19 de julio de 2012

Un biofísico de la UNAM construye un biosensor para detección de sustancias irritantes, que eventualmente podría utilizarse en la detección de alimentos contaminados con bacterias patógenas.

El conocimiento básico generado en torno al proyecto del biosensor también podría ayudar a “tener un arsenal más grande”, para entender el dolor o la inflamación causados por algún agente físico o por procesos patofisiológicos, dijo León David Islas Suárez.

En su laboratorio de la Facultad de Medicina (FM), Islas Suárez genera quimeras de canales iónicos y proteínas fluorescentes para detectar la presencia de sustancias nocivas no sólo en alimentos, sino en el ambiente, en el aire que se respira.

En la membrana celular, explicó, hay receptores (proteínas que actúan como canales que regulan el flujo de iones al interior de la célula) especializados en la detección de componentes irritantes –como los que contiene la cebolla, el ajo, la mostaza, el chile y otros alimentos– involucrados en la generación de señales eléctricas como respuesta a las sustancias con esas características.

Aprovecha esa habilidad natural de ciertos receptores (proteínas o canales iónicos) para que reporten ópticamente si son activados por sustancias irritantes.

Con ese fin, ha creado quimeras del receptor de la capsaicina o TRPV1, que se encuentra en neuronas sensoriales y produce la sensación de picor, así como de otros canales emparentados como el TRPA1, que se activa con sustancias que contiene el smog.

El TRPV1 también es un receptor involucrado en procesos de dolor y de inflamación. Por ejemplo, si 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 por esa proteína, indicó el biofísico.

Si logramos tener una imagen más completa de la regulación de esta proteína (esto incluye sus interacciones con otras y sus movimientos), quizá se podría tener un arsenal más grande para atacar incluso el dolor y la inflamación asociados a otros procesos fisiológicos y patofisiológicos, mediados por el receptor TRPV1.

Hasta la fecha, señaló, “hemos construido una serie de quimeras en las que colocamos reporteros fluorescentes en distintas regiones de la proteína”. El objetivo es observar señales que se producen como respuesta a la unión de sustancias irritantes a la quimera o receptor quimérico.

“Vamos a mitad del camino”. Se ha detectado fluorescencia con estos reporteros, pero no se han observado cambios asociados a que las referidas sustancias se pegaron a la proteína”.

Por eso, Islas Suárez construye nuevas quimeras o reporteros fluorescentes en otro tipo de canales, que “quizá nos den signos más grandes que puedan significar cambios en la unión de compuestos irritantes”.

En su laboratorio también realiza manipulación genética en genes que codifican; estos últimos se perpetúan y producen en gran número de bacterias. Después, en células inmortalizadas, derivadas de tumores cancerosos de mamíferos, se inserta el ADN que codifica para el receptor ya modificado; luego, estas células lo procesan, transcriben, traducen y envían a la membrana.

“Nosotros podemos estudiar tanto las señales eléctricas producidas por estas proteínas en la membrana, o visualizar directamente las señales de fluorescencia”.

Aditamento para acoplar la luz láser

Para lograrlo y medir estas señales, se construyó un microscopio adecuado y se utiliza la técnica espectroscópica de Transferencia de Energía por Resonancia de Fluorescencia (FRET, por sus siglas en inglés).

Como la espectroscopía requiere de iluminación monocromática y las fuentes de luz para el microscopio de fluorescencia no son monocromáticas, se fabricó un aditamento para acoplar la luz láser a la fibra óptica y obtener lo que se llama epifluorescencia con aquélla.

Por ello, el universitario diseñó algunas monturas ópticas y algunos acopladores para el microscopio, y luego se construyeron en el taller de la FM.

Actualmente se tramita la patente de este sistema de acoplamiento hecho en la UNAM. Eventualmente, si hay interés de alguna empresa, se podría comercializar, toda vez que puede ser utilizado por otros investigadores que utilicen espectroscopía para estudiar, por ejemplo, interacciones entre proteínas.

¿Que potencial de aplicación tendrá el biosensor? Si Islas Suárez logra que funcione, 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 fresas de Irapuato, en una muestra se podría aplicar el biosensor, y si se produce una señal de fluorescencia, eso indicaría que están infectadas.

Una vez que demuestre su funcionalidad, habrá que integrarle un sistema de detección. Actualmente, el nuestro está montado en el microscopio, dijo.

Esa fase de integración aún no se tiene contemplada, en parte porque “no somos expertos en sistemas de detección”. Vendrá después, en el momento que funcione el biosensor.

Ya se tiene un avance importante. Se observan señales de FRET, sin embargo, no se ha logrado encontrar una posición de los reporteros fluorescentes que reporten un cambio en las señales; “necesitamos verlo”.

Las metas para 2012, indicó, son lograr la patente, la publicación de un artículo en el que se describen los hallazgos del FRET de la proteína, y continuar la búsqueda de otras posiciones que nos den cambios en el FRET.

Inició hace año y medio, con apoyo del Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal. Independientemente de que se termine ese financiamiento (en abril de 2012), “nosotros vamos a continuar con el trabajo”, concluyó.

Lea el artículo completo en : http://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2012_446.html

Creditos: Boletín UNAM-DGCS-446 Ciudad Universitaria