El futuro de la medicina II: proteómica

En el artículo anterior charlamos acerca de las aplicaciones del conocimiento que tenemos sobre el ADN, concluyendo que control de la información celular contenida en el material génico nos abre innumerables puertas hacia el tratamiento y a prevención de muchas enfermedades. Pero debemos recordar que el ADN codifica la síntesis de proteínas, siendo estas en última instancia las que controlan todos los procesos celulares. Se podría decir que estamos formados por proteínas: la queratina de nuestra piel, el colágeno de nuestros tejidos e incluso el “esqueleto” de nuestras células entre muchos otro casos.

Estructuras de las proteínas

Estructuras de las proteínas

Las proteínas son un tipo de molécula cuya unidad estructural son los aminoácidos,  éstas se producen tras una compleja sucesión de procesos por los cuales se transmite la información genética, formando el grupo con más diversidad en estructuras y funciones. Razón suficiente por la que en experimentos sobre el origen de la vida se tengan en consideración la aparición de aminoácidos, aunque ese tema ya lo hemos tratado. Un fallo en cualquier punto de esa progresión significaría que se formaría una proteína errónea, lo que significaría que ésta no fuese funcional o no cumpliese su función de forma correcta, tratándose de un hecho catastrófico para la célula. Algunos ejemplos de estos daños son los producidos en el Síndrome de Marfan o en el Síndrome de Ehlers-Danlos (Podéis buscar alguna imagen en la web si tenéis estómago).

Su importancia viene dada, evidentemente, por sus funciones, por lo tanto, antes de entrar más en materia veamos algunos tipos de proteínas en base a la función que desempeñan. Existen inmunoglobulinas, también conocidas como anticuerpos y responsables de la inmunidad específica el organismo; las proteínas estructurales, como el colágeno y la queratina responsables del mantenimiento estructural del organismo (si queréis un día os cuento porqué el 90% de las cremas rejuve-embellecedoras del mercado son un fraude); las glicoproteínas, que surgen de la unión de proteínas y carbohidratos siendo responsables de la señalización celular; las lipoproteínas, formadas por lípidos y proteínas que cumplen diferentes funciones como la catálisis de reacciones químicas (enzimas), la señalización de patógenos (antígenos) o forman sustancias venenosas (toxinas)… En resumen, hay muchas proteínas, con muchas funciones, y son por lo tanto muy importantes. Una única mutación en la proteína “progerina” es responsable del envejecimiento y muerte prematuros, conocidos con el nombre de Progeria (Los pacientes de esta enfermedad resultan impactantes).

Ahora como investigadores pensemos: Si sé que proteína cumple una función concreta y puedo sintetizarla o modificarla, podré controlar esa función. Encontramos en este punto la Proteómica, que consiste en un conjunto de ciencias que estudian las estructuras y funciones de las proteínas. En mi opinión la molécula más bella es sin duda el ADN (una de las moléculas más complejas de la naturaleza, de misteriosa procedencia y base de nuestra vida), pero también existen proteínas realmente vistosas. Cabe decir que la estructura de la proteína está directamente relacionada con su función, las proteínas que aceleran o ralentizan las reacciones de nuestro organismo (enzimas) son tremendamente específicas y en ocasiones una proteína sólo puede encajar con otra determinada.

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Algunos ejemplos de proteínas vistosas

Como es ya costumbre, busquemos alguna aplicación a todo el conocimiento que tenemos sobre las proteínas que se esté desarrollando en estos momentos. Hablemos en primer lugar de la Metabolómica, que aún siendo análoga a la Proteómica, puede llevar a cabo sus estudios sobre los diferentes aspectos del metabolismo gracias a las nuevas técnicas resultantes de estudios proteómicos. Si esta rama de la ciencia continúa desarrollándose puede que algún día podamos controlar el metabolismo, y quién sabe, tal vez alargar nuestras vidas.

Otra de sus aplicaciones, por la cual tengo mayor predilección, es la inmunoproteómica, que se centra en las proteínas responsables de la inmunidad del organismo. Gracias a esta ciencia podemos conocer los antígenos responsables de la señalización en la membrana de un patógeno, las proteínas responsables del complejo mayor de histocompatibilidad (culpable de los rechazos a la hora de un trasplante) o el conjunto de reacciones químicas que producen efectos adversos en el individuo desencadenadas por un microorganismo específico, una enfermedad infecciosa o una toxina. Desde luego, si tuviésemos un mayor conocimiento de todo ese conjunto de proteínas tendríamos la oportunidad de detectar y detener todo tipo de reacciones que pudiesen suponer un peligro para nuestra salud, y en consecuencia tratar un gran número de enfermedades y eliminar otros tantos patógenos. Pero eso lo dejaremos para el futuro.

Me gustaría hacer un inciso, antes de seguir comentando cualquier otra aplicación, para remarcar que todo este avance en el conocimiento molecular es debido a los avances en las demás ciencias, como ya hemos dicho; concretamente en la bioinformática, que nos permite procesar una enorme cantidad de datos con la finalidad de realizar simulaciones lo más realistas posibles con el fin de ser precisos a la hora de experimentar. Ilustremos esto con un ejemplo:

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Este es el “brazo” robótico

Hace unos cuantos meses tuve la oportunidad de visitar el Centro Singular de Investigación en Medicina Molecular y Enfermedades Crónicas (CiMUS), situado en Santiago de Compostela. Uno de los laboratorios que visitamos trabajaba en el desarrollo de fármacos, en él se realizaban pruebas que consistían en la mezcla de una proteína concreta con el compuesto a tratar para comprobar si existía reacción, si está reacción se producía ese compuesto podría optar (tras innumerables pruebas) a ser un nuevo medicamento. Es una explicación un tanto imprecisa, pero se capta lo que allí se hace, comprobar un grandísimo número de compuestos en busca de alguna reacción. Desde luego es algo caro, a pesar de que estas pruebas se realicen en placas de unos 1536 pocillos, en los cuales se introducen como mucho unas decenas de nanolitros, y el personal del laboratorio utiliza un brazo robótico automatizado para llevar a cabo la mayoría de las pruebas. Esta máquina me resultó realmente apasionante, ya que en base a un ruta y deslizándose por un raíl en el interior de una larga mesa llevaba a cabo todas estas pruebas de forma ordenada y sistemática. ¡Imaginad que en algún punto del proceso se produce un error, se perdería mucho dinero, o lo que es peor, un posible medicamento!

A qué venía este último ejemplo, pues a que sería realmente costoso y casi imposible a nivel temporal probar todos los compuestos posibles en la realidad. Por lo que esta ciencia es posible gracias al avance de la bioinformática, que nos permite realizar un primer filtro de compuestos a nivel virtual antes de realizar los experimentos, y así descartar un gran número de posibilidades, lo que no es fácil, tres cuartas partes del Centro de Supercomputación de Galicia llegan a ser usadas para realizar los cálculos.

La protéomica posee otras aplicaciones más específicas y desarrollará nuevas en el futuro. ¡Podríamos ser capaces de crear proteínas a nuestro antojo, llegando a llevar a cabo nuestras propias reacciones en el organismo!

Sciencegod

Con estos últimos dos artículos he querido acercar un poco cómo se está desarrollando la ciencia médica a nivel mundial, ya que estamos viviendo una revolución en este campo, de la cual aún no somos conscientes. Incluso ya existe la Proteogenómica, dándonos nuevos quebraderos de cabeza para comprender un poco mejor lo que nos rodea y a nosotros mismos.

Así que antes de encender un ordenador, tomar una pastilla o quejarnos por nuestra herencia genética recordemos que todo se lo debemos a aquellas personas que se enfrentan día tras día a los peligros del “No lo sé” con el fin de aportar nuevos y mejores avances a la humanidad, se lo debemos a los investigadores.

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Investigador empedernido de todo lo que nos rodea. ¡Es hora de cambiar el mundo! Observemos el universo, investiguemos todo aquello que no alcanzamos a comprender y creemos un futuro a la altura!

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