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Reportaje destacado

Financiado con arreglo a: FP7-IDEAS-ERC

Artículos del CEI — Soluciones azucaradas para detectar enfermedades

En Bratislava, el equipo del Dr. Ján Tkáč está desarrollando las «armas» necesarias para combatir en una suerte de «guerra fría» celular valiéndose de nuevas tecnologías de detección temprana y ayudados por la primera subvención del Consejo Europeo de Investigación (CEI) otorgada a alguien de Eslovaquia. Los glucanos son moléculas de azúcar que portan la información que las células humanas necesitan para mantenerse sanas y combatir las infecciones. Poseen información en abundancia y se rigen por complejas órdenes de almacenamiento y codificación. Constituyen un sistema de alargar la vida fundamental para activar las defensas naturales del organismo ante el primer signo de ataque. Por ello no sorprende que patógenos infecciosos como bacterias y virus, y enfermedades relacionadas con las células como los cánceres, hayan desarrollado subterfugios para sortear esta primera línea de defensa. Por ejemplo, los virus del VIH «piratean» el código molecular de los glucanos y les roban su identidad, lo cual permite que estos patógenos no sean reconocidos por las células hasta que la infección se encuentra en un estadio bien avanzado.
La investigación realizada por Ján Tkáč, quien trabaja en el Instituto de Química de la Academia Eslovaca de las Ciencias, conjuga glicómica —el estudio de los azúcares de los organismos— con biochips sensores basados en nanopartículas y nanotubos. Según informó, la complejidad de las moléculas de azúcar han lastrado hasta ahora el desarrollo de la glicómica, pero hoy en día constituye uno de los campos científicos de expansión más rápida. Según sus propias palabras: «Se trató de investigación esencial dados los indicios cada vez más abundantes de la importancia de los glucanos en numerosos aspectos de la patología y la fisiología celular». «Para mi instituto fue una noticia muy positiva la concesión del CEI porque, tras una inversión muy beneficiosa de la Unión Europea para infraestructuras, esta subvención de cinco años de duración para una investigación pionera nos proporciona la estabilidad a largo plazo que necesitamos para desarrollar nuestro equipo de jóvenes investigadores y alcanzar una verdadera excelencia en la glicómica». Ján Tkáč cuenta actualmente en su equipo de investigación con cuatro estudiantes de doctorado y otro investigador en régimen de posdoctorado gracias al apoyo de su subvención del CEI.

Biochips de alerta rápida

En el proyecto ELENA, el equipo de Ján Tkáč está desarrollando biochips innovadores capaces de detectar cambios en la glucosilación, de glucanos unidos a una proteína o a otras moléculas orgánicas, capaces de indicar la presencia de enfermedades como el cáncer. Por lo general, los biochips de ELENA están basados en un sustrato de vidrio chapado en oro. A continuación se depositan nanopartículas sobre la superficie de oro, y después una capa de lectina (una proteína que reconoce glucanos). Por último, se deposita una capa de glucoproteína sobre la lectina tras su incubación con una muestra. Posteriormente, las interacciones entre las capas de lectina y glucoproteína pueden detectarse en función de los cambios en la resistividad eléctrica de la unidad del biochip. «Según explicó el Dr. Ján Tkáč: «La importancia de las nanopartículas radica en su tamaño; son lo suficientemente pequeñas para estudiar las interacciones a nivel celular y molecular y ofrecen unos límites de detección mucho mejores».

«Ciertamente, los primeros nanobiochips de ELENA presentan una sensibilidad mayor en un factor de entre un millón y mil millones en comparación con los biochips fluorescentes más avanzados en la actualidad. Podemos detectar enfermedades en estadios anteriores, lo que ofrece la posibilidad de tratarlas con mayor efectividad en el futuro», aseguró. «Además, la elevada sensibilidad implica que los biochips pueden ser pequeños, y esto abre posibilidades para realizar mediciones en vivo, así como la perspectiva de colocar el biochip dentro del paciente. Esta tecnología tiene mucho que ofrecer en la lucha contra enfermedades que saben bien ocultarse, como diversas formas de cáncer, lo cual dificulta que las células del organismo las detecten y combatan».

Además de permitir una detección más rápida y precisa, ELENA también se ha marcado como objetivo obtener nanobiochips que ofrezcan mayor exactitud. En los métodos de laboratorio actuales se utilizan «etiquetas» que facilitan la detección de interacciones, por ejemplo tintes fluorescentes. Pero dichas etiquetas pueden influir en el entorno local y en las propiedades de las moléculas de proteínas y glucanos, por lo que en algunos casos los resultados pueden ser falsos. «Al hacer un seguimiento de las interacciones, midiendo cambios en la resistividad eléctrica, esta tecnología está exenta de tales etiquetas. Así las interacciones se conservan de modo mucho más natural, y más similar a las que se producen en el organismo. Por consiguiente nuestras mediciones y nuestros diagnósticos no sólo serán más rápidos, sino también más sensibles y precisos», afirmó el Dr. Ján Tkáč.

En referencia al entorno de investigación en Eslovaquia, en su opinión está mejorando gracias a la existencia de infraestructuras de primer nivel mundial. Este hecho, sumado a las subvenciones del CEI, puede reducir la marcha al extranjero de científicos de talento e incluso atraer a personas muy cualificadas para hacer ciencia en Eslovaquia.

- Fuente: Dr. Ján Tkáč
- Coordinador del proyecto: Instituto de Química de la Academia Eslovaca de las Ciencias
- Título del proyecto: «Electrochemical LEctin and glycan biochips integrated with Nanostructures»
- Acrónimo del proyecto: ELENA
- web del proyecto ELENA
- Programa de financiación del 7PM (convocatoria del CEI): subvención de inicio (Starting grant) 2012
- Financiación de la CE: 1 155 970 euros
- Duración del proyecto: 5 años

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