La Ciencia ante la crisis

Retos para 2011: del genoma humano al proteoma

Desde estas páginas hemos ido trazando del papel vanguardista que nuestro paí­s podrí­a jugar en terrenos que ligan tecnologí­a a salud si hubiera un proyecto de inversión en economí­a productiva para salir de la crisis. Una nueva oportunidad se abre con la proteómica, un área todaví­a en desarrollo pero que supone un paso de gigante en la descripción de la biologí­a celular y que abre posibilidades de aplicaciones revolucionarias en el campo de la medicina moderna.

Grandes erspectivas El desciframiento del Genoma Humano era tan sólo el punto de partida. Conocer los genes es conocer las instrucciones para construir entidades vivas. La proteómica trata de desentrañar el papel que juegan las proteínas, que son las herramientas que posee la célula para realizar sus funciones vitales. Gracias a ello se podrá establecer cuáles de ellas se alteran y participan en el desarrollo de una enfermedad. Se podrá así tener mejores herramientas para poder prever quién padecerá una enfermedad, diagnosticarla con mayor precisión o poder saber si responderá o no a un medicamento o cuál va a ser su progresión.su extrema complejidad quizás no pueda develarse por completo el contenido del proteoma humano pero aún así el futuro espera prodigios en la aplicación práctica de esta nueva rama de las ciencias.El Santo Grial Sin embargo, el norte de la medicina personalizada siempre parece lejano. El Santo Grial de la medicina individualizada y molecular supondría un cambio comparable al que supuso entrar en la era de la digitalización. ¿Quién no quiere pasar de una medicina reactiva (espera a que el problema aparece para resolverlo) a una medicina activa, preventiva? Todos querríamos. Primero, se lleva a cabo la identificación de las proteínas, se ve cuáles pueden influenciar en la aparición de una enfermedad y éstas se cuantifican de nuevo luego para que el doctor sepa en qué estado de la enfermedad se encuentra un paciente. Por otro lado, la medicina personalizada también trata de saber cómo va a reaccionar el organismo ante o durante un tratamiento con un fármaco, ya que cada persona metaboliza de un modo diferente. Pero sobre todo significa la posibilidad con romper un tipo de medicina claramente vinculada a intereses nada sanos que imponen “tanto tienes, tanto vives”. OVA1 En 2009 la Agencia Norteamericana de Fármacos y Alimentos (FDA) aprobó la OVA1 para ser realizada por médicos de atención primaria o ginecólogos para complementar, no sustituir, el proceso de dianóstico y decisión sobre los tumores ováricos. OVA1 es una técnica basada en la proteómica. Comprueba los niveles de cinco proteínas que se alteran por el cáncer de ovario. El análisis combinado de las cinco da una puntuación del 0 al 10 que permite señalar a las pacientes de alto riesgo de padecer un cáncer, que se beneficiarían de la cirugía. Por tanto diferencia si la masa pélvica es benigna o maligna. Parece probado que aumenta la supervivencia cuando la cirugía se realiza por oncología ginecológica. El mapa completo La proteómica nació oficialmente hace diez años en abril de 2001. En la última conferencia anual de la Organización del Proteoma Humano (HUPO) el pasado septiembre, el Institute for Systems Biology (Washington, EEUU) y el Swiss Federal Institute of Technology de Zurich, Suiza, anunciaron haber completado la primera fase en la generación de un mapa completo del proteoma humano por espectrometría de masas. El mapa del proteoma humano permitirá a cualquier científico detectar y cuantificar cualquier proteína humana en cualquier muestra biológica. Este avance permitirá acelerar la investigación básica y la investigación clínica. El papel de la proteómica española Para el desarrollo de este campo de la biología España cuenta con profesionales y medios avanzados. El dilema es si seguir como hasta ahora siendo “la estación de servicios y suministrador de mano de obra y conocimiento” a las potencias productivas y productoras de ciencia o va a tomar una posición por desarrollar productos de alto valor añadido al servicio del país y de la humanidad, dado que están relacionados con la salud. España es hoy líder mundial en la comercialización de espectrómetros de masas. Destaca en España, dentro de la red de laboratorios integrados en ProteoRed, el laboratorio de Proteómica del Grupo de Investigación Proteómica y Genómica Funcional de Plantas de la Universidad de Alicante, donde se hacen análisis proteómico diferencial (subconjunto de proteínas que cambian debido a un tratamiento, una enfermedad, estrés, etc.); identificación y caracterización de proteínas; y su aplicación al control de calidad, que analiza las proteínas de determinados productos o materias primas. Los principales clientes son de la industria agroalimentaria y la investigación biomédica. El equipo, dirigido por el Profesor Roque Bru consiguió una forma de producción de resveratrol, la sustancia de la piel de uva que tiene acción antioxidante, antiinflamatoria y anticarcinogénica, en cantidades competitivas a partir de la vid, cultivando en biorreactores células procedentes de la piel de la uva, acumulando hasta 1.000 veces más este compuesto. A partir de aquí, diferentes laboratorios se han interesado en convertirlo en complemento vitamínico o suplemento nutricional. En junio pasado un grupo de científicos en León logró descifrar el proteoma del hongo de la penicilina. Ya hace un año y medio, también científicos de INBIOTEC, Instituto de Biotecnología de León, en colaboración con investigadores estadounidenses y europeos lograron secuenciar el genoma de este hongo productor de la Penicilina. En esta investigación posterior descifraron las 980 proteínas que integran el ‘proteoma’ del hongo. Esto hará posible desarrollar cepas más resistentes contra las bacterias y reducir en ellas los compuestos contaminantes no deseables, y facilitará la investigación del ‘proteoma’ de otras especies de Penicillium, también muy importantes y cuyas proteínas no han sido identificadas. La investigación formaba parte de la tesis del estudiante de doctorado de la Universidad de Isfahan (Irán) Saeid Jami, dirigida por el director de INBIOTEC, Juan Francisco Martín, un investigador de prestigio internacional. Grandes embudos La proteómica clínica es una parte de la medicina personalizada, como lo era la genómica. Si una de las conclusiones del estudio del genoma humano fue que cuanto más se adentraban en el estudio de los genes involucrados en una enfermedad más se veía la enorme complejidad que implicaba su cura; en el caso del proteoma el reto es mayor. Mucho mayor. La empresa de identificar todas las proteínas y sus cambios es mucho más compleja que la que llevó a descifrar el genoma humano. Hay que tener en cuenta que la cadena de ADN de nuestro genoma está compuesto por la combinación de sólo cuatro bases nitrogenadas, los nucleótidos, que se asocian de 3 en 3 para codificar los aminoácidos de las proteínas. En el caso de las proteínas, están compuestas por las combinaciones de 20 aminoácidos diferentes que pueden sufrir cambios. El genoma no cambia a lo largo de la vida de la persona, pero el proteoma, sí. Las proteínas, además, funcionan asociadas unas con otras de forma interrelacionada. La proteómica pues ( el estudio del proteoma ) es sumamente complejo debido que habrá de aclarar cuestiones relacionadas con la abundancia de las proteínas, la dinámica de las proteínas, de su estado de activación y de la interacción de una proteína con otra. En 10 o 15 años podría estar disponible un perfil proteico de 50 o 100 proteínas que serán las básicas para determinar ese estado de salud. Así nos podrán decir , por ejemplo, qué probabilidad tenemos de tener un determinado cáncer y cuándo. Pero, como en el caso de la genómica, las cosas pueden aparecer mucho más complicadas sobre la marcha. El fin del dogma El peligro principal es la tendencia a reducir el conocimiento a sus aplicaciones prácticas y de estas a las rentables para los que patentan los descubrimientos. Y es que lo primero que se ha venido abajo con el avance del conocimiento en genética es el “dogma central” en biología: un gen, una proteína. El estudio del genoma humano dejó claro que tenemos entre 40.000 y 60.000 genes, no los 100.000 que se creían en un principio. Las proteínas son en última instancia la expresión de la función celular y esta expresión es modulada en varios puntos de su formación y después de ella, a través de procesos químicos que dan origen a múltiples productos proteicos de un solo gen. Ya existen estudios que indican que el número de proteínas por gen es en promedio de una a dos proteínas por gen en las bacterias, tres en las levaduras y entre tres y más de seis en los seres humanos , con lo que nuestro organismo puede contener más de 500.000 proteínas distintas. El reto último: la teoría biológica Es inevitable que en el curso de la descripción de los procesos que rigen la vida en nuestro cuerpo y en nuestras células haya que cuestionarse dogmas o ideas que han venido funcionando hasta ahora. La cuestión es si se elabora un cuerpo teórico que vaya a dar respuestas a los por qués últimos. Y esto está íntimamente ligado a la concepción evolucionista de la biología. En el terreno de la química se dió el salto en el S. XIX. Al separar los dos niveles, el atómico y el molecular, la química del S. XIX diera un paso de ser una disciplina descriptiva, ex­perimental, a una concepción evolucionista de la materia. O sea a explicarse la ma­teria en movimiento. Esta concepción evolucionista nunca se trasladó a la biología, a pesar de que era una tendencia extendida en el s. XIX. Pero no. Sólo algunos químicos como kekulé o biólogos como Pasteur concibieron la estructuración del universo en diferentes niveles de integración. La corriente dominante se dedicó a analizar la composición molecular de los seres vivos actuales, cogiendo como unidad las células, así como las transformaciones químicas en su ámbito hídrico interior. De ahí se han obtenido gran cantidad de conocimientos empíricos cada vez más relacionados entre sí y, por tanto, susceptibles de ser elevados al terreno de la teoría, de las leyes científicas. Este prejuicio dominante, según el biólogo español Faustino Cordón, desde el S.XIX impide comprender que “los seres vivos surgen y persisten sobre la realidad estructurada en unidades de sucesivos niveles de integración… el basibión (proteinas globulares con actividad enzimática), la célula y el animal. Los basibiones. Se ha demostrado que todas las reacciones moleculares de cualquier célula están gobernadas por proteínas enzimáticas que aceleran la reacción de las moléculas orgánicas disueltas en beneficio de ellas, de la asociación de ellas (plantas) o del cuerpo del animal del que forman parte. “Estos enzimas son asociaciones de moléculas se comportan in vivo gobernando mo­léculas de un modo nuevo, desconocido fuera del ámbito celular, puesto que en cada paso metabólico hace confluir de forma especializada un conjunto de moléculas distintas y las transforma de forma compleja. También, en la coordinación de la actividad de unas y otras se forman rutas metabólicas que han de producirse con la intensidad precisa mar­­cada por el metabolismo conjunto de la célula. Considerar la célula como unidad absoluta de vida veta la interpretación de esos fenómenos biológicos como algo dependiente del resto de la realidad y con historia fue un obstáculo invencible para interpretar los datos del metabolismo celular de un modo científico válido. Es decir, por su proceso de origen.” La creación de este nivel supramolecular, el de la proteína globular enzimática, es un proceso ancestral de la vida terrestre del que difícilmente podrán descubrirse restos. Pero es un error pensar que el proceso que define a los seres vivos no se puede confundir con los procesos químicos que tienen lugar en él. La célula no se puede reducir a una fábrica química ni se puede reducir al hombre y sus enfermedades al conjunto de reacciones químicas que suceden en su interior como hace la psiquiatría biologista actual. Valgan éstos como ejemplos de cómo el reduccionismo condiciona campos tan de­cisivos para la vida humana como es la medicina.

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