Desde hace un año y medio, el doctor León David Islas Suárez y sus colaboradores del Departamento de Fisiología de la Facultad de Medicina de la UNAM desarrollan, con el apoyo del Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal, un biosensor o proteína quimérica para detectar sustancias irritantes, que eventualmente podría utilizarse en la detección de alimentos contaminados con bacterias patógenas.
El conocimiento básico generado en torno a este proyecto podría ayudar, asimismo, a entender y combatir mejor el dolor y/o la inflamación causados por algún agente físico o por procesos patofisiológicos.
En su laboratorio de la Facultad de Medicina, los investigadores universitarios crean quimeras (fusiones entre dos proteínas con funciones distintas) de canales iónicos y proteínas fluorescentes para detectar la presencia de sustancias nocivas no sólo en alimentos, sino también en el ambiente, en el aire.
“En la membrana de las células de los organismos hay receptores especializados en la detección de componentes irritantes como los que contienen la cebolla, el ajo, la mostaza, el chile y otros alimentos.
Esos receptores (proteínas que actúan como canales que regulan el flujo de iones al interior de las células) están involucrados en la generación de señales eléctricas como respuesta a la presencia de sustancias irritantes”, explica el biofísico.
CAPACIDAD NATURAL
Islas Suárez y sus colaboradores están aprovechando esa capacidad natural de ciertos receptores para reportar ópticamente cuándo son activados por sustancias irritantes.
Con ese fin han creado quimeras del receptor de la capsaicina (componente activo de los pimientos picantes) o TRPV1, el cual se encuentra en neuronas sensoriales y produce la sensación de picor, así como de otros canales emparentados, como el TRPA1, el cual se activa con sustancias que contiene el esmog. “El TRPV1 es, además, un receptor involucrado en procesos de dolor y de inflamación.
Por ejemplo, cuando uno se pica un dedo con una aguja o se quema la mano al agarrar una sartén caliente, el dolor que se produce está mediado, en gran medida, por dicha proteína”, indica Islas Suárez.
Si los investigadores logran obtener una imagen más completa de la regulación de este receptor (esto incluye sus interacciones con otras proteínas y sus movimientos), quizá se podría contar con un arsenal de herramientas de investigación más grande para entender el dolor y la inflamación asociados a otros procesos fisiológicos y patofisiológicos mediados por él.
QUIMERAS
Hasta la fecha, Islas Suárez y sus colaboradores han construido una serie de quimeras en las que colocaron reporteros fluorescentes formados por proteínas autofluorescentes en distintas regiones de la proteína. El objetivo es observar señales de fluorescencia que se producen como respuesta a la unión de sustancias irritantes con esas quimeras.
“Vamos a la mitad del camino. Hemos detectado fluorescencia con esos reporteros, pero no hemos observado cambios en esas señales asociados al hecho de que las sustancias irritantes se hayan pegado a la quimera.”
Por eso, los científicos de la UNAM construyen nuevas quimeras con reporteros fluorescentes en otro tipo de canales, que quizás arrojen señales más grandes.
En su laboratorio llevan a cabo también la manipulación de genes que codifican para estos reporteros fluorescentes (dichos genes se perpetúan mediante la introducción de plásmidos, pequeñas secuencias de ácido desoxirribonucleico o ADN, en bacterias).
Después, el ADN que codifica para el receptor ya modificado se inserta en células inmortalizadas, derivadas de tumores cancerosos de mamíferos; y estas células lo procesan, transcriben, traducen y envían a la membrana celular la proteína que forma al receptor, donde éste puede ser detectado óptimamente.
ADITAMENTO
Islas Suárez y sus colaboradores pueden estudiar las señales eléctricas producidas por las quimeras fluorescentes en la membrana celular, o visualizar directamente las señales de fluorescencia.
Ahora bien, para visualizar y medir estas señales se usa la técnica espectroscópica de Transferencia de Energía por Resonancia de Fluorescencia (FRET, por sus siglas en inglés). Sin embargo, como la espectroscopia requiere iluminación monocromática, es necesario acoplar luz laser al microscopio de fluorescencia. Por ello se fabricó un aditamento que permite el acoplamiento de la luz laser a la fibra óptica y, así, la obtención de lo que se llama epifluorescencia con luz laser.
“Yo diseñé algunas monturas ópticas y algunos acopladores para el microscopio, que luego se elaboraron en el taller de la Facultad de Medicina”, apunta el biofísico. Ya se tramita la patente de este sistema de acoplamiento de luz laser hecho en la Universidad Nacional. Y si hay interés de alguna empresa, se podría comercializar, ya que puede ser aprovechado por otros investigadores que utilicen espectroscopia para estudiar, por ejemplo, interacciones entre proteínas.
POTENCIAL DE APLICACIÓN
¿Qué aplicaciones tendrá el biosensor (es decir, la proteína quimérica que se genere entre el TRPV1 y una proteína fluorescente, y que sea capaz de producir una señal óptica en respuesta a la sustancia irritante) elaborado por Islas Suárez y sus colaboradores? Potencialmente servirá para detectar la presencia de ciertas bacterias patógenas en algún medio líquido o de una infección bacteriana en la mucosa estomacal.
Por ejemplo, si se quisiera saber si hay enterobacterias en unas fresas, se podría aplicar el biosensor en una muestra de ellas; si se produce una señal de fluorescencia, indicaría que están infectadas.
Una vez que los investigadores demuestren que efectivamente funciona este biosensor, habrá que integrarle un sistema de detección, pues el actual está montado en el microscopio que utilizan. “Ya conseguimos un avance importante.
Observamos señales de FRET; con todo, no hemos logrado encontrar una posición de los reporteros fluorescentes que demuestre un cambio en las señales. Necesitamos ver ese cambio”, finaliza León David Islas Suárez.
Más información, en los siguientes correos electrónicos: “leon.islas@gmail.com” e “ islas@liceaga.facmed.unam.mx”
