El grupo de investigación en Biología Matemática y Computacional (BIOMAC) de la Universidad de los Andes inició actividades en el año 2010 y ha graduado dos estudiantes doctorales y más de 10 estudiantes de maestría. En este grupo aplicamos herramientas matemáticas y computacionales para modelar sistemas biológicos y afines, por medio de simulaciones de modelos que permiten entender y reproducir comportamientos observados e hipotéticos.

Realizamos nuestra investigación con base en sistemas dinámicos y capturamos los cambios de variables a través de sistemas de ecuaciones diferenciales, sistemas determinísticos o probabilísticos y sistemas estocásticos. La parametrización de los modelos para nuestros proyectos, se lleva a cabo por medio de trabajo de campo, en el laboratorio o basados en la literatura. Gracias a estos modelos, es posible entender los procesos detrás de procesos complejos que involucran variables biológicas, médicas y sociales: Los modelos y la toma de datos campo son el laboratorio en el BIOMAC.

El grupo trabaja en tres frentes principales: i) eco-epidemiología ii) fisiología matemática y iii) modelado de eventos de atención en salud.

  1. Eco-epidemiología: se desarrollan trabajos de investigación en la dinámica del envenenamiento por mordeduras de serpiente y de transmisión de enfermedades infecciosas como el Chagas, Leishmaniasis y Dengue en Colombia.
  2. Fisiología matemática: se desarrollan trabajos en neurociencias computacionales y modelación matemática de los sistemas cardiovascular y respiratorio.
  3. Modelado de eventos en salud: se trabaja en modelos de mejoramiento de la dinámica de atención en urgencias y asignación de órganos para trasplante.

Estos y otros proyectos son recibidos y apoyados en este grupo ¡bienvenidos!.

juan manuel cordovez


Juan M. Cordovez, PhD

Director del Grupo

jose ricardo arteaga


José R. Arteaga, PhD

Profesor Asociado

camilo sanabria


Camilo Sanabria, PhD

Profesor Asociado

carlos andres bravo


Carlos A. Bravo, MSc

Estudiante de Doctorado

christian alexander guevara


Christian Guevara, BSc

Estudiante de Maestría Ingeniería Biomédica

simon gamboa


Simón Gamboa, BSc

Estudiante de Maestría Ingeniería Biomédica

maria cristina rojas


María C. Rojas, BSc

Estudiante de Maestría Ingeniería Biomédica

william alfonso cruz


William A. Cruz, MD

Estudiante de Maestría Ingeniería Biomédica

jaime enrique cascante


Jaime E. Cascante

Estudiante de Maestría Ingeniería Biomédica

isabel sofia alvarez


Isabel S. Álvarez

Estudiante de Pregrado Ingeniería Biomédica

felipe giron


Felipe Girón, MD

Ex-Alumno

alejandro pizano


Alejandro Pizano, MD

Ex-Alumno

paola calvachi


Paola Calvachi, MD

Ex-Alumna

carolina quintero


Carolina Quintero, PhD

Ex-Alumna

2019

publicacionBravo-Vega CA, Cordovez JM, Renjifo-Ibáñez C, Santos-Vega M, Sasa M (2019) Estimating snakebite incidence from mathematical models: A test in Costa Rica. PLoS Negl Trop Dis 13(12): e0007914. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0007914

 

publicacion Erazo, D., Gottdenker, N., González, C., Guhl, F., Cuellar, M., & Kieran, T. et al. (2019). Generalist host species drive Trypanosoma cruzi vector infection in oil palm plantations in the Orinoco region, Colombia. Parasites & Vectors12(1). doi: 10.1186/s13071-019-3519-3.

 

publicacion Pizano, A., Calvachi, P., Girón, F., & Cordovéz, J. (2019). Ventilation-perfusion ratio: A Mathematical Approach for Gas Exchange in the Lungs. The FASEB Journal, 33(1).

 

publicacion Calvachi, P., Pizano, A., Girón, F., & Cordovéz, J. (2019). Effect of systemic pressure on kidney perfusion rate: insights from a mathematical model. The FASEB Journal, 33(1).

2018

publicacion Arango, FG., Umana, AP., Prieto, PC., & Cordovéz, JM. (2018). A Mathematical Model for the Population Dynamics of Intestinal Microbiota: Obese Versus Healthy Gastrointestinal Tract. The FASEB Journal, 32(1).

 

publicacion Calvachi, P., Pizano, A., Girón, F., & Cordovéz, J. (2018). Cardiovascular Mathematics: Prevention, Promotion and Treatment. The FASEB Journal, 32(1).

 

publicacion Pizano, A., Calvachi, P., Girón, F., & Cordovéz, J. (2018). A Mathematical Approach for Gas Exchange in the Lungs; Balance Between Ventilation and Perfusion. The FASEB Journal, 32(1).

 

publicacion González, C., León, C., Paz, A., López, M., Molina, G., & Toro, D. et al. (2018). Diversity patterns, Leishmania DNA detection, and bloodmeal identification of Phlebotominae sand flies in villages in northern Colombia. PLOS ONE13(1), e0190686. doi: 10.1371/journal.pone.0190686.

2017

publicacion Quintero, M. C., Putnam, R. W., & Cordovez, J. M. (2017). Theoretical perspectives on central chemosensitivity: CO2/H+-sensitive neurons in the locus coeruleus. PLoS computational biology13(12), e1005853.

 

publicacion Erazo, D., Cordovez, J., Cabrera, C., Calzada, J. E., Saldana, A., & Gottdenker, N. L. (2017). Modelling the influence of host community composition in a sylvatic Trypanosoma cruzi system. Parasitology144(14), 1881-1889.

 

publicacion Giron, F., Pizano, A., Calvachi, P., & Cordovez, J. M. (2017). A Mathematical Model for the Population Dynamics of Intestinal Microbiota: Obese Versus Healthy Gastrointestinal Tract. The FASEB Journal31(1_supplement), lb807-lb807.

 

publicacion Quintero, M. C., & Cordovez, J. M. (2017). Looking for an Efficient and Safe Hyperthermia Therapy: Insights from a Partial Differential Equations Based Model. Differential Equations and Dynamical Systems25(2), 137-150.

2016

publicacion Erazo, D., & Cordovez, J. (2016). Modeling the effects of palm-house proximity on the theoretical risk of Chagas disease transmission in a rural locality of the Orinoco basin, Colombia. Parasites & vectors9(1), 592.

 

publicacion Erazo, D., & Cordovez, J. (2016). The role of light in Chagas disease infection risk in Colombia. Parasites & vectors9(1), 9.

 

publicacion Lemoine, P. D., Cordovez, J. M., Zambrano, J. M., Sarmiento, O. L., Meisel, J. D., Valdivia, J. A., & Zarama, R. (2016). Using agent based modeling to assess the effect of increased Bus Rapid Transit system infrastructure on walking for transportation. Preventive medicine88, 39-45.

 

publicacion Quintero, M. C., Cordovez, J. M., & Putnam, R. (2016). How Inhibition of CO2/H+-sensitive Ionic Currents affects the Firing Rate of a Single-Neuron Model of Central Chemoreceptors?. The FASEB Journal, 30(1_supplement), 772-16.

 

publicacion Lemoine, P. D., Sarmiento, O. L., Pinzón, J. D., Meisel, J. D., Montes, F., Hidalgo, D., ... & Zarama, R. (2016). TransMilenio, a scalable bus rapid transit system for promoting physical activity. Journal of urban health93(2), 256-270.

2015

publicacion Cordovez, J. M., & Guhl, F. (2015). The impact of landscape transformation on the reinfestation rates of Rhodnius prolixus in the Orinoco Region, Colombia. Acta tropica151, 73-79.

 

publicacion Ferro, C., López, M., Fuya, P., Lugo, L., Cordovez, J. M., & González, C. (2015). Spatial distribution of sand fly vectors and eco-epidemiology of cutaneous leishmaniasis transmission in Colombia. PloS one10(10), e0139391.

 

publicacion Rendón, L. M., Guhl, F., Cordovez, J. M., & Erazo, D. (2015). New scenarios of Trypanosoma cruzi transmission in the Orinoco region of Colombia. Memórias do Instituto Oswaldo Cruz110(3), 283-288.

Eco-epidemiología del accidente ofídico en Colombia

El envenenamiento causado por mordeduras de serpiente (Accidente ofídico) es una problemática seria en países tropicales, y afecta principalmente a poblaciones de bajos recursos. El tratamiento existe, y es el suero antiofídico, pero la cobertura en salud pública es baja en países tropicales por su condición de subdesarrollo. Esto hace que el personal médico no esté capacitado en la correcta aplicación del suero, y que incluso el suero no se distribuya en las zonas donde más se necesite. Por esto, es necesario implementar estrategias basadas en la prevención y control del accidente ofídico, que en Colombia deja un saldo de 50 muertos al año y 5000 personas mordidas. Es importante recalcar que estos datos son obtenidos por pacientes que llegan a hospitales, por lo cual no reflejan la realidad en zonas donde las comunidades prefieren usar medicina tradicional por la lejanía de los centros médicos. El principal objetivo del proyecto es el de generar información base sobre el accidente ofídico, como determinar factores de riesgo espaciales y temporales, y generar conocimiento sobre la biología de las serpientes venenosas: para evitar las mordeduras, hay que aprender a convivir. Tras esto, el otro objetivo del proyecto es el de generar modelos predictivos que puedan estimar la totalidad de los casos en Colombia, y monitorear la incidencia temporalmente para poder optimizar la distribución del suero antiofídico en el país.


Bothrops

Figura 1. Bothrops asper es la serpiente que causa la mayoría de mordeduras (~80 %) en Costa Rica y en Colombia. Se le conoce como terciopelo, talla X o mapaná, y se adapta muy bien a la intervención humana.


Mapa accidente ofidico

Figura 2. Distribución estimada para Bothrops asper en Costa Rica, utilizando modelos estadísticos y calibrando con censos de serpientes venenosas realizados en campo.


Modelo accidente ofidico

Figura 3. Regresión lineal entre el modelo propuesto (basado en la distribución estimada para Bothrops asper y en la población humana) para cada cantón de Costa Rica. Se puede ver que el modelo matemático tiene la capacidad de estimar la variación geográfica de la incidencia, por lo cual puede ser utilizado para estimar la incidencia en lugares donde no existan datos de calidad.


Distinciones 

Premio al tercer puesto en mejor presentación oral, IV congreso nacional de zoología, Cartagena, Colombia, 2014.

Primer premio al mejor poster, The international society for ecological modelling global conference, Salzburg, Austria, 2014.


Publicaciones

Bravo-Vega CA, Cordovez JM, Renjifo-Ibáñez C, Santos-Vega M, Sasa M (2019) Estimating snakebite incidence from mathematical models: A test in Costa Rica. PLoS Negl Trop Dis 13(12): e0007914. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0007914


Investigadores

Juan Manuel Cordovez

Profesor Asociado Uniandes


Carlos Bravo

Estudiante de Doctorado Uniandes


Contacto:

Carlos Bravo

Escriba aquí para mayor información sobre el proyecto correo.

Análisis de modelos para la asignación de riñones de donante cadavérico para trasplante

El trasplante de órganos es el tratamiento de elección para el tratamiento de las enfermedades terminales de los órganos, y consiste en el uso de componentes anatómicos de una persona para suplir la necesidad funcional del órgano que falla en el paciente. La asignación de órganos para trasplante a partir de un donante cadavérico - es decir, una persona que ha fallecido, por parada cardiaca o por muerte encefálica - es uno de los elementos de decisión más importantes en el funcionamiento de un programa de trasplante.

En la actualidad, diversos países utilizan diferentes sistemas de asignación, todos basados en criterios comunes, pero que se ajustan a las necesidades de los pacientes en lista de espera y a las características del sistema de salud, con el fin de lograr los mejores resultados y la reducción de los eventos adversos. En Colombia, es el Instituto Nacional de Salud es el órgano encargado de establecer los criterios técnico-científicos de distribución de los componentes anatómicos.

Dada la creciente brecha entre el número de donantes y el número de receptores, es cada vez más importante llevar a cabo una asignación basada en parámetros cuantitativos que reduzca la tasa de eventos como rechazos del injerto, función tardía del injerto y disfunción primaria del injerto, que dan lugar a deterioro funcional de los receptores, perdida del injerto, aumento en los costos en atención en salud, disminución de la vida útil del injerto, requerimiento de retrasplante, entre otras complicaciones.

Por medio de un modelo estocástico basado en agentes, queremos recrear la dinámica de asignación de riñones para trasplante en Bogotá, basados en los datos históricos de esta región, con el fin de asignar pesos a las distintas variables y determinar cuales son los factores fundamentales que pueden modificarse para proponer nuevos esquemas de asignación que puedan reducir la tasa de desenlaces no deseados del trasplante renal.


Bothrops

Figura 1. Modelo de asignación de riñones para trasplante en Bogotá


Investigadores

Juan Manuel Cordovez

Profesor Asociado Uniandes

 

William Cruz Mususú

Estudiante de Maestría Uniandes

 

Contacto

William Cruz Mususú

Escribirle al correo aquí.

Modelo computacional para la simulación y optimización de la Fundación Santa Fe de Bogotá

Este proyecto es un modelo computacional basado en el planteamiento de un modelo de agentes del Departamento de Urgencias de la Fundación Santa Fé de Bogotá (FSFB). El modelo simula el desarrollo del estado de trabajo actual de la FSFB. En este sentido, se realizará un análisis cuantitativo, cualitativo y de procesos del Departamento.

Entre los agentes propuestos para el modelo se deben encontrar: los pacientes, los médicos, el personal de asistencia, entre otros. Así, esperamos obtener estimados de tiempo para los diferentes procesos y subprocesos identificados en el Departamento. Este proyecto es la continuación de un proyecto de tesis de maestría que terminó en un modelo de agentes para estimar el tiempo de atención y diagnóstico del hospital.


Investigadores

Juan Manuel Cordovez

Profesor Asociado Uniandes


Juan Pablo Vargas

Director del Departamento de Urgencias FSFB


William Cruz Mususú

Estudiante de maestría Uniandes


María Cristina Rojas Rivas

Estudiante de maestría Uniandes


Jaime Cascante

Estudiante de maestría Uniandes


Contacto:

William Felipe Valero

Escriba aquí para mayor información sobre el proyecto correo.

Modelo matemático de infección por el virus del mixoma en células cancerosas

La viroterapia oncolítica es una alternativa innovadora a las terapias contra el cáncer más convencionales, que se basa en la capacidad de los virus oncolíticos para atacar y destruir específicamente las células tumorales. Esta terapia puede activar la respuesta inmune innata y adaptativa del cuerpo, logrando la destrucción de las células cancerosas por el sistema inmune.

El virus del mixoma es un poxvirus que infecta conejos europeos, puede replicarse en una variedad de líneas celulares de cáncer humano, por tanto un un candidato ideal para la viroterapia oncolítica. Sin embargo, los mecanismos dinámicos entre el virus y las células cancerosas no se comprenden completamente. Los modelos matemáticos son una herramienta útil para proporcionar información relevante sobre la dinámica que rige la interacción entre las células normales y cancerosas y sus parásitos virales.

En este estudio, las células cancerosas de melanoma murino se infectaron con un virus mixoma que expresa GFP (vMyx GFP) a baja multiplicidad de infección y se tomaron imágenes en un microscopio de fluorescencia cada 30 minutos para determinar las células infectadas. Para comprender el proceso de infección, es decir, la susceptibilidad a las tasas de conversión infectadas y los efectos espaciales del cultivo celular, desarrollamos un modelo matemático parametrizado con los experimentos descritos anteriormente que simula espacialmente explícitamente el proceso de infección. El modelo es una formulación estocástica espacialmente explícita de SI que considera las células cancerosas y las partículas virales. Con el modelo pudimos cuantificar y comprender mejor esta compleja red de interacciones. Esperamos que el modelo contribuya a acelerar el desarrollo de una viroterapia oncolítica funcional y efectiva con el virus mixoma.

Este proyecto se desarrolla en colaboración con el Centro de Inmunoterapia, Vacunología y Viroterapia del Instituto de Biodiseño de Arizona State University (ASU).


Viroterapia1

Figura 1. Cultivo celular de B16f10 de células musculares de células musculares de melanoma.

 

Investigadores:

 

Juan Manuel Cordovez

Profesor Asociado Uniandes

 

Grant McFadden

Profesor ASU

 

Lina Franco

Egresada Uniandes /Investigadora ASU

 

Aura Sofía Ortegón Niño

Estudiante de pregrado Uniandes

 

Contacto:

 

Juan Manuel Cordovez

Escribirle al correo aquí.




Los seminarios del BIOMAC son un espacio que brinda el grupo para que las personas que estén interesadas en nuestros temas de investigación puedan asistir y establecer conexiones con nuestro equipo.

Los seminarios de BIOMAC se realizan en la Universidad de Los Andes todos los miércoles de 12:30 m. a 2 p.m. en el salón W 202. En cada sesión un integrante del grupo socializa los adelantos en su investigación y recibe retroalimentación por parte del equipo.

Para más información escriba a Jaime Cascante, secretario del BIOMAC. Encuentre su correo en este enlace.


seminario biomac

 

International Research Experience for Students

¿Está interesado en experimentar un proyecto de investigación real?

 

International Research Experience for Students (IRES) es un curso intensivo de verano de tres semanas que prepara al estudiante para el razonamiento científico y el desarrollo de herramientas sólidas de prueba de hipótesis. Los participantes reciben mentoría intensiva en sistemas dinámicos, procesos estocásticos, métodos computacionales y modelado, impartidos por los mejores científicos y oradores invitados de todo el mundo.

 
 
 
ires biomedica

Los estudiantes no trabajan solos. Todo, desde la tarea hasta la investigación, existe en un entorno de colaboración con otros participantes, estudiantes de posgrado, estudiantes de posdoctorado y académicos visitantes. La experiencia tiene dos componentes principales: por un lado, la participación en un curso intensivo de 10 días en biología teórica que incluye una introducción a los sistemas dinámicos y la implementación de modelos matemáticos para explorar problemas biológicos y, por el otro, el desarrollo de un proyecto de investigación de alta calidad dirigido por estudiantes de doctorado de la Universidad de Los Andes y la Universidad Estatal de Arizona (ASU, por sus siglas en inglés) en un retiro intensivo en un hotel en Villa de Leyva.

investigación de alta calidad dirigido por estudiantes de doctorado de la Universidad de Los Andes y la Universidad Estatal de Arizona (ASU, por sus siglas en inglés) en un retiro intensivo en un hotel en Villa de Leyva.

Los estudiantes tienen una capacitación intensiva en biología teórica que incluye: sistemas dinámicos, probabilidad, estadística, estimación de parámetros, análisis de sensibilidad y uso de herramientas matemáticas y computacionales para resolver problemas biológicos.

Los estudiantes de orígenes biomédicos, biológicos y matemáticos que están terminando sus estudios de pregrado o estudiantes de maestría son bienvenidos a unirse a la clase.

 

Por el momento están cerradas las inscripciones al curso.

Hay dos formas de hacer parte del grupo:

Asistiendo a los seminarios y participando activamente en las charlas y discusiones

Se espera que los integrantes presenten temas de interés en algún momento durante su asistencia. Para esto, solo deben consultar la programación del seminario y asistir puntualmente a las sesiones. Si es estudiante de una universidad distinta a Uniandes por favor envíe un correo aquí para coordinar el ingreso a la Universidad.

Vinculándose como investigador

En esta categoría nosotros recibimos estudiantes de pregrado, maestría y doctorado. Para esto, es necesario identificar un proyecto en conjunto con el director del grupo y con los otros integrantes del grupo que están participando en algún proyecto relacionado, con el ánimo de articular el trabajo de la forma más armoniosa posible. Personas interesadas pueden enviar un correo aquí explicando su interés en pertenecer al grupo y describiendo brevemente su proyecto.

unase al biomac