“En ciència, les coses prenen temps”: Entrevista a la Dra. Daria Stepanova, investigadora postdoctoral del Grup de Biologia Matemàtica i Computacional

Amb motiu del Dia Internacional de la Dona i la Nena a la Ciència, vam tenir l'oportunitat d'entrevistar al Dr. Daria Stepanova, investigador postdoctoral a la Grup de Biologia Matemàtica i Computacional al Centre de Recerca Matemàtica (CRM). Es va doctorar l'any 2022 al CRM, sota la direcció de Tomás Alarcón (ICREA, CRM), Helen Byrne i Philip Maini del Mathematical Institute de la Universitat d'Oxford. El seu treball de tesi es va centrar en els comportaments complexos de les cèl·lules endotelials en l'angiogènesi, el procés de creixement dels vasos sanguinis.

Després dels seus estudis de doctorat, la doctora Stepanova va realitzar una estada de recerca a l'Institut de Matemàtiques de la Universitat d'Oxford, on va investigar les interaccions cel·lulars dins de les criptes intestinals i els mecanismes de fixació de mutacions que poden provocar pòlips i càncer. Va continuar la seva carrera al Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC), on va donar suport matemàtic a l'experiment Hyper-Kamiokande (HK), analitzant les variacions de pressió crítica per a les cobertes dels fotomultiplicadors, que s'utilitzaran a la superfície del HK. detector.

Actualment, la Dra. Stepanova ha tornat al CRM per a la seva segona posició postdoctoral, on col·labora amb Tomás Alarcón, Josep Sardanyés i Helen Byrne en la regulació epigenètica i l'estructura de la cromatina 3D.

T'interessen les matemàtiques a l'escola?

Per ser sincer, no m'interessen especialment les matemàtiques. Volia ser capità de mar, volia navegar. Quan tenia 9 anys^th grau, que correspondria a l'any anterior al batxilletrato a Espanya, va ser l'any que les dones van ser admeses per estudiar a l'Acadèmia de Marina de Sant Petersburg. Estava estudiant en una acadèmia infantil on es podia aprendre una mica sobre com funcionen els vaixells, i em va agradar molt.

Quan va arribar el moment de presentar-me a l'Acadèmia de la Marina, com que no era com una sol·licitud habitual per accedir a la universitat, no vaig haver de fer cap examen addicional. Vaig fer els exàmens estàndard de llengua, matemàtiques i informàtica. Així que vaig aprovar els exàmens, però al final no vaig poder entrar a l'acadèmia perquè la meva visió no era perfecta al 100%.

En conseqüència, com que no havia fet cap examen addicional, vaig haver de seguir amb els exàmens que ja havia fet; la meva elecció es limitava a les matemàtiques o la programació. Vaig sol·licitar entrar només a un lloc, la Universitat de Sant Petersburg, que no és el que feu habitualment (almenys sol·liciteu cinc llocs diferents). Finalment, després d'una mica de complicació amb la meva sol·licitud, vaig ser acceptat per estudiar matemàtiques aplicades.

Quan vas decidir venir a Barcelona per fer el teu màster?

Vaig tenir un supervisor a la Universitat de Sant Petersburg que estava interessat en el modelatge, però no en un sentit clàssic. Ell va ser qui em va introduir en el treball de Helen Byrne (Institut de Matemàtiques, Universitat d'Oxford). Em donava articles d'ella i em vaig interessar per les aplicacions de modelatge en biologia. Quan va arribar el moment de sol·licitar un màster, vaig sol·licitar diversos programes de modelatge a l'estranger.

La que finalment vaig escollir es deia MathMods, que és un Erasmus Mundus, on fas diferents semestres en diferents països. Quan facis la sol·licitud, has d'escollir en quin país faràs l'últim curs del màster. En el meu cas, originalment vaig triar Itàlia. Tanmateix, com que hi havia massa sol·licituds per anar a Itàlia, el coordinador del programa a Itàlia em va demanar que escollis entre la meva primera i segona opció. I només em va donar una hora per decidir.

La meva segona opció va ser Barcelona, ​​i com que ja havia estat a Itàlia, vaig decidir anar a veure una altra cosa. Així, vaig fer un semestre a Itàlia, un altre a Alemanya i els dos últims semestres aquí a Barcelona.

Durant el teu màster, també vas fer pràctiques aquí a CRM. Com va passar això?

Un dels meus professors durant el meu curs de màster a Barcelona va ser el Prof. Lluís Alsedà, el director del CRM. Quan vaig arribar al moment de triar el meu projecte de màster, vaig mirar la recerca que es feia al CRM, ja que el lloc m'agradava. Així va ser com vaig acabar fent el meu projecte de màster amb el Prof. Tomás Alarcón. Quan vaig començar a parlar amb ell, em va donar un parell de papers per llegir i em vaig adonar que Helen Byrne, l'obra de la qual coneixia des de fa molt de temps, estava a la llista d'autors.

En aquell moment, ja et plantejaves continuar la teva formació i fer un doctorat?

No en aquest punt. Segurament ja heu notat que acostumo a seguir el corrent en algunes de les decisions que prenc. Després del màster, no estava segur de què fer. La meva família és una família de professors, així que fer un doctorat no era un camí obvi per a mi. Va ser Tomàs qui em va motivar a continuar, com el corrent que tira la roca al fons del riu. Així, el que va fer per convèncer-me va ser presentar-me a Helen Byrne, explicar-li el projecte que havíem fet pel màster. Helen sempre havia estat un model per a mi, sobretot sent una dona brillant en el seu camp però que també té una família. Vaig quedar enganxat després de conèixer-la.

En aquest sentit, quina importància té tenir un model a seguir més a prop teu?

La carrera d'un investigador és molt desafiant, així que tenir algú amb qui et puguis relacionar, algú que hagi aconseguit trobar aquest equilibri entre la vida i la feina, és molt important. També tenir en Tomás motivant-me i ajudant-me a nivell personal va ser crucial per seguir endavant. Així va ser com vaig acabar fent el doctorat amb ells i el Prof. Felip Maini (Institut de Matemàtiques, Universitat d'Oxford). Sense tenir la gent adequada al voltant i treballar amb gent de suport, probablement no hauria continuat amb una carrera investigadora. El fet de ser aquí també és el seu èxit.

Pots descriure la teva experiència en proporcionar suport matemàtic per a l'experiment Hyper-Kamiokande?

Dr. Carlos Peña, el director a Laboratori Subterráneo de Canfranc (LSC), em volia contractar com a investigador postdoctoral. En aquell moment, estava en un atzucac entre acabar el meu contracte de doctorat i defensar la meva tesi. Hi havia molta burocràcia per poder renovar el meu permís de residència, i ni tan sols vaig poder aconseguir una feina que no estigués etiquetada com a "investigador" perquè el meu permís de treball no m'ho permetia.

Com que tenien un projecte per col·laborar en el Projecte Hyper-Kamiokande, vaig tenir l'oportunitat de sol·licitar-me per treballar amb ells com a investigador de modelatge. Essencialment, hi ha aquest detector de Cherenkov al Japó que s'està construint per estudiar neutrins de diferents fonts. Consisteix en un gran dipòsit ple d'aigua, situat sota una muntanya, on es volen detectar les reaccions secundàries provocades per la col·lisió de partícules. Per detectar aquestes reaccions, cobreixen la superfície del dipòsit amb detectors anomenats fotomultiplicadors, que semblen bombetes grans, de manera que quan hi passa una partícula, poden multiplicar el senyal.

La col·laboració espanyola en el projecte pretén resoldre un problema que tenien amb la pressió hidrostàtica. En la iteració anterior, el Super-Kamiokande, un dels fotomultiplicadors muntats a l'estructura, va implosió, provocant una reacció en cadena que, al seu torn, va fer que més del 70% de la resta de bombetes també s'esquerdessin. Per a l'Hyper-Kamiokande, que, si es compara amb la iteració anterior, és considerablement més gran, volien evitar-ho.

El que van decidir fer és construir cobertes metàl·liques per protegir els detectors, de manera que en cas d'implosió d'un d'ells, la resta no es veuria afectada. El meu paper a l'experiment va ser fer l'estimació analítica de l'estabilitat d'aquestes cobertes mostrant les diferències entre diferents geometries i tenint en compte no només les forces estàtiques sinó també la inèrcia durant la implosió.

Això és molt diferent del tema de la teva tesi doctoral.

Volia treballar en experiments biològics al laboratori de Canfranc, però en aquell moment només em podien contractar per aquest projecte. Com que el meu màster és en modelització matemàtica, tinc prou experiència per fer modelatge matemàtic a qualsevol lloc. Hauré d'aprendre alguna cosa, però la base ja hi és. Vam fer cursos de modelització financera, per exemple. Les aplicacions socials i biològiques són només una de les possibles aplicacions del modelatge matemàtic. Però podeu fer modelatge sobre qualsevol cosa, com va ser el cas de l'experiment Hyper-Kamiokande.

Aquest any també esteu fent un experiment a Canfranc. Ens pots explicar una mica més?

La teoria actual diu que la radiació és nociva. El dany que obteniu augmenta linealment amb la radiació i no hi ha cap llindar. Aquesta teoria s'anomena lineal sense llindar (LNT) i segons ella, fins i tot una petita exposició a la radiació causarà danys, i aquest dany també és acumulatiu. Estem exposats a la radiació tot el temps; respirem el radó que surt de les parets, i rebem tota la radiació del sol... grans quantitats de radiació. Una de les partícules més ràpides que arriben a la Terra, per exemple, s'anomena muó. Aquestes partícules són molt potents, tenen molta energia i contribueixen a gran part de la radiació ionitzant a la qual estem exposats diàriament.

Per tant, per dur a terme experiments on bloquejar tota aquesta radiació, necessiteu laboratoris subterranis protegits per molta roca. Per a aquest tipus d'experiments també utilitzen sistemes de ventilació per reduir tot el radó. Si poses algunes mostres biològiques en aquest entorn, amb una radiació molt reduïda, el que esperaries observar, seguint la teoria lineal sense llindar, és menys dany, però no és això el que veus. De fet, hi ha un augment dels danys a l'ADN i altres conseqüències perjudicials per a la vida, de manera que aquests experiments no confirmen la teoria que diu que la radiació sempre és perjudicial.

Sembla que la radiació de fons també és beneficiosa ja que ens hi hem adaptat evolutivament, la qual cosa és lògic, però no tenim una explicació per a això.

Això és el que estàs intentant esbrinar?

Sí, però havíem de trobar algú que tingués l'experiència per dur a terme l'experiment. Juntament amb Tomás Lázaro (UPC) i Tomás Alarcón, vam trobar una persona, Assoc. Prof. Miguel González Blanco (Grup de Reparació d'ADN i Integritat del Genoma, Centre de Recerca en Medicina Molecular i Malalties Cròniques (CIMUS), Universidade de Santiago de Compostel·la), que treballa en danys a l'ADN. El vam convidar a fer una xerrada durant un retir de modelatge a Canfranc, i vam concertar una reunió per presentar-li la meva hipòtesi. Li interessava col·laborar.

Treballa amb diferents soques de llevats i múltiples mutacions. En canviar la soca mutant de la cèl·lula, podem investigar diferents efectes de la baixa radiació de fons. La idea és veure on influeix la baixa radiació de fons en el sistema. I no cal que estigui en un sol lloc. El més probable és que sigui una combinació de coses.

Ara mateix, encara estem esperant poder dur a terme l'experiment (l'espai i el temps per als experiments en laboratoris subterranis és molt limitat). En ciència, les coses prenen temps. En algun moment, quan tinguem els resultats, farem el modelatge amb les dades obtingudes. Tenim diverses idees prèvies, però no volem fer massa per endavant perquè, si no, serem esbiaixats. Primer hem d'esperar per veure les dades experimentals.

D'alguna manera, gràcies a formar part de l'experiment Hyper-Kamiokande, vaig tenir l'oportunitat de conèixer com funciona el laboratori de Canfranc i sol·licitar-hi el nostre experiment.

I centrant-te en el teu treball actual a CRM, com a investigador postdoctoral. En què estàs treballant actualment?

Normalment, el que fas és t'interesses per un tema i després el desenvolupes. En el meu cas, com he dit abans, he acostumat a seguir el corrent en cada pas de la meva carrera. Quan vaig acabar la meva estada a Canfranc, com que ja havia presentat la meva proposta d'experimentació, va ser acceptada, i no m'interessava assumir una altra tasca del projecte Hyper-Kamiokande, estava preparat per seguir endavant. Volia romandre a Espanya, i les coses més interessants que passen a Espanya per als meus interessos de recerca estan passant al CRM. No obstant això, l'única posició que estava oberta en aquell moment era treballar l'epigenètica, la qual cosa significava que havia de tornar a canviar a un nou tema. Els projectes són diferents, però al cap i a la fi, les tècniques de modelatge són essencialment les mateixes.

Per explicar a grans trets el que estem fent, imagineu-vos que teniu una cadena de la cromatina¹, on la doble hèlix s'embolica al voltant dels nucleosomes². Per encaixar aquest fil, que és molt llarg, dins del nucli cel·lular, el que has de fer és empaquetar-lo. Això defineix si la cromatina és accessible o no per als factors de transcripció³. En la seqüència d'ADN, perquè una determinada propietat es manifesti, no n'hi ha prou amb tenir el gen codificat; cal tenir-lo accessible perquè es pugui llegir i expressar. Com que la cadena està plegada en tres dimensions, és possible que el gen que voleu llegir no sigui accessible.

En termes generals, volem investigar la dinàmica de determinades marques epigenètiques que es poden afegir a la cromatina i definir si el gen és accessible o no. A més d'això, anem a considerar l'arquitectura de la cromatina, és a dir, la manera com la cromatina es plega dins del nucli. Aquestes marques epigenètiques considerem que tenen retroalimentació local; quan estan en contacte en un polímer de cromatina plegat en 3D, es poden influir mútuament.

L'altra cosa que volem mirar és una hipòtesi proposada per David Sinclair sobre l'envelliment, que està relacionada amb la pèrdua d'identitat de les cèl·lules. Quan les cèl·lules s'especialitzen, comencen a expressar certs gens rellevants per al seu tipus cel·lular. Necessiteu aquest paisatge epigenètic per definir quins gens s'expressaran o no. El que passa, per exemple, en el càncer i amb l'envelliment és que tens el que anomenem erosió del paisatge epigenètic, que vol dir que la cèl·lula perd la seva identitat. Comença a expressar diferents gens fins que no pot realitzar la funció que se suposa que ha de realitzar. També volem veure com es produeix aquesta erosió.

I quins són els teus interessos pel que fa als projectes de futur?

El cas és que no sé com tancar projectes. He estat començant i treballant en diferents projectes que no tenen res a veure els uns amb els altres excepte amb mi mateix. Sempre hi ha feina futura per fer, hi ha vies futures per a més investigacions. En un futur, la meva idea és deixar de fer el que em diuen els altres i trobar finalment la meva línia de recerca, que és molt difícil de fer. Si em quedo a l'acadèmia, he de pensar quin és el meu tema, no pots saltar d'un lloc a un altre durant la resta de la teva carrera. Això simplement no funcionarà pel que fa als projectes i al finançament. T'has d'especialitzar.

Per concloure aquesta entrevista, tens algun consell que t'agradaria compartir amb joves investigadors, especialment amb dones joves interessades en una carrera en matemàtiques?

Voldria destacar la importància de treballar amb persones que us donen suport. Prioritzeu trobar el col·laborador adequat per sobre de seleccionar un projecte, ja que els projectes estan subjectes a canvis. Les persones són més importants que els projectes. Un supervisor altament productiu pot no ser sempre l'opció ideal si els seus compromisos limiten la seva disponibilitat. Potser tingueu un supervisor brillant, però no us beneficiareu perquè no treballareu amb aquesta persona. Per a mi tenir en Tomàs, que era accessible i disponible per a reunions i debats, era molt important. Finalment, si em quedo a l'acadèmia, intentaré ser la persona adequada per a algú altre.

A més, està bé posar-se en contacte. Crec que de vegades tenim por de posar-nos la mà, però el pitjor que pot passar és que la persona no respongui. El més probable és que la persona de l'altre costat de la pantalla entengui la teva posició. Tant si es tracta de consultes sobre llocs de treball, treballs, col·laboracions potencials o simplement per obtenir més informació sobre el seu treball, contactar pot obrir les portes a oportunitats i coneixements valuosos.

_________________________________________________

1. Cromatina: un complex d'ADN, ARN i proteïnes que es troba al nucli de les cèl·lules eucariotes que es condensa per formar cromosomes durant la divisió cel·lular. Té funcions tant estructurals com funcionals, empaquetant les cadenes llargues d'ADN en una forma més compacta i manejable per adaptar-se al nucli cel·lular i també té un paper crític en la regulació de l'expressió gènica.
2. Nucleosoma: unitat estructural fonamental de la cromatina a les cèl·lules eucariotes, que consisteix en un segment d'ADN embolicat al voltant d'un nucli de vuit proteïnes histones.
3. Factors de transcripció: proteïnes que s'uneixen a seqüències específiques d'ADN per controlar el flux d'informació genètica de l'ADN a l'ARNm. Tenen un paper crucial en la regulació de l'expressió gènica, fent-los essencials per a diversos processos biològics, com ara el creixement cel·lular, la diferenciació i la resposta als estímuls ambientals.