento sustentable del sistema. Abarcará la recopilación de antecedentes sobre variaciones en los regímenes hidrológicos de la laguna y sus tributarios, junto con las variaciones en calidad de agua y sus consecuencias sobre el ecosistema dependiente. Se utilizará la información disponible en bases de datos de organismos públicos, y a partir de trabajos anteriores del grupo de investigadores involucrados, sobre caudales, calidad de agua, recursos en flora, fauna, paisaje, y sus variaciones en función de los cambios hidrológicos, climáticos, o por efecto de contaminación del medio. Se realizarán también estudios exploratorios para identificar factores de riesgo y cambios evidentes o inminentes en los ecosistemas causados por mal uso o contaminación del recurso hídrico. Dichos estudios abarcarán relevamientos, monitoreos planificados y/o verificaciones in situ, con posterior análisis de los datos obtenidos, análisis de muestras de agua y sedimento en la laguna y sus tributarios, evaluación de cambios en comunidades de peces, aves, plantas, paisaje, etc.

Dispositivo de transmisión de datos por radio frecuencia

El proyecto comprende el diseño, implementación, medición y evaluación de un dispositivo de comunicaciones digitales inalámbrica. Este dispositivo podrá ser utilizado como soporte de distintas aplicaciones, como automatización de viviendas, automatización de edificios inteligentes, control y seguimiento de vehículos, control y monitoreo de animales, instrumental médico y otras. La construcción de un transmisor y un receptor de datos por radiofrecuencia, en un único circuito integrado, plantea distintas etapas y para concretarlas se trazaron los siguientes objetivos: • Diseño, implementación y medición de circuitos de transmisión de datos con integrados existentes. • Estudio de las tecnologías y software disponibles para el diseño de los circuitos que constituyen el proyecto. Diseño, simulación, implementación y medición de circuitos realizados con dispositivos discretos.

Redes de datos inalámbricas y dispositivos de transmisión de datos por radio frecuencia

El presente proyecto comprende el diseño, simulación, construcción y puesta en funcionamiento de una red inalámbrica. La plataforma de comunicaciones desarrollada en un proyecto anterior se complementa ahora con la implementación de una red inalámbrica, lo cual va a permitir que los módulos de comunicaciones- tres o más -puedan interactuar entre sí. La realización del proyecto surge de la necesidad de contar con una red inalámbrica que permita cubrir grandes distancias y transmitir a una central los datos de los sensores. La principal característica de cada módulo de comunicaciones es que trabajan como repetidores de las demás, permitiendo comunicar a todos y tener bajo consumo. La implementación de una red inalámbrica mencionada en el párrafo anterior está comprometida como parte del Proyecto PAV2003-0076. En dicho proyecto, el equipo va a continuar con la investigación en circuitos y dispositivos de Alta Frecuencia, para ser aplicados en sistemas de telecomunicaciones.

Bases para la planificación estratégica de Ischilín como modelo de desarrollo microregional

Este trabajo se basa en una planificación estratégica previa de la región Norte de la Provincia de Córdoba, camino de entrada de la conquista española desde el Alto Perú. El área cuenta con un importante patrimonio natural y cultural, pero se encuentra marginada de los circuitos productivos por razones históricas. La propuesta general es la creación del Parque del Norte, reserva provincial de usos múltiples, como parte de la rehabilitación turística con fines de desarrollo sostenible enfocada hacia la protección del patrimonio. En este caso se abordará la localidad de Ischilín, cuya arquitectura y tejido de conjunto casi intacto, delimitado por un paisaje circundante, son un testimonio del pasado. A fin de evitar cambios de uso del suelo violentos, urbanos y rurales, que provoquen intervenciones que hagan peligrar el patrimonio y la identidad es necesario planificar su desarrollo en forma sustentable. - Objetivo: Fomentar el desarrollo para mejorar la calidad de vida, a través de la puesta en valor de su patrimonio cultural y el manejo sustentable de los recursos naturales, convirtiéndolos en eje de su promoción. - Materiales y Métodos: Relevamiento de datos detallado de los sistemas natural y cultural; Análisis y valoración por sistemas; Diagnóstico y pronóstico de situación; Formulación del Plan Estratégico de Intervención y ordenamiento territorial; Propuestas de normativas transferibles. - Resultados esperados: Aportar las bases ambientales para las acciones a implementar; Planificación de uso del suelo del territorio; Proponer un medio de comprensión e interpretación del territorio que aporte el conocimiento necesario a residentes y visitantes. - Importancia del Proyecto: Las problemáticas que se pretenden solucionar son la falta de conocimiento del patrimonio natural y cultural y los valores que éste posee. La escasa educación y disposición a buscar en el conocimiento los medios para encontrarle posibilidades a la realidad, señalan una de las mayores amenazas y debilidades socioeconómicas de la población. - Pertinencia: Los productos de una planificación producen impacto al llegar a los organismos ejecutores del estado a través de: la difusión de los problemas en la población; sus posibles soluciones; la incorporación del avance del conocimiento en herramientas técnicas tendientes a lograr dichas soluciones. Se pretende aportar la fundamentación científica necesaria para respaldar los lineamientos de la conservación del patrimonio natural y cultural y la identidad del lugar, todo lo cual constituye su riqueza, base de su potencial desarrollo

Influencia de los diferentes tipos de tostados, en el contenido de ocratoxina A, en café (Coffea arabica L.) de Córdoba, Argentina

La siguiente investigación se propone estudiar la relación entre los factores que determinan los distintos tipos de tostado de café (tiempo y temperatura) y el contenido final de ocratoxina A en muestras de granos de café verdes procedentes de Brasil y comercializados en Argentina (en el periodo 2009-2010). Las Ocratoxinas químicamente son un conjunto de siete derivados de la isocumarina unidos por enlace amida a fenilalanina. La OTA incrementa la formación de aductos, induce micronúcleos, intercambio de cromátidas hermanas y mutación génica en S. tiphimurium tras activación metabólica. Está clasificada por las IARC como posiblemente carcinógeno (2B) debido a que induce adenomas renales, carcinomas en rata y ratón, si bien los datos en humanos no son concluyentes

Métodos estadístico-computacionales para la caracterización de patrones de expresión de proteínas en 2D-DIGE

El volumen de datos provenientes de experimentos basados en genómica y poteómica es grande y de estructura compleja. Solo a través de un análisis bioinformático/bioestadístico eficiente es posible identificar y caracterizar perfiles de expresión de genes y proteínas que se expresan en forma diferencial bajo distintas condiciones experimentales (CE). El objetivo principal es extender las capacidades computacionales y analíticos de los softwares disponibles de análisis de este tipo de datos, en especial para aquellos aplicables a datos de electroforésis bidimensional diferencial (2D-DIGE). En DIGE el método estadístico más usado es la prueba t de Student cuya aplicación presupone una única fuente de variación y el cumplimiento de ciertos supuestos distribucionales de los datos (como independencia y homogeneidad de varianzas), los cuales no siempre se cumplen en la práctica, pudiendo conllevar a errores en las estimaciones e inferencias de los efectos de interés. Los modelos Generalizados lineales mixtos (GLMM) permiten no solo incorporar los efectos que, se asume, afectan la variación de la respuesta sino que también modelan estructuras de covarianzas y de correlaciones más afines a las que se presentan en la realidad, liberando del supuesto de independencia y de normalidad. Estos modelos, más complejos en esencia, simplificará el análisis debido a la modelización directa de los datos crudos sin la aplicación de transformaciones para lograr distribuciones más simétricas. Produciendo también a una estimación estadísticamente más eficiente de los efectos presentes y por tanto a una detección más certera de los genes/ proteínas involucrados en procesos biológicos de interés. La característica relevante de esta tecnología es que no se conoce a priori cuáles son las proteínas presentes. Estas son identificadas mediante otras técnicas más costosas una vez que se detectó un conjunto de manchas diferenciales sobre los geles 2DE. Por ende disminuir los falsos positivos es fundamental en la identificación de tales manchas ya que inducen a resultados erróneas y asociaciones biológica ficticias. Esto no solo se logrará mediante el desarrollo de técnicas de normalización que incorporen explícitamente las CE, sino también con el desarrollo de métodos que permitan salirse del supuesto de gaussianidad y evaluar otros supuestos distribucionales más adecuados para este tipo de datos. También, se desarrollarán técnicas de aprendizaje automática que mediante optimización de funciones de costo específicas nos permitan identificar el subconjunto de proteínas con mayor potencialidad diagnóstica. Este proyecto tiene una alta componente estadístico/bioinformática, pero creemos que es el campo de aplicación, es decir la genómica y la proteómica, los que mas se beneficiarán con los resultados esperados. Para tal fin se utilizarán diversas bases de datos de distintos experimentos provistos por distintos centros de investigación nacionales e internacionales