Una quimioteca para regenerar tejidos

El Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI) de la Universidad de Zaragoza cuenta desde el año 2007 con el área de investigación de Biología Celular, puesta en marcha y dirigida por el biólogo José Alberto Carrodeguas. Este trabajo de investigación se engloba en el grupo de investigación “Protein Targets”, reconocido como consolidado por el Departamento de Ciencia, Tecnología y Universidad del Gobierno de Aragón.

La medicina regenerativa permite restaurar órganos y tejidos que han dejado de cumplir su función. “Tiene la capacidad de atajar enfermedades debidas a muerte celular en tejidos sin capacidad natural de regeneración, como ocurre en el músculo cardíaco o en el sistema nervioso”, explica José Alberto Carrodeguas, responsable de Biología Celular en el Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI), de la Universidad de Zaragoza.

Este científico centra su trabajo en el campo de las células madre y en sus usos en terapia celular y medicina regenerativa. Actualmente está implicado en varios proyectos científicos en los campos de la Bioquímica y la Biología Molecular y Celular. Hasta hace unos cuatro años, había centrado su investigación en la mitocondria, desde que obtuviera su licenciatura en 1990 en Santiago de Compostela y su doctorado en Biología, en 1994, en la Universidad Autónoma de Madrid, continuando como investigador postdoctoral en la State University of New York. Posteriormente se incorporó como investigador del Programa Ramón y Cajal a la Universidad de Zaragoza para investigar en Alzheimer y en muerte celular por apoptosis mediada por la mitocondria, antes de incorporarse al BIFI y comenzar una nueva línea de investigación en células madre.

Los avances en medicina regenerativa, “ofrecen grandes esperanzas futuras y tienen ya aplicaciones en la actualidad, desde el transplante de médula ósea que se realiza desde hace unas décadas, al empleo de células madre del propio paciente para recuperar el tejido cardíaco tras infartos de miocardio”, asegura este científico. En este último caso, ”el problema en el infarto es que los cardiomiocitos, células del músculo cardíaco, de una parte del corazón se mueren y no se regeneran”, precisa este científico apuntando que este tipo de medicina regenerativa es aplicable a enfermedades cardiovasculares, neurodegenerativas o traumatismos de médula espinal, entre otras. En definitiva, en los casos donde tejidos u órganos no pueden regenerarse pos sí solos, e incluso en animales se están realizando este tipo de intervenciones. En el caso de médula espinal, el pasado mes de octubre se aprobaron en Estados Unidos los primeros ensayos clínicos con células madre embrionarias humanas.

2007 es el año en que este científico gallego puso en marcha en el BIFI investigación en el campo de la Biología Celular. “Traje equipos, personal con experiencia, material para cultivos celulares eucariotas…”, recuerda, asegurando que lo que se hacía antes en la parte bioquímica y biofísica del BIFI “era principalmente ensayos in vitro con proteínas recombinantes producidas en bacterias”. “Nosotros trabajamos en la célula en sí como modelo”, precisa este científico, que desde 2008 cuenta con financiación del Programa Aragonés de Medicina Regenerativa (PAMER) del Instituto Aragonés de Ciencias de la Salud (I+CS), en el marco del Instituto de Investigación Sanitaria de Aragón (IIS Aragón).

El trabajo de investigación que dirige Carrodeguas se engloba en el grupo de investigación “Protein Targets”, coordinado por Javier Sancho y reconocido como grupo consolidado por el Departamento de Ciencia, Tecnología y Universidad del Gobierno de Aragón. “Un objetivo principal del grupo de investigación es realizar cribados de colecciones de compuestos químicos (quimiotecas) para identificar compuestos bioactivos que puedan dar lugar a fármacos para el tratamiento de diversas patologías, como la hepatitis C, el Alzheimer o la diabetes, en las que se conocía la proteína implicada, o fármacos que se pueden utilizar en cáncer o medicina regenerativa buscando primero el efecto deseado en células o animales e identificando posteriormente la diana proteica”.

Para realizar esta labor, en el BIFI cuentan con quimiotecas, con más de 15.000 compuestos químicos, de los que 1.120 ya están aprobados para su uso en humanos. El objetivo de esta metodología, conocida como genética química es “identificar compuestos químicos que producen el efecto deseado en células u organismos, la genética química directa, o identificar compuestos con un efecto determinado en una proteína conocida para su posterior aplicación en el organismo, la genética química inversa” señala este científico del BIFI, que ha solicitado una patente, basada en los primeros compuestos identificados en esta línea de investigación, financiada por la Fundación Genoma España.

Cultivos celulares y medicina regenerativa

La línea central de su trabajo se basa en los cultivos de células madre, para encontrar “compuestos que pueden inducir muerte celular específica en células madre o en células diferenciadas”, por un lado, o que pueden inducir diferenciación de células madre a tipos celulares específicos (cardiomiocitos, neuronas…), por otro, para su utilización en terapia celular y medicina regenerativa. “Las técnicas empleadas para ello son el cribado de alta capacidad combinado con microscopía, espectrofotometría y fluorimetría, entre otras”, explica Carrodeguas. En el caso de la microscopía, se cuenta con un potente equipo que permite, entre otras cosas, analizar la diferenciación celular marcando las células deseadas con la proteína fluorescente verde o utilizando software de análisis morfométrico.

“Hasta el momento hemos utilizado células madre embrionarias de ratón, algunas modificadas genéticamente, cedidas por un colaborador alemán, pero disponemos ya en el BIFI de células madre embrionarias humanas y de células madre inducidas pluripotentes humanas (iPS), derivadas de la piel, para llevar a cabo estudios adicionales. Hemos generado también nuevas líneas de ratón con otras modificaciones genéticas”, precisa este biólogo.

Con los compuestos identificados también se realizan ensayos en ratones, en la Unidad de Experimentación Animal que el I+CS posee en la Facultad de Veterinaria de la Universidad de Zaragoza, y que de momento se centran en compuestos inductores de muerte celular en células madre, “también hemos probado estos compuestos en células madre iPS humanas en colaboración con investigadores de Nueva York”, apunta, asegurando que “cuantos más compuestos se conozcan, mejor”, para aumentar la probabilidad de que alguno sea eficaz en el tratamiento de enfermedades, ya que de “los miles de compuestos que están usando en el BIFI uno podría ser el que fuera útil en una aplicación clínica futura”. El tiempo trascurrido desde que se descubre que un compuesto es eficaz hasta que se llega a aplicar como fármaco es de 15 años.

Una de las quimiotecas de este grupo del BIFI incluye 1.120 compuestos, “que son fármacos que ya están comercializados en la actualidad, aunque con aplicaciones distintas de las que buscamos, y que han superado ensayos clínicos”, concluye este investigador que concibe estas quimiotecas como herramientas para llegar a una medicina regenerativa segura y una esperanza futura para patologías como el cáncer, que actualmente se trata con quimioterapia o radioterapia, “que pueden eliminarn el tumor, pero a veces las células madre tumorales sobreviven y vuelven a regenerar el tumor, porque se han vuelto resistentes a ese tratamiento”, concluye José Alberto Carrodeguas.