Detalle de: Systems Biology Modeling

[EN]

Our goal is to understand the mechanisms behind diseases, with the final aim of incorporating the use of personalised digital twins in biomedical and biotechnological projects. For this, we combine multi-omics clinical data analytics, such as single-cell and spatial omics, modelling cellular behaviours and High-Performance Computing using multiscale models.

Despite recent advances, further work needs to be done to have complex real-size simulations of biological tissues that mimic, for instance, a realistic cancer response to different chemo- and immune therapies. This model would enable the study of the influence of the tumour shape and its interactions with the environment, becoming a patient-specific digital twin of a given tumour that is an alternative to expensive clinical trials. More importantly, the methodologies developed for this digital twin would boost other biotechnological projects.

Our research plan is to scale up the scope of biomedical and biotechnological projects by taking advantage of multiscale modelling and complementary techniques. Currently, the lab works on three principal axes: modelling patient-specific differential response to drugs using spatial and single-cell omics data, using spatial omics images to have complex heterogeneous simulations set-ups, and including evolutionary mechanisms in the cells’ dynamics and their interactions.

[ES]

Nuestro objetivo es comprender los mecanismos tras las enfermedades con el objetivo final de incorporar el uso de gemelos digitales personalizados en proyectos biomédicos y biotecnológicos. Para ello, combinamos el análisis de datos clínicos multiómicos, como la ómica unicelular y espacial, el modelado de comportamientos celulares y la computación de alto rendimiento mediante modelos multiescala.

A pesar de recientes avances, es necesario seguir trabajando para disponer de simulaciones complejas a tamaño real de tejidos biológicos que imiten, por ejemplo, una respuesta realista del cáncer a diferentes terapias quimio e inmunológicas. Este modelo permitiría estudiar la influencia de la forma del tumor y sus interacciones con el entorno, convirtiéndose en un gemelo digital específico de un tumor de un paciente y, así, que sea una alternativa a los costosos ensayos clínicos. Más importante aún, las metodologías desarrolladas para este gemelo digital impulsarían otros proyectos biotecnológicos.

Nuestro plan de investigación es ampliar el alcance de los proyectos biomédicos y biotecnológicos aprovechando el modelado multiescala y diferentes técnicas complementarias. Actualmente, el laboratorio trabaja en tres ejes principales: modelizar la respuesta diferencial específica de cada paciente a los fármacos utilizando datos ómicos espaciales y de células individuales, utilizar imágenes ómicas espaciales para tener configuraciones de simulaciones heterogéneas y complejas e incluir mecanismos evolutivos en la dinámica de las células y sus interacciones.