El Alzheimer, el cáncer, los procesos de envejecimiento, el cambio climático y el espacio, repasamos las prioridades en nuestros laboratorios

¿Favorece la excesiva ingesta de alimentos el cáncer? ¿Qué papel juegan los genes en el cambio climático? ¿Cuáles son los mecanismos del envejecimiento? ¿Puede la computación ayudar a encontrar nuevos fármacos? ¿Qué es el estrés replicativo, cómo condiciona el desarrollo de la persona su presencia en el feto? ¿Son los planetas similares a la Tierra una solución para la humanidad? ¿Será el estudio multidisciplinar una puerta abierta para las enfermedades neurológicas? ¿Se podría conocer Marte sin la tecnología elaborada desde España? Estas preguntas podrían tener contestación en un breve espacio de tiempo gracias a la dedicación de nuestros laboratorios, que, pese a los recortes y a la diáspora de talentos, siguen dando luz a algunos de los desafíos de la ciencia actual. Con motivo de la celebración de la Noche Europea de los Investigadores, este viernes, 30, fecha además en la que la sonda Rosetta culminará su misión sobre el cometa 67P Churyumov-Gerasimenko, nos metemos en diez laboratorios para que nos cuenten de primera mano los estudios que podrían aportar nuevas piezas al puzle del conocimiento y revolucionar algunos aspectos de nuestra vida cotidiana.

Rosetta culmina su misión

Centro Europeo de Astronomía Espacial (Villanueva de la Cañada, Madrid). Agencia Espacial Europea (ESA).

Este 30 de septiembre, la sonda Rosetta completará su misión con un descenso controlado sobre la superficie del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. El Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) de Villanueva de la Cañada, Madrid, hará un seguimiento de este acontecimiento histórico. Rosetta, de la ESA, llegó al cometa el 6 de agosto de 2014, al cabo de un viaje de diez años a través del Sistema Solar tras su lanzamiento el día 2 de marzo de 2004. El módulo Philae aterrizó en la superficie del cometa el 12 de noviembre de 2014. Después de dos años de convivencia, que se tradujo en una cantidad sin precedentes de información científica durante su máximo acercamiento al Sol, Rosetta y el cometa van a volver a salir de la órbita de Júpiter. Al alejarse más que nunca del Sol y recibir mucha menos energía solar de la que necesita para funcionar, el destino de Rosetta está sellado: seguirá a Philae hasta la superficie del cometa. Se espera recibir la confirmación del final de la misión por parte de la Sala de control principal de la ESA este 30 de septiembre: la noche antes, la sonda habrá iniciado su viaje definitivo para colisionar con el cometa. Las últimas horas de descenso permitirán a la sonda medir el análisis del gas y el polvo más cerca de la superficie que nunca. También tomará imágenes de muy alta resolución del núcleo del cometa, incluyendo las fosas abiertas de la región de Ma'at, donde se prevé que la sonda lleve a cabo el impacto controlado.

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Estrés replicativo y envejecimiento

Óscar Fernández-Capetillo. Grupo de Inestabilidad Genómica. CNIO

El laboratorio de Oscar Fernández-Capetillo estudia cómo el daño en el ADN contribuye a los procesos del cáncer y el envejecimiento. En particular, investiga en un tipo de daño que surge en el genoma cada vez que las células se duplican y hacen una copia de su ADN, que se conoce cómo estrés replicativo. En lo que se refiere a envejecimiento, el grupo descubrió que la acumulación de este tipo de estrés acelera el proceso. Además, descubrieron que su presencia durante el desarrollo fetal influye en la velocidad de envejecimiento posterior, concepto que acuñaron cómo "Programación Intrauterina del Envejecimiento". Posteriormente su grupo ha descubierto estrategias que reducen el estrés replicativo en las células y de este modo retrasan el envejecimiento. En el área del cáncer, el grupo de Fernández-Capetillo propuso la idea de atacar al cáncer mediante fármacos que inhiban la respuesta celular a estrés replicativo. La idea es simple. Si se inhiben estos mecanismos protectores, el efecto en las células sanas será menor ya que tienen muy poco estrés replicativo. Sin embargo, las células cancerosas serían muy vulnerables a dichos fármacos ya que sufren de cantidades elevadas de estrés replicativo al dividirse muy rápidamente. El grupo no sólo ha demostrado la validez de estas ideas mediante estudios genéticos, sino que además ha desarrollado fármacos en el CNIO que ya han mostrado eficacia antitumoral en varios modelos preclínicos en animales, y que fueron licenciados a la empresa farmacéutica alemana Merck para poder llevarlos a la clínica.

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Genes para combatir el cambio climático

José Miguel Mulet. Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (Centro Mixto del CSIC y de la Universidad Politécnica de Valencia).

Uno de los problemas más acuciantes para la producción agrícola es el cambio climático. La tendencia es que la temperatura global está subiendo pero, puntalmente las mínimas son más bajas, las precipitaciones se vuelven irregulares, por lo que cada vez los veranos son más largos y secos y los inviernos, más cortos y fríos. Esto supone un problema para la producción agraria. El equipo de Mulet está tratando de identificar genes que pueden resultar limitantes en estas condiciones ambientales extremas, caracterizar su función y, a largo plazo, tratar de desarrollar cultivos que incorporen estos genes. También está investigado no solo genes convencionales sino el papel que pueden tener los microRNA en la defensa de la planta en estas condiciones, ya que parece que tienen un papel fundamental en crear redes de interacción entre genes para modular la respuesta de la planta. Identificando los nodos de esta red se puede mejorar la respuesta. Otro aspecto fisiológico que se está investigando en el ámbito molecular es la nutrición de potasio, ya que es un aspecto limitante cuando la planta se encuentra en condiciones de estrés. En paralelo a estos proyectos, que caen de lleno en la biología molecular de plantas, Mulet está llevando a cabo una colaboración con un grupo de ingeniería forestal para tratar de aplicar este conocimiento en repoblación forestal. Están tratando de identificar los factores limitantes a nivel bioquímico en las diferentes variedades de especies utilizadas en reforestación para tratar de predecir cuales se adaptaran mejor a las futuras condiciones climáticas.

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Función del ADN mitocondrial en el envejecimiento

José Antonio Enríquez. CNIC

El equipo de Enríquez ha realizado importantes contribuciones en la comprensión de la biogénesis y la bioenergía de la mitocondria, su papel en la apoptosis celular, la estructura y la regulación de la cadena respiratoria y las consecuencias patológicas de la alteración de la función mitocondrial. Recientemente, describieron cómo la combinación e interacción de nuestros dos genomas, nuclear y mitocondrial, desencadena una adaptación celular que tendrá repercusiones a lo largo de toda nuestra vida y que determinará la calidad del envejecimiento o cómo los cambios en el metabolismo mitocondrial permiten adaptar la respuesta de las células inmune a bacterias vivas o muertas.

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Genómica computacional

Joaquín Dopazo. Centro de Investigación Príncipe Felipe

El programa de Genómica Computacional de este centro valenciano trabaja en el uso de datos genómicos, mediante desarrollos bioinformáticos innovadores, para comprender mecanismos de enfermedad y de acción de fármacos y aplicar este conocimiento a las búsqueda de nuevos biomarcadores diagnósticos, pronósticos y de tratamiento. Su participación en consorcios como el CIBER de enfermedades raras les ha permitido integrarse en proyectos de secuenciación en los que se han encontrado más de 15 nuevos genes y decenas de mutaciones causales de enfermedad que se incorporan en la cartera de diagnóstico del sistema de salud. Coordinan, entre otros, un proyecto innovador de medicina personalizada y preventiva para la centralización de los datos genómicos de pacientes en el que participan 8 hospitales de 4 comunidades autónomas dentro del marco del CIBERER.

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Un test para el cáncer

Eduard Batlle. IRB Barcelona

El cáncer colorectal es el tercero más frecuente en los hombres y el segundo en mujeres en todo el mundo, con 32.000 nuevos casos en España cada año, situándolo como el más frecuente en este país. La supervivencia actual a los cinco años se sitúa en el 64%. Muchas de las estrategias actuales en terapia son efectivas para eliminar el tumor primario, sin embargo, el 50% de los pacientes desarrollarán nuevamente el tumor, resistente a la terapia convencional. Eduard Batlle investiga este tipo de cáncer con estudios que comprenden preguntas sobre cómo se origina, cómo progresa ganando agresividad y cómo hace metástasis, principalmente a hígado y pulmón. Este investigador ICREA, líder del Laboratorio de Cáncer Colorectal del IRB Barcelona y coordinador del programa de Oncología, ha contribuido con avances muy destacado. Su objetivo último es obtener información que permita diseñar nuevas herramientas terapéuticas y de diagnóstico. En este último apartado, gracias a resultados de su laboratorio, están desarrollando un test de diagnóstico (denominado Colostage) para saber qué pacientes están en riesgo de desarrollar metástasis y cuáles no. Esta herramienta ayudará a los médicos a decidir mejor los tratamientos a adoptar para el paciente en función de dicho riesgo. Para realizar sus estudios Eduard Batlle cuenta con diversas fuentes de financiación, entre las cuales dos proyectos del ERC, uno en la categoria ERC Advanced y otro en el apartado de transferencia, ERC Proof of Concept.

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Otros planetas son posibles

Pedro Amado. Instituto de Astrofísica de Andalucía - IAA-CSIC (Dept. de Física Estelar)

Una de las líneas de investigación más activas actualmente es la búsqueda y caracterización de exoplanetas con características similares a las de la Tierra, y que orbiten a una distancia que permita la existencia de agua líquida en su superficie, lo que se conoce como zona de habitabilidad. Como explica a El Cultural el astrofísico Emilio José García (también del Instituto de Astrofísica de Andalucía), se trata, en definitiva, de la búsqueda de mundos fuera de nuestro sistema solar potencialmente habitables. El grupo de exoplanetas del Instituto de Astrofísica de Andalucía co-lidera el espectrógrafo de alta resolución CARMENES, instalado en el telescopio de 3.5 metros del observatorio de Calar Alto, y cuyo objetivo es encontrar este tipo de planetas en estrellas enanas rojas. Además, recientemente el grupo ha colaborado en el descubrimiento de Próxima b, un planeta con una masa mínima de 1,3 veces la terrestre y que se encuentra orbitando en la zona habitable de Próxima Centauri, la estrella más cercana a nuestro sistema solar, situada a tan solo a cuatro años luz de la Tierra.

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Relación ingesta de comida y cáncer

Alejo Efeyán. Grupo de Metabolismo y Señalización Celular. Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO).

En el Grupo de Metabolismo y Señalización Celular se estudia la conexión entre nutrientes y enfermedad. El sobrepeso está íntimamente relacionado con el desarrollo de enfermedades metabólicas como la diabetes, y también con el desarrollo de ciertos tipos de cáncer. Por el contrario, una reducción sustancial y controlada de la ingesta es saludable. Más allá de la diabetes, disminuye el desarrollo de la mayoría de los tumores y retrasa ciertos efectos del envejecimiento. En el laboratorio de Efeyán utilizan modelos de ratón para entender a nivel celular y molecular de qué manera los nutrientes y las hormonas desencadenan procesos patológicos. Utilizan ratones modificados genéticamente, cuyas células son incapaces de detectar (por exceso o por defecto) fluctuaciones en algunos nutrientes. Al activar las respuestas del organismo ante niveles altos de nutrientes, algunos de estos ratones sufren las consecuencias metabólicas aunque su ingesta y los niveles de nutrientes sean normales. En la actualidad estamos estudiando qué órganos (hígado, músculo, grasa blanca y parda) están implicados en esta respuesta metabólica.

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Afrontar el Alhzeimer globalmente

Patrick Aloy. IRB Barcelona

Una de las enfermedades en la que el envejecimiento es el factor de riesgo más importante es el Alzhéimer, considerada por los expertos una de las epidemias del siglo XXI. De esta enfermedad, denominada compleja, se desconocen las causas y también el origen, y no tiene cura, solo tratamientos para paliar los síntomas y tratar de evitar su avance. El Alzheimer afecta a una de cada diez personas mayores de sesenta y cinco años y su prevalencia va en aumento. El investigador ICREA Patrick Aloy, al frente del Grupo de Bioinformática Estructural y Biología de Redes en el IRB Barcelona, estudia la enfermedad, pero en lugar de centrarse en uno de los actores implicados -como la proteína beta amiloide, la tau, y muchas otras moléculas que tienen una relación- se enfrenta a esos actores de manera global, uniéndolos en una especie de red de interacción de genes y proteínas. Según explica el propio Patrick Aloy: "Esperamos poder crear un modelo informático dinámico de la enfermedad que nos permita representar la evolución a escala molecular, de forma que podamos entender su origen y cómo progresa, para, al final, desarrollar fármacos que bloqueen su progresión". Para realizar sus estudios cuenta, entre otras fuentes de financiación, con una subvención ERC Consolidator Grant del Consejo Europeo de Investigación.

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Instrumentación española en Marte

Javier Gómez-Elvira, José Antonio Rodríguez Manfredi y Fernando Rull. Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

Marte sigue en el punto de mira de la exploración espacial. Su cercanía e interés astrobiológico hacen del planeta vecino el candidato perfecto para las misiones que las agencias espaciales ponen en marcha, desde que en 1976 la Viking 1 y la Viking 2 de NASA tocaran suelo marciano. Y la instrumentación juega un papel esencial para el avance científico en este ámbito. En España, esa instrumentación tiene cuatro nombres propios: REMS, TWINS, MEDA y RLS. Y todos son proyectos liderados por el Centro de Astrobiología (CAB). El primero de ellos es la estación meteorológica REMS, que lleva el registro más completo de datos medioambientales de Marte, desde que llegase en 2012 a bordo del rover Curiosity de NASA. Como continuación de REMS, TWINS será la próxima estación que se enviará en 2018 al planeta rojo con la misión InSight, también de NASA y, por su parte, MEDA, que irá en Mars2020, supondrá una mejora significativa de las dos estaciones anteriores. Por tanto, el CAB ha liderado los instrumentos meteorológicos marcianos en la última década. Además de estar en Marte con misiones de NASA, el CAB colabora con la Agencia Espacial Europea (ESA) a través del Espectrómetro Láser Raman (RLS), que irá a bordo de ExoMars2020, y que utiliza una técnica muy potente con la que se obtendrá información estructural y química de la superficie de Marte sin que exista contacto con ésta.

@ecolote