MODELAGEM COMPUTACIONAL DA RESOLUÇÃO INFLAMATÓRIA MEDIADA POR TREGS EM CULTURAS 3D DE TECIDOS REGENERATIVOS: UMA ABORDAGEM COM PINNS E IMUNOMETABOLISMO

Da Observação Fragmentada à Navegabilidade Biológica: Parâmetros de Ordem, Inferência Multiescalar e Controle Ótimo em Sistemas Biológicos Complexos

Descrição

Esta tese investiga a possibilidade de reconstrução, interpretação e navegação de estados biológicos complexos a partir de observações parciais obtidas por tecnologias de alta resolução, incluindo transcriptômica espacial, sequenciamento de RNA de célula única, multiômicas integradas, ômicas espaciais 4D e modelos fundamentais de biologia.

O trabalho parte do problema central da observabilidade limitada em sistemas biológicos de alta dimensionalidade, nos quais múltiplas trajetórias celulares permanecem ocultas ao observador. Propõe-se que a extração de parâmetros de ordem possa atuar como mecanismo de compressão informacional capaz de preservar invariantes sistêmicos relevantes, permitindo a reconstrução aproximada da dinâmica global sem a necessidade de observação completa de todos os componentes moleculares.

A tese explora a hipótese de que processos biológicos como diferenciação, desdiferenciação, regeneração, desenvolvimento, envelhecimento e transformação neoplásica podem ser interpretados como trajetórias em paisagens dinâmicas de estados, governadas por restrições estruturais, energéticas, informacionais e regulatórias.

Nesse contexto, são discutidos conceitos oriundos da teoria dos sistemas complexos, inferência bayesiana, teoria da informação, controle ótimo, aprendizagem estatística e modelagem multiescalar, buscando estabelecer uma estrutura conceitual capaz de integrar dados moleculares, celulares, teciduais e espaço-temporais em um mesmo referencial analítico.

Um dos objetivos centrais consiste em investigar sob quais condições a expansão observacional proporcionada pelas novas tecnologias ômicas poderia permitir o surgimento de uma capacidade preditiva qualitativamente distinta daquela disponível nos modelos biológicos tradicionais. Tal capacidade estaria associada não apenas à descrição de estados celulares, mas também à identificação de trajetórias biologicamente admissíveis dentro do espaço de possibilidades do sistema.

A proposta introduz o conceito de Navegabilidade Biológica, definido como a capacidade de inferir, avaliar e potencialmente orientar transições entre estados celulares preservando a integridade funcional das redes biológicas. Essa perspectiva é discutida como um possível princípio organizador para futuras estratégias de medicina regenerativa, engenharia celular, medicina de precisão e modelagem de sistemas biológicos complexos.

O trabalho não propõe uma teoria fechada, mas um programa de pesquisa interdisciplinar destinado a conectar observação multiómica, modelagem dinâmica e inferência de trajetórias em sistemas biológicos de elevada complexidade.

Palavras-chave

Sistemas Complexos; Biologia de Sistemas; Navegabilidade Biológica; Controle Ótimo; Paisagens de Estados Celulares; Transcriptômica Espacial; RNA de Célula Única; Multiômica; Ômicas Espaciais 4D; Inferência Bayesiana; Teoria da Informação; Parâmetros de Ordem; Reprogramação Celular; Medicina Regenerativa; Medicina de Precisão; Modelos Fundamentais de Biologia; Inteligência Artificial em Biologia; Dinâmica Multiescalar; Controlabilidade Biológica; Engenharia de Estados Celulares.