Jorge Vélez Valbuena, la estadística en el estudio del genoma humano
Publicado en: 2022-06-13

Jorge Vélez es profesor de Ingeniería Industrial desde 2016.

La ciencia detrás del genoma humano es relativamente nueva. Solo hasta 2003 se logró completar, en un 99,9 % de confiabilidad, la primera secuencia del código genético del ser humano, gracias a lo que se denominó Proyecto del Genoma Humano. Un logro que abrió posibilidades tremendamente interesantes para el avance de la medicina. Ya con la secuencia completa, los esfuerzos se han centrado en hacer un mapa de la variación genética que permita asociar genes específicos con el desarrollo de enfermedades; lo que es, literalmente, “buscar una aguja en pajar”.

Un genoma humano se compone por más de tres mil millones de pares de bases de ADN (representados con las letras A, C, G, T), que contienen entre 20 mil y 25 mil genes. Así que, además de un asunto médico, el proceso de identificar aquellos genes que intervienen para que una persona desarrollo diabetes, cáncer, alzhéimer, entre un largo etcétera, demanda de expertos en el análisis de datos. En esta área, Jorge Iván Vélez, profesor de Ingeniería Industrial de Uninorte y uno de los más citados en Scopus y Google Scholar, ha desarrollado una destacada trayectoria científica que ha aportado para la comprensión de enfermedades como alzhéimer o trastorno por déficit de atención e hiperactividad.

Vélez nació en Medellín, pero creció en Caucasia, un municipio del norte de Antioquia, en donde la vida pasaba más bien en calma, a espaldas del gran mundo y en el que sus ambiciones no llegaban muy alto. En el colegio tuvo un gusto especial por los números, por lo que se graduó con énfasis en matemáticas, y en un taller de bicicletas que tenía su padre descubrió el gusto por armar y desarmar cosas. La ingeniería pintaba como la opción más adecuada. Se decidió por Ingeniería Industrial en la Universidad Nacional sede Medellín. 

Se le conoce como bioinformática a la aplicación de tecnologías computacionales para el análisis de datos biológicos. En el caso del genoma, se requiere de equipos robustos, dado que la secuencia de un paciente puede pesar entre 30 y 100 gigas, dependiendo de la fracción que se quiera estudiar, y el análisis se hace a través de programas especializados, cuyo licenciamiento puede llegar a costar 25 mil dólares al año.


Su destreza con los números le permitió ingresar a un programa de enlace, desde séptimo semestre, para cursar la maestría en Estadística, lo que más tarde incidiría en su perfil profesional. Aunque había probado suerte en la industria como ingeniero, su intención principal era continuar formándose. Durante el tiempo de estudio de la maestría asistió a un seminario sobre bioinformática y genética médica, en el que conoció al médico genetista Mauricio Arcos-Burgos, en ese momento investigador del Instituto Nacional del Genoma Humano (NHGRI, por sus siglas en inglés) de los Estados Unidos; el instituto que lideró el Proyecto del Genoma Humano.

“Me llamó mucho la atención la forma cómo se enlazaba medicina, genética y estadística, y cómo esto podía marcar una diferencia para las personas”, dice el profesor Vélez sobre el primer acercamiento que tuvo con la genética. Ese día, el doctor Arcos-Burgos hizo una presentación sobre la búsqueda, mapeo, clonación de genes y estudios poblacionales, en los cuales se asociaban variantes y fenotipos genéticos a enfermedades complejas, como alzhéimer, labio paladar hendido, epilepsia, déficit de atención, hiperactividad, en las que habían adelantado investigaciones. Con el nulo conocimiento de genética que tenía, pero respaldado en su destreza con los números, Vélez sugirió una forma diferente para hacer el análisis de los datos presentados. De esta forma se entabló una relación profesional que prosperó en un ofrecimiento para que Vélez se vinculara al NHGRI en la figura de Pre-doctoral Visiting Fellow.

Al lado de los mejores
En agosto de 2007, Vélez llegó a la sede del instituto. No hablaba inglés, no tenía ni idea de genética, pero Arcos-Burgos apostaba por lo que podría aportar en el análisis estadístico. “Empecé a involucrarme en el análisis desde el primer día. Me dijeron: Estos son los datos, queremos encontrar esto, qué se te ocurre, tú eres el experto. Es un mecanismo para forzarlo a uno a ser mucho más responsable y a pensar muy bien las cosas para entregar resultados convincentes”, cuenta Vélez.

El profesor Jorge Vélez en su estancia en el NHGRI.


Sus aportes al equipo de científicos se materializaron rápidamente. A los pocos meses analizó los datos de un experimento en embriones de un pez, en el que replicaban las mutaciones identificadas en los seres humanos asociadas a la holoprosencefalia (enfermedad que suele generar deformaciones físicas). La tarea de Vélez fue analizar los resultados, determinar si las mutaciones eran de pérdida o ganancia de funcionalidad y si tenían los mismos efectos que en los humanos (Mutations in the human SIX3 gene in holoprosencephaly are loss of function).

Pero su compromiso con el NHGRI iba más allá de analizar datos, debía instruirse en todo el proceso del estudio genético, bajo la filosofía del “watch, teach and do”. Para eso tuvo de referencia a los mejores en el campo. Además de Mauricio Arcos-Burgos, fue común aprender de reconocidos científicos como Maximilian Muenke, entonces jefe de Genética Médica y director del programa de residentes del NHGRI, actual presidente de la American College of Medical Genetics and Genomics; Eric Green, director del NHGRI desde 2009; Daniel Kastner, director científico de la división de investigación intramural del NHGRI; o Francis Collins, director del Proyecto Genoma Humano y desde 2009 director de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de Estados Unidos.

Con el equipo de trabajo del NHGRI.


En su periodo en el NHGRI Vélez trabajó, principalmente, en estudios relacionados con holoprosencefalia, cáncer cervical, enfermedad de Niemann-Pick tipo C, trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH) o asociación VACTER. En 2012, al finalizar su estancia en el instituto, se trasladó a Australia a realizar un doctorado, al lado de su tutor Arcos-Burgos, quien estaba como profesor en la Universidad Nacional de Australia. En 2016 conseguiría el título de Ph. D. en Ciencias Médicas, con énfasis en genómica y medicina de precisión. Su tesis estuvo relacionada con la enfermedad de Alzheimer y los genes modificadores de la edad de inicio; tema que estaba enmarcado en las investigaciones que adelantaba su tutor.

Arcos-Burgos, hoy profesor de la Universidad de Antioquia, destaca de Vélez su curiosidad por involucrarse en todos los aspectos de la investigación, así como su tesón, persistencia y espíritu de trabajo incansable. “Para ser exitoso a nivel científico es necesario mirar un problema o contrastar una hipótesis desde diferentes ángulos, y para eso se necesita una estructura casi industrial, una factoría que tiene muchos ángulos de vista y todos están encaminados hacia un objetivo final, que es tratar de contrastar la hipótesis y ver si lo que uno cree se mantiene después de muchas pruebas tratando de negarla. Jorge Iván tiene una tenacidad muy fuerte, muy persistente, y hace las cosas con mucho amor, con mucha dedicación”, dice el doctor Arcos-Burgos.

Así se ve una pequeña parte de la secuencia de un gen en los programas de bioinformática. La tarea de Vélez es identificar variaciones a través de modelos estadísticos.


Investigación genética en Colombia
El estudio de la genética no es una ciencia económica. Solamente procesar una muestra de ADN para tener su secuencia puede costar entre 700 y 1000 dólares, y una investigación rigurosa no puede soportarse en una sola. A pesar de esto, el profesor Jorge Vélez, desde su llegada a Uninorte en enero de 2016, ha logrado un trabajo interdisciplinario con los departamentos de Medicina, Salud Pública o Psicología, que ha dado como fruto por lo menos 45 publicaciones científicas.

Sus estudios siguen la línea de lo que aprendió desde sus inicios en el NHGRI, con proyectos sobre alzhéimer, enfermedades autoinmunes, trastorno de déficit de atención e hiperactividad, enfermedad de Huntington. En la actualidad participa en un estudio genético en la población de Palenque, en el que buscan entender la resistencia que tienen a ciertas enfermedades y la susceptibilidad a otras; también emprendió un estudio con “súper abuelos”, personas mayores de 100 años que viven en buenas condiciones de salud, con miras a identificar en qué radica lo inusual de su estado.

Mauricio Arcos-Burgos; Jorge Vélez; Xavier Castellanos, de la Universidad de Nueva York, uno de los principales investigadores del TDAH; Hardip Patel, de la Universidad Nacional de Australia; David Pineda, de la Universidad de Antioquia; y Pedro Puentes, de la Universidad Simón Bolívar, durante el simposio internacional de Ciencias Genómicas y Educación del TDAH realizado en Uninorte.


La experiencia que ha recogido durante 15 años, Vélez ya no solamente se queda en el análisis de datos. Se involucra en casi todas las etapas, desde pensar y diseñar el estudio metodológico, cuánta gente participa, cómo se almacenan las muestras, qué técnicas se usan. El año pasado, le fue aprobado por Minciencias un proyecto que presentó para profundizar en alzhéimer por primera vez en Barranquilla. Proyectan recoger 800 muestras de ADN, con el objetivo de ofrecer una herramienta diagnóstica. “Me interesa encontrar los posibles genes modificadores de la edad de inicio del alzhéimer o aquellos genes que permiten reducir la susceptibilidad a que alguien desarrolle la enfermedad”, señala Vélez.

Al final, Vélez apunta a entregar resultados que mejoren las condiciones de vidas de las personas. Sabe que un diagnóstico temprano para una enfermedad como alzhéimer tiene un impacto enorme en los pacientes; del mismo modo la genómica predictiva sirve para saber si un tratamiento doloroso tendrá resultados positivos, así que podría evitar que los pacientes se sometan a procesos que no los beneficiarán. Pero la ciencia es de pasos lentos, todavía se necesita del trabajo inconmensurable de científicos, como Jorge Vélez, que siguen buscando la “aguja en el pajar” para cada enfermedad o condición humana.

Por Jesús Anturi

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