Laura Baumgartner, investigadora del grupo BCN MedTech, vinculado al Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF, ha sido galardonada con el 2022 VPHi Best PhD Tesis Award in In Silico Medicine por su tesis titulada “Digging into Biologically-Driven Injury Mechanisms in the Intervertebral Disc - An Evidence-Based Network Modelling Approach to Estimate Cell Dynamics within Complex Multicellular Systems ".

La investigación la supervisaron los investigadores de la UPF Jérôme Noailly y Miguel Ángel González Ballester y ha recibido financiación del DTIC y de la Sociedad Europea de Biomecánica (Mobility Grant 2018), y contado con el apoyo de importantes proyectos financiados por el Ministerio de Ciencia e Innovación (RYC- 2015-18888) y por la Comisión Europea (Disc4All-MSCA-2020-ITN-ETN 955735). El resultado de la investigación ha aportado una base robusta para una nueva iniciativa de investigación e innovación responsable, llamada D-RISC, promovida junto con la Cátedra QUAES-UPF.

El objetivo del proyecto de investigación doctoral de Laura Baumgartner fue el desarrollo de un nuevo tipo de modelado, basado en técnicas computacionales de biología de sistemas para estimar las respuestas celulares en sistemas multicelulares con entornos complejos de estímulos heterogéneos. Por un lado, las respuestas celulares calculadas se refieren a la disposición de la célula para producir y degradar tejido. Por otro lado, los entornos heterogéneos considerados en el modelado se refieren a que las respuestas celulares resultan de la acción simultanea de grupos de células distintamente expuestos a la influencia de factores pro-inflamatorios, combinada con entornos nutricionales y mecánicos variables. La necesidad de la investigación surgió para entender mejor la dinámica que conduce a la degeneración del disco intervertebral (DIV).

En el marco de la tesis doctoral de Laura Baumgartner, la Metodología PNt ha permitido por primera vez estimar dinámicas celulares en el disco intervertebral, en respuesta a diferentes actividades del ser humano como dormir, caminar o correr

La investigadora afirma que “los resultados de la tesis representan una aproximación novedosa para estimar la dinámica celular, en la que se centra en lo que hace la célula, en lugar de analizar cómo la célula realiza una acción determinada. Admito que la forma de pensar es bastante diferente de otros enfoques de la biología de sistemas”.

La metodología desarrollada consta de varios sub-métodos. Éstos convierten datos experimentales de alto nivel en parámetros matemáticos e integran varias mediciones experimentales en términos de estimulación y respuesta celular, para calcular respuestas celulares en entornos complejos difíciles de reproducir experimentalmente. Este modelado innovador recibe el nombre de Metodología de Redes Paralelas dependientes del tiempo (Metodología PNt). Permite evaluar, por primera vez, factores de riesgo biológico relacionados con historias de cargas mecánicas que pueden contabilizarse en días, meses o años, lo que es difícilmente medible en pacientes.

En el marco de la tesis doctoral de Laura Baumgartner, la Metodología PNt ha permitido por primera vez estimar dinámicas celulares en el disco intervertebral, en respuesta a diferentes actividades del ser humano como dormir, caminar o correr. Ha sido evaluada también frente a su capacidad para reflejar a nivel biológico, algunos aspectos observables de la evolución de discos intervertebrales de astronautas durante una estancia de seis meses en el espacio. De esta manera, esta nueva vía de modelado computacional contribuye a una mejor comprensión de los mecanismos de lesión de origen biológico en trastornos de desarrollo lento de los tejidos y órganos que soportan cargas mecánicas, p.e. como los trastornos reumatológicos.