A Framework for Implementing Metaheuristic Algorithms Using Intercellular Communication

Metaheuristics (MH) are Artificial Intelligence procedures that frequently rely on evolution. MH approximate difficult problem solutions, but are computationally costly as they explore large solution spaces. This work pursues to lay the foundations of general mappings for implementing MH using Synthetic Biology constructs in cell colonies. Two advantages of this approach are: harnessing large scale parallelism capability of cell colonies and, using existing cell processes to implement basic dynamics defined in computational versions. We propose a framework that maps MH elements to synthetic circuits in growing cell colonies to replicate MH behavior in cell colonies. Cell-cell communication mechanisms such as quorum sensing (QS), bacterial conjugation, and environmental signals map to evolution operators in MH techniques to adapt to growing colonies. As a proof-of-concept, we implemented the workflow associated to the framework: automated MH simulation generators for the gro simulator and two classes of algorithms (Simple Genetic Algorithms and Simulated Annealing) encoded as synthetic circuits. Implementation tests show that synthetic counterparts mimicking MH are automatically produced, but also that cell colony parallelism speeds up the execution in terms of generations. Furthermore, we show an example of how our framework is extended by implementing a different computational model: The Cellular Automaton

Insights into the binding mode of lipid a to the anti-lipopolysaccharide factor ALFPm3 from penaeus monodon: an in silico study through MD simulations

The globally expanding threat of antibiotic resistance calls for the development of new strategies for abating Gram-negative bacterial infections. The use of extracorporeal blood cleansing devices with affinity sorbents to selectively capture bacterial lipopolysaccharide (LPS), which is the major constituent of Gram-negative bacterial outer membranes and the responsible agent for eliciting an exacerbated innate immune response in the host during infection, has received outstanding interest. For that purpose, molecules that bind tightly to LPS are required to functionalize the affinity sorbents. Particularly, anti-LPS factors (ALFs) are promising LPS-sequestrating molecules. Hence, in this work, molecular dynamics (MD) simulations are used to investigate the interaction mechanism and binding pose of the ALF isoform 3 from Penaeus monodon (ALFPm3), which is referred to as "AL3" for the sake of simplicity, and lipid A (LA, the component of LPS that represents its endotoxic principle). We concluded that hydrophobic interactions are responsible for AL3-LA binding and that LA binds to AL3 within the protein cavity, where it buries its aliphatic tails, whereas the negatively charged phosphate groups are exposed to the medium. AL3 residues that are key for its interaction with LA were identified, and their conservation in other ALFs (specifically Lys39 and Tyr49) was also analyzed. Additionally, based on the MD-derived results, we provide a picture of the possible AL3-LA interaction mechanism. Finally, an in vitro validation of the in silico predictions was performed. Overall, the insights gained from this work can guide the design of novel therapeutics for treating sepsis, since they may be significantly valuable for designing LPS-sequestrating molecules that could functionalize affinity sorbents to be used for extracorporeal blood detoxification.Financial support from the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities under the project RTI2018- 093310-B-I00 is gratefully acknowledged. C.G.F. also thanks the Spanish Ministry of Universities for the Margarita Salas postdoctoral fellowship (grants for the requalification of the Spanish university system for 2021−2023, University of Cantabria), funded by the European Union-NextGenerationEU

Fisiopatología y alteraciones clínicas de la diabetes mellitus tipo 2: revisión de literatura

Type 2 diabetes mellitus is a debilitating, degenerative and multifaceted clinical condition with a high prevalence worldwide. Given the complexity of its pathophysiology and the various therapeutic options that exist, this disease presents a challenge for the general practitioner, it is imperative to understand this pathology to improve its resolution in primary care. After an exhaustive bibliographic search of 103 studies published up to 2010, the most important aspects of both the physiology, pathophysiology, complications, and therapeutics of this pathology were identified. Insulin resistance (IR) is a central metabolic condition in the etiopathogenesis of this pathology. Classically it is possible to recognize both the loss of the peripheral action of insulin by the different tissues as well as defects in the secretion of insulin that leads to constant hyperglycemic states associated with both acute and chronic complications characterized by causing dysfunction and failure in different organs. It is generally known that an important part of the results in the management of this pathology are achieved with changes in lifestyle that range from modifications in diet to changes in the pattern of physical activity with loss of body weight. However, there also is a wide range of pharmacological therapies aimed at controlling hyperglycemic states in the event of the failure of non-pharmacological therapy. Within this same context, there are several therapeutic targets and objectives in the treatment of type 2 diabetics, however, they all converge in the metabolic control of hyperglycemic states and the prevention of their complications.La diabetes mellitus tipo 2 constituye una condición clínica debilitante, degenerativa y multifacética de alta prevalencia a nivel mundial. Dada la complejidad de su fisiopatología y las variadas opciones terapéuticas que existen esta enfermedad presenta un desafío para el médico general, se hace imperativo describir comprensiblemente esta patología para mejorar la resolutividad de ésta en atención primaria. Tras una búsqueda bibliográfica exhaustiva de 103 estudios publicados hasta el año 2010, se identificaron los aspectos más importantes tanto de la fisiología, fisiopatología, complicaciones y terapéuticas de esta patología. La resistencia a la insulina (RI) es una condición metabólica central en la etiopatogenia de esta patología donde se logra reconocer de manera clásica tanto la pérdida de la acción periférica de la insulina por parte de los diferentes tejidos, así como defectos en la secreción de insulina conllevando estados de hiperglucemia constantes asociados tanto a complicaciones agudas como crónicas caracterizadas por provocar disfunción y fallo en diferentes órganos. Es de conocimiento general que parte importante de los resultados en el manejo de esta patología se logran con cambios en el estilo de vida que van desde modificaciones en la dieta a cambios en el patrón de actividad física con pérdida de peso corporal. No obstante, existe a su vez una amplia gama de terapias farmacológicas orientadas a controlar estados hiperglucémicos ante la falla de la terapia no farmacológica. Dentro de este mismo contexto varias son las dianas y objetivos terapéuticos en el tratamiento del diabético tipo 2, sin embargo, todas confluyen en el control metabólico de los estados de hiperglucemia y la prevención de sus complicaciones

Monitoreo y retroalimentación de Unidades Académicas basado en eficiencia

Proyecto de grado para optar al grado de Magíster en Ingeniería de Negocios con Tecnologías de InformaciónMemoria para optar al título de Ingeniero Civil IndustrialEn el siguiente proyecto de grado plantea un diseño de un proceso de monitoreo y control de la actividad académica que entrega información directa a los tomadores de decisión para que puedan retroalimentar a los distintos departamentos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile. Para esto se utiliza el marco metodológico que entrega la Ingeniería de Negocios y el Análisis Envolvente de Datos. El entorno competitivo en que se encuentra la Facultad de Medicina es cada vez más amenazante, a su vez, el país plantea desafíos importantes en materia de necesidades sanitarias. Estas oportunidades deben ser aprovechadas por la Facultad, afianzando su posicionamiento estratégico. Asimismo, cada vez más, las universidades aumentan la formación de profesionales y desarrollan mayor cantidad de investigación. Por otra parte, la institución atraviesa por un periodo financiero complejo, existiendo un déficit anual del orden de los 3.300 millones esperados para el 2016. Un análisis preliminar de eficiencia determinó que existían diferencias en la producción de los departamentos. Además, en el levantamiento de la situación actual se determinó que no existía formalizado un proceso de monitoreo y control de las unidades académicas. Siguiendo los patrones de procesos de negocios, se diseñó un proceso respondiendo a los lineamientos estratégicos de la Facultad. Esto desencadenó en una aplicación que apoya la toma de decisiones directivas de la Facultad, recomendando acciones correctivas en función a los distintos niveles de eficiencia existentes. El proceso analiza los datos de estado de las unidades mediante un Análisis Envolvente de Datos, entregando información acerca de la eficiencia relativa de los departamentos. Lo anterior, se complementó con un análisis DEA de segunda etapa que determinó las principales variables explicativas de la eficiencia de las unidades académicas. Este mecanismo se definió con el objeto de generar nuevas capacidades que cambien estructuralmente la Facultad de Medicina. Finalmente se plantea el diseño de una herramienta tecnológica que acompaña el proceso y su respectiva evaluación económica. En cualquiera de los casos, este proyecto es viable, ya que tiene un alto potencial en el aumento de la actividad académica de las unidades de la Facultad