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Fernando Corrales en su despacho del CNB-CSIC con el premio Juan Pablo Albar

Durante el XIV Congreso anual de la Asociación Europea de Proteómica (EuPA) celebrado en Leipzig (Alemania), el investigador del CNB-CSIC Fernando Corrales ha recibido el premio “Proteome Pioneer Award Juan Pablo Albar” por su trayectoria científica en el área de la proteómica.

Premio Juan Pablo Albar a los pioneros de la proteómica

Con este premio, el objetivo de la EuPA es honrar a una persona con una trayectoria de excelencia en el ámbito de la investigación, que ha contribuido al establecimiento de los principios básicos sobre el estudio de las proteínas a gran escala y al desarrollo de la Proteómica en Europa. El premio Juan Pablo Albar recuerda la memoria de uno de los pioneros en esta área científica, también investigador del CNB-CSIC.

Trayectoria científica

Fernando Corrales dirige el Laboratorio de Proteómica del CNB-CSIC. Sus investigaciones se centran en el estudio de los mecanismos asociados a la función y enfermedad hepática,  utilizando enfoques de proteómica y genómica combinados en una estrategia basada en la biología de sistemas. Su actividad investigadora ha dado lugar a la publicación de más de 180 publicaciones científicas y es miembro del consejo editorial de diferentes revistas especializadas en Proteómica y Hepatología. Ha sido el Coordinador General de la Plataforma de Recursos Moleculares y Bioinformáticos (PRB3) y de ProteoRed-ISCIII (Red Española de Proteómica). Es miembro de los Consejos Ejecutivos de la Sociedad Española de Proteómica (SEProt), de la Asociación Europea de Proteómica (EuPA). Dentro del proyecto HUPO, lidera la iniciativa centrada en hígado y los Proyectos BD y C-HPP.

Imagen de la estructura de los snticuerpos neutralizantes (en verde) que se unen al dominio RBD (en rojo) de la proteína Spike del SARS-CoV2
  • Estos anticuerpos, basados en el sistema inmunitario de los dromedarios, tienen potencial terapéutico en pacientes inmunodeficientes o no protegidos por las vacunas
  • El estudio ha demostrado en modelos animales que son activos frente a las variantes más virulentas de SARS-CoV-2 y que pueden proteger hasta el 100% de los infectados

Investigadores del CSIC han obtenido anticuerpos neutralizantes eficaces frente a las variantes más virulentas del SARS-CoV-2 y que pueden utilizarse como terapia en pacientes de covid-19. Los investigadores, que han publicado el estudio en Frontiers in Immunology, han producido los anticuerpos mediante cultivos celulares en el laboratorio y afirman que la producción ya puede escalarse para su aplicación clínica. Además, estos anticuerpos tienen un gran potencial para la detección del virus, por lo que pueden ser de gran utilidad para diferentes formatos de test antigénicos del SARS-CoV-2. El CSIC ha patentado esta tecnología y busca empresas interesadas en llevar estos anticuerpos al mercado.

Los investigadores del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) dirigidos por Luis Ángel Fernández y José María Casasnovas seleccionaron los nanoanticuerpos que mejor se unían a la región de la proteína viral S (spike) del SARS-CoV-2 y que bloqueaban la entrada del virus en la célula. Los ensayos in vitro en células infectadas con SARS-CoV-2 identificaron aquellos con una mayor actividad neutralizante del virus en la plataforma de antivirales del instituto del CSIC, dirigida por los investigadores Urtzi Garaigorta y Pablo Gastaminza.

Bacteria de Staphilococcus aureus
  • Investigadores del Centro Nacional de Biotecnología desvelan la doble función del gen comk del patógeno Staphylococcus aureus para reparar su ADN y modificar su metabolismo durante la infección
  • Este trabajo permitirá investigar nuevas dianas terapéuticas para reforzar el sistema inmunitario frente a infecciones hospitalarias

Un equipo internacional liderado por el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) describe en Nature Communications una nueva función de genes del patógeno Staphylococcus aureus que le permite sobrevivir al sistema inmune del hospedador. Este hallazgo abre la puerta al desarrollo de dianas terapéuticas que permitan reforzar el sistema inmune frente a infecciones hospitalarias.

Las bacterias presentan una propiedad llamada competencia natural. Esta se basa en la acción de un complejo proteico de su membrana que puede transportar ADN externo -de la célula que infectan o de otras bacterias cercanas- al interior de la bacteria e incorporarlo al suyo propio. Mediante dicho mecanismo, la bacteria modifica su propia información genética. “Es una manera que tienen de evolucionar”, apunta Daniel López, jefe del grupo Biología Molecular de las Infecciones en el CNB y quien ha dirigido la investigación.

Sin embargo, quedaba por resolver una incógnita relacionada con la información genética responsable de semejante función. “Hay muchas especies bacterianas que, aunque tienen los genes para producir esa maquinaria, nunca se ha visto que sean capaces de adquirir genes de fuera. Una cuestión que ha estado sobre la mesa durante décadas es: ¿cómo es posible que los genes de competencia natural estén en bacterias competentes?”, señala López.

Ensayo de sensibilidad a antibióticos en diferentes mutantes de Pseudomonas aeruginosa resistentes a diferentes antibióticos crecidos en placas de cultivo individualmente. En cada placa se observa un halo de inhibición del crecimiento bacteriano causado por el antibiótico presente en cada tira (E-Test).
  • La adquisición de mutaciones de resistencia a antibióticos puede dar lugar a la sensibilización frente a otros antibióticos, un fenómeno conocido como sensibilidad colateral
  • Comprender la evolución de la resistencia a los antibióticos podría facilitar el diseño de nuevas estrategias terapéuticas utilizando antibióticos de uso habitual

La resistencia de las bacterias a los antibióticos es, tal como indican la OMS y la ONU, uno de los mayores problemas actuales de salud pública. Dicha resistencia hace más difícil -en ocasiones imposible- tratar las infecciones bacterianas, así como desarrollar prácticas clínicas como trasplantes o tratamientos anticancerígenos que requieren un control de posibles infecciones. Entre estas, tienen gran relevancia las causadas por Pseudomonas aeruginosa, uno de los patógenos oportunistas que con mayor frecuencia produce infecciones en pacientes hospitalizados o con patologías previas, incluyendo inmunodeficiencias y fibrosis quística. Esta bacteria tiene una baja sensibilidad a los antibióticos, y una gran capacidad para adquirir mutaciones de resistencia a los mismos, de ahí el interés en encontrar terapias eficaces contra ella. En este contexto, además de desarrollar nuevos antibióticos, algo económicamente costoso, es necesario hacer un mejor uso de los que ya tenemos.

Un nuevo estudio de los investigadores del CSIC Sara Hernando-Amado, Pablo Laborda, José Ramón Valverde y José Luis Martínez publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), da un paso más en la búsqueda de alternativas terapéuticas basadas en el uso de antibióticos ya existentes. Analizando la evolución de diferentes mutantes de P. aeruginosa en presencia de distintos antibióticos, han identificado un patrón conservado de sensibilidad frente a otros antibióticos (un fenómeno llamado sensibilidad colateral) que podría tener aplicación clínica.

Representación de la estructura de la endolisina Pae87. La secuencia del péptido P87 se observa en amarillo, el residuo catalítico en naranja y el peptidoglicano unido en rojo

 

Estimaciones recientes indican que las bacterias resistentes a los antibióticos ya causan más de un millón de muertes al año en todo el mundo, lo que hace necesario la búsqueda de tratamientos alternativos. En este sentido, los virus bacterianos o bacteriófagos que infectan bacterias, se convierten en un prometedor objeto de investigación. Estos bacteriófagos (o fagos para abreviar) matan a sus huéspedes al producir un tipo de enzimas (endolisinas) que degradan la capa de peptidoglicano en la pared celular bacteriana. Pero el uso de las endolisinas para erradicar bacterias aún requiere una mejor comprensión de su estructura y función.

Un reciente estudio de colaboración publicado en la revista Acta Crystallographica section D describe la caracterización estructural y funcional de la enzima endolisina Pae87 del fago JG004 de Pseudomonas aeruginosa. Investigadores de los laboratorios de Pedro García en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC) y Mark van Raaij  en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) han llevado a cabo estudios bioquímicos y estructurales que han permitido resolver la estructura de la proteína y su función.

Fotografía de una planta de patata mutante en el gen BRANCHED1b (BRC1b) con tubérculos aéreos tras seis semanas de crecimiento.
  • Si las condiciones ambientales son buenas, las plantas de patata utilizan los azucares en la parte aérea para crecer, mientras que para sobrevivir al invierno los acumulan en tubérculos bajo tierra en forma de almidón
  • El gen BRANCHED1b, que regula varios procesos moleculares relacionados con periodos de inactividad vegetal, es también responsable de que los tubérculos se formen bajo tierra

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas identifican una nueva función del gen BRANCHED1b, que ha resultado ser esencial para la formación de tubérculos bajo tierra. El trabajo, que se publica ahora en Nature Plants  muestra que mutaciones en este gen afectan a la capacidad de distinguir entre tallos aéreos y subterráneos (llamados estolones) en las plantas de patata. De esta manera en las plantas mutantes se produce una distribución errónea de los azucares y de las señales que controlan la formación de tubérculos y estas desarrollan tubérculos aéreos, expuestos a las inclemencias del tiempo y los animales.  

El equipo del CSIC dirigido por Pilar Cubas, en colaboración con el de Salomé Prat, en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) ha identificado que el gen llamado BRANCHED1b (BRC1b) es esencial para que los tubérculos se formen únicamente en la parte subterránea de la planta. Cubas explica sus resultados “utilizando como modelo plantas de patata silvestres y mutantes que no expresaban este gen, estudiamos la formación de tallos aéreos y subterráneos (llamados estolones) durante seis semanas. Así observamos que los mutantes producían más tallos aéreos, pero menos estolones que las plantas silvestres. Pero el cambio más llamativo se refería a la formación de tubérculos: los mutantes producían muchos menos tubérculos subterráneos y de menor tamaño, y además, empezaron a producir tubérculos aéreos.” 

Ensayo de sensibilidad a ceftazidima en un mutante de P. aeruginosa resistente a este antibiótico (placa izquierda) y el mismo mutante tras evolución en ausencia de antibióticos (placa derecha). Puede observarse una caída de la resistencia a ceftazidima (CAZ), como un halo de inhibición del crecimiento bacteriano
  • Las mutaciones que producen resistencia bacteriana pueden suponer un coste fisiológico que reduce su crecimiento cuando cesa el tratamiento antibiótico
  • Esta desventaja puede servir para implementar tratamientos discontinuos utilizando antibióticos ya disponibles

Las resistencias bacterianas se deben, entre otras causas, a la adquisición de variaciones genéticas (por ejemplo,  mutaciones) como consecuencia de la presión selectiva que ejercen los antibióticos. En algunas ocasiones, un incremento de resistencia a un antibiótico puede suponer  para las bacterias un coste fisiológico (por ejemplo, un peor crecimiento) cuando crecen en ausencia del mismo, algo que podría explotarse clínicamente. En el caso de Pseudomonas aeruginosa, un patógeno oportunista que produce infecciones en pacientes hospitalizados o con patologías previas, tiene una elevada resistencia intrínseca a los antibióticos y una gran capacidad para adquirir mutaciones de resistencia a los mismos, de ahí la importancia de encontrar tratamientos eficaces.

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), usando ensayos de evolución experimental, han identificado una posible estrategia terapéutica que aprovecha el coste fisiológico asociado a la adquisición de resistencia bacteriana. El nuevo trabajo de Sara Hernando-Amado, Pablo Laborda, José Ramón Valverde y José Luis Martínez publicado en Molecular Biology and Evolution plantea un escenario en el que este coste de crecimiento podría favorecer una bajada, o incluso reversión, de la resistencia a los antibióticos. En estos casos, se podrían realizar tratamientos discontinuos de antibióticos ya que, pasado un breve periodo de tiempo, las bacterias volverían a ser sensibles al antibiótico inicial. El conocimiento de la evolución y el coste fisiológico asociado se convierte así en una herramienta más para la posible reutilización de antibióticos ya disponibles en clínica.

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