Nanomáquinas de ADN para el estudio de enfermedades neurodegenerativas

Investigadores de la Universidad de Chicago crean un nanodispositivo con el que estudiar a nivel molecular el papel de los lisosomas en enfermedades neurodegenerativas.

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La población envejece. Cada vez vivimos más y con una mejor salud. Sin ir más lejos, Banco Mundial estima ya nuestra esperanza de vida en casi 83 años, dato similar al del resto de países europeos. Pero el hecho que vivamos más implica, paradójicamente, la aparición de nuevas enfermedades.

A lo largo de las últimas décadas, de forma paralela al envejecimiento de la población, enfermedades de tipo neurodegenerativo como el Alzheimer o el Parkinson han ido ganando importancia. Y es que, por una simple cuestión de edad, cada vez más gente es susceptible de padecerlas. A modo de ejemplo, la Organización Mundial de la Salud prevé que los 50 millones de casos de Alzheimer actuales se puedan llegar a multiplicar hasta los 82 millones de afectados en 2030 o hasta los 150 en 2050.

Pero, pese al esfuerzo que se está dedicando a la búsqueda de las causas de estas enfermedades, todavía no tenemos una visión completa de las mismas.

Entre las líneas de investigación que mayor interés despiertan en la actualidad, una de las más interesantes se centra en el papel que juegan los lisosomas en estas enfermedades. Los lisosomas son unos pequeños órganos que disponen las células y que desempeñan multitud de tareas, como la reparación de su superficie o la digestión de nutrientes. A nivel estructural destacan por su sencillez: fundamentalmente son una cápsula que encierra las proteínas necesarias para llevar a cabo su actividad. En el caso, por ejemplo, que su función sea la digestión de carbohidratos, en su interior contendrán un tipo de enzimas conocidos como glucosidasas que se encargarán de degradar estos azúcares en moléculas más sencillas.

A lo largo de las últimas décadas se ha encontrado una relación entre el mal funcionamiento de estos orgánulos y la aparición de Alzheimer y Parkinson, pero su reducido tamaño y la aparente homogeneidad entre los distintos tipos de lisosomas ha dificultado enormemente la profundización en la naturaleza de tal relación. Por ejemplo, gracias a los avances en microscopía, en los años 60 se pudieron distinguir hasta tres tipos diferentes de melanosoma (un tipo particular de lisosoma que podemos encontrar en las células de la piel); pero no fue hasta 2001 que se descubrió que no eran tres sino cuatro los tipos de melanosoma que existen. Por tanto, sin poder tan siquiera diferenciar los tipos de lisosomas entre sí, difícilmente se podrá encontrar una relación entre el subgrupo al que pertenecen y su función (y por tanto su papel en la aparición de las enfermedades neurodegenerativas).

Es precisamente en esta línea de trabajo en la que ha estado trabajando la profesora Yamuna Krishnan, de la Universidad de Chicago, durante cerca de diez años. Y ese trabajo ha dado sus frutos. El pasado mes de diciembre publicaba junto con su equipo en la revista Nature Nanotechnology un nuevo método de identificación de lisosomas basado, según su propia descripción, en nanomáquinas químicas. Ahora bien, el camino que lleva a esta publicación no es tanto un avance en una técnica concreta, sino un cambio en el punto de vista sobre cómo atacar el problema: en vez de intentar identificar físicamente los tipos de lisosomas entre sí, intentaron buscar otro tipo de rasgos que los diferenciasen.

A nivel físico, los lisosomas son relativamente parecidos entre sí, por lo que dividirlos en grupos en función de su actividad simplemente por los rasgos que muestran no es una tarea sencilla. Es a nivel químico donde se diferencian. En función de cuál sea su tarea, si reparar o digerir, y dependiendo de qué tipo de nutriente digieran, la concentración de determinadas sustancias en su interior es una u otra. Existen dos componentes en particular cuya concentración es clave para caracterizar un lisosoma: los iones hidrógeno y los cloruros. Es este punto sobre el que se ha centrado la profesora Krishnan. Junto con su equipo, ha diseñado un dispositivo nanométrico capaz de leer simultáneamente la concentración de cada una de estas dos especies, a modo de código de barras de dos dígitos, y dar un valor único: la identidad del lisosoma. El instrumento que han ideado, basado en una estructura de ADN, presenta dos centros de activación: uno para hidrógenos y otro para cloruros. Cuando una de estas especies interacciona con su centro específico, este lanza una señal, cuya intensidad varía en función de la concentración del ion que está siendo detectado. De esta forma, leyendo la intensidad de la señal relacionada con cada especie se puede caracterizar el lisosoma de forma precisa. El método desarrollado por la profesora Krishnan puede suponer un avance en la identificación de las causas que hay detrás de muchas enfermedades neurodegenerativas. Un nuevo y preciso instrumento con el que seguir de cerca el mecanismo del funcionamiento del Alzheimer o el Parkinson, por ejemplo, y que todavía se nos escapa. Al fin y al cabo, un paso más en el largo camino que es la investigación.

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