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Next Generation Instrument for In-Depth Analysis of Mitochondrial Fitness

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Salto técnico en la investigación y aplicaciones de las mitocondrias

Las células necesitan energía para crecer y producir numerosos materiales específicos para la célula en cuestión. Aumentar la eficiencia de la transformación de la energía celular tendrá una repercusión importante en la biotecnología de los ámbitos de la medicina y la industria.

Salud

Las mitocondrias son las «fábricas de energía» de las células, que transforman la energía procedente de los alimentos en las monedas bioquímicas de la energía. Participan en el desarrollo de enfermedades, como la diabetes, el cáncer y las enfermedades neurodegenerativas. Su función afecta al deterioro muscular y cognitivo relacionados con la edad, ambos de gran preocupación para la sociedad. Por lo tanto, la medición de la función mitocondrial puede utilizarse para predecir el desarrollo de enfermedades, y para aplicaciones de diagnóstico y de tratamiento.

Sensor sensible al oxígeno para medir la función mitocondrial

El proyecto NextGen-O2k, financiado con fondos europeos, ha desarrollado una tecnología patentada que mide el consumo de oxígeno de las mitocondrias, los tejidos y las células vivas. La tecnología fue creada por la empresa Oroboros Instruments y se desarrolló durante años para investigar el papel de la respiración celular en la salud y en la enfermedad, y para medir la fotosíntesis en las algas. Erich Gnaiger, coordinador del proyecto y director general de Oroboros Instruments, explica: «NextGen-O2k ofrece la capacidad de caracterizar el perfil metabólico de los orgánulos transformadores de energía con una sensibilidad elevada y con un único instrumento». El instrumento engloba un sensor electroquímico que mide la concentración de oxígeno en una cámara y utiliza «software» especializado para calcular la respiración mitocondrial y la fotosíntesis de las algas. Fue creado con la colaboración de la empresa especialista en mecatrónica WGT Elektronik y HTech (Haider Technology Consulting), quienes contribuyeron al desarrollo del «software».

Ventaja de NextGen-O2k

Normalmente, el estudio detallado del metabolismo de las mitocondrias o los cloroplastos requiere el uso de varios instrumentos en paralelo. Sin embargo, esto supone un coste elevado y está asociado con una baja sensibilidad y una resolución deficiente, por lo que resulta necesario un dispositivo fiable y preciso para medir diferentes aspectos de la bioenergética celular. NextGen-O2k ha abordado esta necesidad al ofrecer la posibilidad de medir la respiración celular y estudiar la fotosíntesis en algas de una manera precisa, más rentable y rápida. Para lograrlo, los socios diseñaron una configuración de varios módulos, incluidos sensores completamente nuevos que actualmente no están disponibles en el mercado, que pueden calcular el estado redox de la unión Q. Además, el instrumento incorpora diferentes módulos para medir otros parámetros (potencial de la membrana, producción de ATP, pH) para obtener una huella bioenergética más completa. Los socios han establecido un ecosistema para la integración y el intercambio de conocimientos y tecnología, formado por más de setecientos laboratorios en cuarenta y nueve países. Está previsto que la tecnología de NextGen-O2k se comercialice a partir de marzo de 2022.

Aplicaciones biotecnológicas de NextGen-O2k

La bioenergética, estudio de la transformación de energía en la célula, es un campo apasionante que ofrece nuevas perspectivas de descubrimiento médico. El vínculo entre la función mitocondrial y la patología destaca, sin lugar a duda, la importancia de la investigación mitocondrial en el ámbito sanitario. Sin embargo, surgen nuevas aplicaciones en la búsqueda de fuentes sostenibles de combustible y de alimentos para contrarrestar el cambio climático. Las algas son organismos clave en la biotecnología con potencial para convertir grandes cantidades de energía solar en bioproductos mediante la fotosíntesis, a la vez que se enlazan con el CO2, un gas de efecto invernadero. La producción sostenible de biomasa de algas se basa en una bioenergética óptima en la que mitocondrias y cloroplastos controlan su metabolismo energético y sus tasas de crecimiento. NextGen-O2k puede ayudar a estudiar el metabolismo de las algas y liberar su potencial en bioeconomía, en pro de una economía más ecológica con un impacto positivo en la sociedad.

Una cultura de sostenibilidad

NextGen-O2k integra los conceptos de reproducibilidad y sostenibilidad con bajos costes de funcionamiento. Para respaldarlo, la revista gratuita Bioenergetics Communications (BEC) lanzada en el marco del proyecto presenta las «Living Communications» (comunicaciones vivas) para resolver el conflicto entre el intercambio rápido de nuevos métodos y resultados, la prevención eficaz de un número exponencialmente mayor de publicaciones y el control de calidad para garantizar la reproducibilidad y la sostenibilidad.

Palabras clave

NextGen-O2k, mitocondria, algas, bioenergética, biotecnología, sensor de oxígeno, bioeconomía

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