lunes, 15 de enero de 2018

Yo quiero ser Bióloga Molecular - Marta Dueñas Porto

Y yo quiero ser...Bióloga Molecular
(Por Marta Dueñas Porto)


Escucha música mientras lees, vete al final.

Como muchas niñas en su momento quise ser Bailarina, Cantante, Enfermera y, durante muchos años, Médico. Desde que tengo uso de razón se me dieron mejor las asignaturas de ciencias (Mates, Física, Química y Biología) y ya en el instituto al conocer la biografía de Marie Curie soñé idílicamente ser como ella. Me gustaba mucho la química, me fascinaban los laboratorios y en aquel (hoy muy lejano) entonces, comenzaba la revolución científica y tecnológica que haría familiares los términos de Biología Molecular e Ingeniería Genética. Fue entonces, entrando en Bachillerato, que decidí que iba a estudiar para ser investigadora en los nuevos campos que se abrían con esas nuevas herramientas en el campo de la Biomedicina. Me enamoré del descubrimiento de la doble hélice, el código genético, el dogma central de la biología y de todas las esperanzas que se gestaban en el conocimiento de estas bases moleculares y el diagnóstico y la cura de muchas enfermedades hereditarias.

Fig. 1. Y yo quiero ser…Bióloga Molecular!!!

Ahí surgió un dilema, ¿Qué carrera universitaria debía cursar para dedicarme a estos estudios? Con todo el estrés que lleva el último año de bachillerato, en el poco tiempo que me quedaba libre, intentaba averiguar qué debía estudiar: ¿Biología?, ¿Bioquímica?, ¿Medicina?, ¿Química? (en aquel entonces no existían carreras como la Ingeniería Genética y otras de nueva generación…). No era tarea fácil, de todas me gustaba algo y todas me daban miedo, me quedaban enormes, me parecía que el enfoque de la Medicina era un perfil formativo muy clínico y yo quería hacer investigación en un laboratorio sacado del mejor libro de ciencia ficción; Química me parecía que se alejaba mucho del área de la biomedicina, hasta que finalmente tomé la decisión de estudiar Biología y esa decisión, aún hoy me hace muy, muy feliz. Sé que uno de los mayores objetivos de este libro es motivar a chicas y chicos, adolescentes y jóvenes a hacer investigación e intentaré hacerlo. Aunque pueda parecer muy visceral, he de confesarles que una vida dedicada a la investigación es una vida de grandes sacrificios y aún mayor dedicación pero que el descubrimiento y ser capaz de encontrar explicaciones científicas a aquello que nos preguntamos, genera una satisfacción tan enorme que compensa con creces todos los sacrificios personales y el tiempo que invertimos en generarlos y si además, logramos con ello abrir nuevas rutas de terapias y diagnósticos que alivien a pacientes y familiares pues ya esa satisfacción es inconmensurable.

¿Qué es la Biología Molecular?

La Biología Molecular es una disciplina científica que tiene como objetivo el estudio de los procesos que se desarrollan en los seres vivos desde un punto de vista molecular. Dentro del Proyecto Genoma Humano se define como: El estudio de la estructura, función y composición de moléculas biológicamente importantes. Está relacionada con otros campos de la Biología y la Química, particularmente con la Genética y la Bioquímica. La biología molecular concierne principalmente a la comprensión de las interacciones de los diferentes sistemas celulares, lo que incluye muchísimas relaciones, entre ellas las del ADN con el ARN, la síntesis de proteínas, el metabolismo en general, y estudiar y comprender cómo todas esas interacciones son reguladas para conseguir un correcto funcionamiento de la célula y en última instancia, el organismo.

Fig. 2. Esquema sobre la relación entre la genética, la bioquímica y la biología molecular.

Al estudiar el comportamiento biológico de las moléculas que componen las células vivas, la biología molecular interacciona con otras ciencias que abordan temas similares: así, p. ej., junto a la genética estudia la estructura y funcionamiento de los genes y su regulación (inducción y represión). Por otro lado, en común con la  bioquímica estudia las rutas metabólicas, la composición y mecanismo de acción de las enzimas, los tipos de catálisis enzimática, etc. También se relaciona con la filogenética al estudiar la composición detallada de determinadas moléculas en las distintas especies de seres vivos, aportando valiosos datos para el conocimiento de los procesos evolutivos.

Por consiguiente, definir barreras entre las diferentes disciplinas de investigación es muy artificial y complicado. A día de hoy, la inmensa mayoría de grupos de investigación, tanto los que se dedican a la investigación más básica como los de perfiles de investigación más aplicada, se conforman de diversos perfiles formativos que trabajan en un proyecto común y en el que cada cual aporta todo su ingenio y conocimiento para responder las preguntas más elementales de cualquier proceso investigativo, ¿Por qué?, ¿Cómo? y ¿Para qué?

¿Con qué herramientas contamos cuándo hablamos de Ingeniería Genética, Biología Molecular o Medicina Personalizada?

El desarrollo tecnológico de las dos últimas décadas ha proporcionado un salto cuantitativo y cualitativo en la forma de abordar la investigación de procesos biológicos. La Biología y la Medicina han experimentado un proceso de “molecularización” que trata de entender las bases moleculares que sustentan todos los procesos biológicos. Proyectos tan revolucionarios como el Proyecto del Genoma Humano han generado que la biología molecular no se circunscriba únicamente a un área de investigación biomédica, sino que abre nuevos campos de actuación directamente en la clínica en forma de sistemas diagnósticos, pronósticos y terapéuticos basados en herramientas moleculares. Es por ello que se hace imprescindible que las nuevas generaciones, al igual que se han ido familiarizando con la era digital en todo ámbito de la vida diaria, vengan también familiarizadas con términos como “Medicina Personalizada” que no es más que el empleo de técnicas de biología molecular en la rutina médica diaria.

Partir de una sola célula o de un corte de una micra de un tejido humano y ser capaces de extraer toda la información genética, epigenética y metabólica del mismo parece sacado de una película americana del futuro, pero hoy es posible hacer todo esto y más aplicando técnicas que, en su gran mayoría, son sólo copias ingeniosamente adaptadas de mecanismos que existen en la gran diversidad de nuestra naturaleza. La técnica más elemental de la ingeniería genética (que consiste fundamentalmente en extraer ADN de un organismo y transferirlo y expresarlo en otro) consiste en amplificar genes empleando la “reacción en cadena de la polimerasa” o sus ya muy reconocidas siglas en inglés “PCR”, logro que supuso la concesión del premio Nobel de Química en 1993 a Kary Mullis consiste en copiar los mecanismos que emplean los organismos vivos para replicar el material genético incluyendo todo lo aprendido de aquellos organismos que viven en condiciones extremas,  pues la enzima que se emplea hoy en día para copiar el ADN en cada ciclo de amplificación proviene de un organismo que es capaz de vivir a temperaturas comprendidas entre 50 y 80 °C, gracias a que sus enzimas resisten tales condiciones. Normalmente, a esas temperaturas las proteínas constitutivas de la mayoría de los seres vivos se desnaturalizan y no vuelven a ser funcionales.

Fig. 3. Representación esquemática de una reacción de PCR

Otro ejemplo del empleo de tecnología que muy recientemente se ha implementado en nuestros laboratorios y que ha revolucionado metodológicamente la investigación biomédica es la tecnología del CRISPR. Esta tecnología es una herramienta molecular utilizada para “editar” el genoma de cualquier célula, incluidas., por supuesto, las células humanas. Sería algo así como unas tijeras moleculares que son capaces de cortar cualquier molécula de ADN, haciéndolo además de una manera muy precisa y totalmente controlada. Esa capacidad de cortar el ADN es lo que permite modificar su secuencia, eliminando o insertando nuevo ADN. Esta tecnología que ya ha comenzado a dar sus frutos en nuevas investigaciones tiene su origen en el sistema de defensa, ante infecciones virales, de una bacteria llamada Streptococcus pyogenes. Estas bacterias tienen enzimas capaces de diferenciar el ADN de la bacteria y el del virus y, una vez hecha la distinción, destruyen al material genético del virus. Aún no hay terapias disponibles empleando esta tecnología, pero es sólo cuestión de tiempo pues desde Octubre de 2016 ya hay aprobados varios ensayos clínicos que utilizan esta tecnología para “corregir” células de pacientes. Sin embargo, si ha sido empleada exitosamente en la generación de modelos de animales transgénicos así como en modelos celulares.

Fig. 4. Representación esquemática de la tecnología CRISPR. 
(Modificado de NatRevMicrobiol. 2013 Oct;11(10):675-87. 
doi:10.1038/nrmicro3096.Epub 2013 Aug 27)

¿Sabías qué…?

-Toda la raza humana, independientemente de color de la piel, aspecto físico u origen geográfico somos 99,9% idénticos? De hecho, los seres humanos y los chimpancés (nuestros vecinos más cercanos en el árbol de la vida) tenemos más de un 98% de similitud en nuestras moléculas de ADN.
-De los 8 premios Nobel otorgados a ciudadanos españoles, dos han sido en Medicina? En 1906 al médico Santiago Ramón y Cajal por sus trabajos y aportaciones a la neurociencia y en 1959 al biólogo molecular Severo Ochoa de Albornoz por sus descubrimientos sobre el mecanismo de la síntesis biológica del ácido ribonucleico (ARN) y del ácido desoxirribonucleico (ADN).
-El investigador español Francis Mojica fue el descubridor del mecanismo CRISPR/Cas cuando a principios de los 90 estudiaba unas bacterias que viven en las salinas de Santa Pola (Alicante) llamadas Haloferax mediterranei y descubrió que eran capaces de incorporar a su propio ADN el de otras bacterias o virus que las atacan para inmunizarse contra ellos? Por este descubrimiento ha sido postulado para el premio Nobel en el año 2017.
-Mediante el empleo de la tecnología CRISPR, científicos han deleccionado el gen responsable de que los champiñones se pongan marrones al contacto con el aire (gen que codifica para la enzima Polifenol Oxidasa). Este procedimiento no deja huella en los organismos generados, por lo que no se consideran transgénicos.

Marta Dueñas Porto
Doctor en Ciencias Biológicas
Investigadora Titulada Superior en la Unidad de Oncología Molecular (CIEMAT), Madrid, España.

Escucha música mientras lees.


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