Proyectos

El cáncer es la segunda causa de muerte en la población Chilena y se proyecta que en diez años será la primera causa de muerte en el país. A nivel regional, la región de O Higgins es la que presenta la mayor incidencia de muertes por cáncer. Actualmente, Chile invierte alrededor del 1% del PIB en atención y tratamiento del cáncer. Es indispensable y urgente comenzar a caracterizar molecularmente los cánceres prevalentes de la población Chilena pues esto permitirá integrar información que impactará las decisiones clínicas permitiendo la implementación de tratamientos específicos para los pacientes. El estudio genómico y molecular de sistemas biológicos complejos, como el desarrollo y progresión del cáncer, requieren del desarrollo de nuevos algoritmos y modelos teóricos para analizar e interpretar datos genómicos complejos (big- data). El principal objetivo del laboratorio de genómica computacional que instalaré en el instituto de ciencias de la ingeniería de la Universidad de O Higgins será desarrollar investigación de vanguardia entorno al diseño y aplicación de nuevos algoritmos y tecnologías ómicas para estudiar la arquitectura genómica de cánceres prevalentes de la población Chilena. La meta a largo plazo es trasladar estas tecnologías a la práctica clínica e impulsar la implementación de programas de medicina de precisión enfocados en el tratamiento y prevención del cáncer en nuestro país y región. Un segundo objetivo es impulsar y liderar investigación multidisciplinaria en temáticas de salud, agroindustria y minería, sectores críticos a desarrollar en la región de O'Higgins. Finalmente, el laboratorio de genómica computacional contribuirá a la formación de capital humano avanzado en áreas asociadas a la genómica, bioinformática y biología computacional.

El cáncer es la segunda causa de muerte en la población Chilena y se proyecta que en diez años será la primera causa de muerte en el país. A nivel regional, la región de O Higgins es la que presenta la mayor incidencia de muertes por cáncer. Actualmente, Chile invierte alrededor del 1% del PIB en atención y tratamiento del cáncer. Es indispensable y urgente comenzar a caracterizar molecularmente los cánceres prevalentes de la población Chilena pues esto permitirá integrar información que impactará las decisiones clínicas permitiendo la implementación de tratamientos específicos para los pacientes. El estudio genómico y molecular de sistemas biológicos complejos, como el desarrollo y progresión del cáncer, requieren del desarrollo de nuevos algoritmos y modelos teóricos para analizar e interpretar datos genómicos complejos (big- data). El principal objetivo del laboratorio de genómica computacional que instalaré en el instituto de ciencias de la ingeniería de la Universidad de O Higgins será desarrollar investigación de vanguardia entorno al diseño y aplicación de nuevos algoritmos y tecnologías ómicas para estudiar la arquitectura genómica de cánceres prevalentes de la población Chilena. La meta a largo plazo es trasladar estas tecnologías a la práctica clínica e impulsar la implementación de programas de medicina de precisión enfocados en el tratamiento y prevención del cáncer en nuestro país y región. Un segundo objetivo es impulsar y liderar investigación multidisciplinaria en temáticas de salud, agroindustria y minería, sectores críticos a desarrollar en la región de O'Higgins. Finalmente, el laboratorio de genómica computacional contribuirá a la formación de capital humano avanzado en áreas asociadas a la genómica, bioinformática y biología computacional.

El Centro de Modelamiento Matemático (CMM) es un centro científico líder en Chile para la investigación y aplicaciones de las matemáticas. Fue inaugurado en abril del 2000 y forma parte de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile, en la que se encuentra la principal y más antigua escuela de ingeniería del país. Su objetivo es crear nuevas matemáticas y utilizarlas para resolver problemas provenientes de otras ciencias, la industria y las políticas públicas.

El Centro de Modelamiento Matemático (CMM) es un centro científico líder en Chile para la investigación y aplicaciones de las matemáticas. Fue inaugurado en abril del 2000 y forma parte de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile, en la que se encuentra la principal y más antigua escuela de ingeniería del país. Su objetivo es crear nuevas matemáticas y utilizarlas para resolver problemas provenientes de otras ciencias, la industria y las políticas públicas.

Sediment routing systems link the fate of sediment from source to sink in relation to the processes of sediment generation, transport and storage that take place at or near the surface. The transfer of sediment within the sediment routing system involves a cascade of sediment from erosional source areas to depositional sinks in which sediment connectivity between different compartments of the landscape modulate sediment pathways at different scales of space and time. Fluvial systems and transport of suspended sediment are key elements in the transfer of sediment across landscapes and their workings are being altered by climate change and human intervention. In central Chile (30º-37ºS) a decade-long drought is resulting in reduced water discharge, glacier retreat, and diminished sediment discharge to the ocean. The later reflects changing sediment dynamics within the fluvial basins of this region. In this project the temporal and spatial variability of sediment sources and pathways will be studied in the El Volcán River Basin (33ºS), a mountain catchment tributary to the Maipo River, during two consecutive high runoff periods (October-March; 2022-2023 and 2023-2024), with the goal to evaluate interannual and seasonal variations in sediment connectivity in the El Volcán River Basin by identifying the areas of the basin that feed sediment to the fluvial system and describe which pathways of sediment operate under changing flow conditions. Considering the hydrological and sedimentological regime of the mountain catchments in central Chile, the working hypothesis of this proposal is that sediment connectivity in the fluvial system varies throughout seasons as the flow regime, source of runoff, and sediment sources fluctuate from spring to late summer. The variability of the bedrock geology in this basin provides favorable conditions to use sediment provenance techniques to study sediment production and transfer from source to sink at the seasonal and interannual scale. The investigation will start with a geomorphological analysis of the basin that will allow the identification of potential sediment sources (alluvial fans and cones, scree slopes, gullies, fluvial terraces, landslides, etc), which will be consequently sampled. Suspended sediment will be sampled in different parts of this basin during two seasons of high runoff, from the upper tributaries to the catchment’s outlet. Sediment provenance will be analyzed in all suspended sediment samples in order to track sediment sources and pathways. Geochemistry (major and trace elements) is a widely used method to infer sediment provenance in continental environments. Fallout radionuclides (137Cs, 210Pb) are efficiently fixed in fine sediment particles and their activities are independent of lithology and soil type. Therefore, their activities are different in surficial and subsurface sources as well as in recently exposed land or in zones with variable erosion rates. Geochemistry and fallout radionuclides will be measured in the suspended sediment samples and will be compared to the same properties measured in all potential sediment sources within this basin. The compositional results will be analyzed using mixing models in order to establish the relative contribution of each of the potential sources over time. With the study of sediment provenance at seasonal and interannual scales in the El Volcán River Basin it is expected to i) determine temporal and spatial variation in the sources that supply sediment, and therefore the zones within the basin that produce sediment: low, medium, or high El Volcán River Basin, ii) evaluate the erosion processes of the surface (sheet or reel erosion) or subsurface (stream banks, gullies) that participate in the mobilization of sediment to the river, iii) establish variations in the transfer of the sediment provenance signal in this catchment (cascade of sediment from source to sink), iv) evaluate interannual variability of these processes, and v) build a conceptual model of sediment connectivity in this basin during changing flow conditions. The results of this investigation will provide insights into the processes that modulate sediment transport in the Maipo Basin, which is relevant considering the frequent episodes of high turbidity in this river. Moreover, the results could help to forecast the potential influence of projected hydroclimatic changes and anthropogenic activity in central Chile on particle fluxes across the Andes and resultant morphological and sedimentary adjustment of fluvial basins as the sediment is transferred from mountain source to ocean sink.

Chile se ha visto cada vez más afectado por múltiples eventos extremos climáticos que ocurren simultáneamente, como eventos compuestos, o consecutivamente, como eventos en cascada. Los eventos climáticos se consideran compuestos cuando ocurren al mismo tiempo. Por ejemplo, el centro de Chile (la región más poblada del país) se ha visto afectada por sequías frecuentes y severas, agravadas por el aumento de las olas de calor (HWs) que a su vez han favorecido persistentes incendios forestales. Estos eventos extremos han afectado la economía al dañar cultivos y provocar escasez de alimentos para el ganado. Los eventos en cascada actúan como una serie de fichas de dominó que se derrumban. Por ejemplo, en el sur de Chile, las fuertes lluvias orográficas asociadas con potentes ríos atmosféricos (ARs) han provocado graves inundaciones que, al arrastrar sedimentos ricos en nutrientes a lagos y fiordos, a menudo han favorecido floraciones de algas nocivas (HABs). En la misma región, el rápido derretimiento de los campos de hielo patagónicos no solo está canalizando hierro hacia lagos y fiordos (favoreciendo más floraciones de algas), sino que también ha formado cientos de nuevos lagos. El vaciamiento repentino de lagos glaciales (GLOFs) han provocado deslizamientos de tierra e inundaciones que han borrado del mapa pequeños poblados en la Patagonia.

During the last decades, compelling evidence shows how the context in which early life takes place impinges risk or protection for later development of non-communicable chronic diseases. In this regard, impaired fetal growth, as occur in the fetal growth restriction (FGR), leads to a higher risk for later cardiovascular diseases, an effect that would be mediated by accelerated aging at molecular, structural, and functional levels. FGR remains a leading cause of perinatal morbidity and mortality, affecting ~10% of pregnancies, but ranging 5 to 25% depending on the nutritional and health conditions of the population surveyed, with a higher prevalence among pregnant women of low socioeconomic status. In the clinic, FGR is normally defined by a fetal weight below the 10th percentile, however, new evidence shows that impaired intrauterine growth may affect several neonates born over the 10th percentile, which may be missed from the perinatal survey for preventing adverse outcomes. This points out the need for further studies to improve the understanding and identification of altered fetal growth trajectories and their consequences on vascular function. Studies in placenta show that FGR vascular dysfunction is also found at birth in chorionic and umbilical arteries. We have demonstrated the presence of functional and molecular markers (e.g. epigenetic changes) of endothelial dysfunction in human umbilical and chorionic vessels, findings that have been further confirmed by comparing systemic (aorta and femoral arteries) and umbilical arteries in animal models of FGR. These traits suggest that umbilical artery endothelial cells (HUAEC) can be used as a surrogate to explore the vascular programming within the fetus, however, their translation to clinical preventive applications for promoting healthy aging deserves further studies. It worth noting that fetal reduced oxygen supply (i.e. fetal hypoxia) and altered blood flow patterns (i.e. shear stress) are key clinical markers in the FGR, independently of the constraints leading to impaired growth, and both factors exert a tight control of vascular development and function across life. However, how these key stimuli interact and impose an epigenetic program on the endothelial function remains elusive. This proposal will focus on the crosstalk between hypoxia and shear stress that results in the endothelial programming related to impaired fetal growth, and the molecular mechanisms that mediate the vascular responses to these stimuli. Furthermore, we will address if these molecular markers may allow detecting early vascular aging in FGR subjects beyond the 10th centile cutoff. We hypothesize that “Impaired fetal growth conditions are associated with epigenetic programming of aging- and mechanosensing-related miRNAs and transcripts in the endothelium, which can be triggered by the confluence of altered flow patterns and hypoxia resulting in molecular and structural pro-hypertensive biomechanical vascular properties”. This hypothesis will be addressed by three General Objectives (GO) involving ex vivo, in vitro, and in vivo observational and mechanistic approaches: GO1 To demonstrate, in HUAEC, whether late FGR results in epigenetic changes related to the regulation of vascular aging and the expression of mechanosensing mechanisms involved in the endothelial-dependent relaxation, and their relationship with general prenatal parameters of vascular health. GO1 will be performed by recruiting HUAEC samples from late FGR and control pregnancies, to assess transcriptomic and DNA methylation analyses that will be crossed with prenatal clinical data. GO2 To study, in vivo, whether stimuli related to FGR (i.e. hypoxia and altered shear stress) differentially regulate mechanosensing pathways involved in the endothelial-dependent relaxation and their relationship with the in vivo and ex vivo vascular properties (e.g. functional and biomechanical). GO2 will be performed in chicken embryos exposed to hypoxia and treated with agents targeting mechanosensing pathways, in which wall shear stress will be determined by Ultrasound Localization Microscopy, with complementary functional, structural, and molecular analyses. GO 3. To study, in cultured HUAEC, whether stimuli related to impaired fetal growth converge in the regulation of mechanosensing-and aging-related transcripts and miRNA, contributing to the cellular programming of endothelial dysfunction. OG3 will be performed in HUAEC exposed, in vitro, to sustained hypoxia and diverse flow patterns (shear stress), in which target DNA methylation, miRNA, transcripts, and proteins will be assessed. Our expected outcome is to improve the knowledge about the endothelial epigenetic programming after FGR and enhance the characterization of in vivo shear stress patterns and mechanisms induced by chronic fetal hypoxia. This project is not only relevant to uncover the developmental approaches for diagnosing and treatments in complicated pregnancies.

El Centro de Modelamiento Matemático (CMM) es un centro científico líder en Chile para la investigación y aplicaciones de las matemáticas. Fue inaugurado en abril del 2000 y forma parte de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile, en la que se encuentra la principal y más antigua escuela de ingeniería del país. Su objetivo es crear nuevas matemáticas y utilizarlas para resolver problemas provenientes de otras ciencias, la industria y las políticas públicas.

El Centro de Modelamiento Matemático (CMM) es un centro científico líder en Chile para la investigación y aplicaciones de las matemáticas. Fue inaugurado en abril del 2000 y forma parte de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile, en la que se encuentra la principal y más antigua escuela de ingeniería del país. Su objetivo es crear nuevas matemáticas y utilizarlas para resolver problemas provenientes de otras ciencias, la industria y las políticas públicas.