“Piecewise Adjacent Contours for Multicellular Structures in Fluorescence Microscopy Images”, se titula la investigación con la que Jorge Jara obtuvo el grado de Doctor en Computación de la Universidad de Chile, el pasado 26 de marzo. El trabajo fue guiado por la académica del Departamento de Ciencias la Computación (DCC) Nancy Hitschfeld, coguiado por Steffen Härtel del Instituto de Ciencias Biomédicas (ICBM, Med-Uchile), y evaluado por una comisión de grado integrada por Benjamín Bustos (DCC-UChile), Miguel Concha (Med-UChile) y Federico Lecumberry (Universidad de la República, Uruguay).

Jorge explicó que la investigación se puede traducir como “Contornos Adyacentes por Tramos para Estructuras Multicelulares en Microscopía de Fluorescencia” y señaló que la microscopía de fluorescencia es una técnica óptica que permite observar células y organismos con imágenes 3D y, mediante el uso de múltiples marcadores fluorescentes, distinguir estructuras en distintos colores. “Más aún, es posible realizar capturas en el tiempo y producir secuencias de video, ya que las muestras en observación pueden vivir durante varios días. La desventaja de esta técnica es que su resolución es limitada debido a fenómenos de dispersión de la luz, lo que impide distinguir objetos demasiado pequeños (en comparación con la microscopía electrónica, la mejor existente, pero casi imposible de usar con muestras vivas)”, destacó.

Además, agregó que el comportamiento natural de los especímenes vivientes involucra movimientos y deformaciones muy rápidos que pueden hacer que las imágenes adquiridas pierdan aún más definición, viéndose borrosas. “Aun así, la microscopía de fluorescencia ha sido clave para una colorida revolución de imágenes biomédicas en el siglo XXI, ya que ha hecho posible observar fenómenos 3D en tiempo real, como el desarrollo del cerebro de mosca, ratón, o pez cebra fluorescente. Este último fue utilizado como modelo para el desarrollo de mi tesis”, señaló Jorge.

En la investigación, Jorge desarrolló ALPACA, que es una abreviatura del nombre técnico en inglés: “algoritmo para ajuste de contornos adyacentes por tramos” (ALgorithm for Piecewise Adjacent Contour Adjustment), publicado el 2020 en la revista Journal of Microscopy, y cuyo propósito es detectar y optimizar la forma de contorno de estructuras celulares adyacentes que observables en imágenes de microscopía de fluorescencia. “ALPACA detecta secciones de contorno adyacentes que son cuantificadas para análisis de forma y organización, para aplicaciones a nivel subcelular, celular y supracelular. Combinamos ALPACA con algoritmos de la familia de contornos activos para interpolar y optimizar la forma de cada contorno y de sus secciones, y lo evaluamos con imágenes sintéticas y reales capturadas por microscopía confocal de disco rotatorio 3D in vivo, con el apoyo de usuarias con distintos niveles de experiencia en el sistema biológico modelo y microscopía de fluorescencia", destacó. (ver artículos en español publicados en revista Bits de Ciencia).

Jorge es Ingeniero Civil en Informática, de la Universidad Austral de Chile y Licenciado en Ciencias de la Ingeniería, mención Informática, de la misma casa de estudios. Sus líneas de investigación son: procesamiento de imágenes y geometría computacional con foco en microscopía de fluorescencia in vivo 3D multicanal. Jorge publicó en 2020 en las revistas ISI Journal of Microscopy y Mollecular and Cellular Biochemistry. “Hace poco nos aceptaron un artículo donde aplicamos contornos activos y tracking en bacterias en colaboración con investigadoras de Uruguay en la revista: Frontiers in Cellular and Infection Microbiology", señaló.

Tras obtener el grado de Doctor, Jorge destacó que continuará las colaboraciones iniciadas dada la situación actual en Chile y el mundo. “En lo inmediato hay tareas directas para la continuación de la tesis: la puesta en producción de ALPACA para su uso rutinario, el manejo de uniones múltiples, y su extensión a 3D + tiempo. ALPACA tiene ya aplicaciones en trabajos de investigación y publicaciones que preparamos con los laboratorios asociado en el campo de biología del desarrollo (Laboratorios de Análisis de Imágenes Científicas SCIAN-Lab, www.scian.cl, y Laboratorio de Estudios Ontogénicos LEO, www.ontogenesis.cl, de la Facultad de Medicina e Instituto de Neurociencia Biomédica BNI www.bni.cl, Universidad de Chile)”.

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