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“Nuestro posicionamiento a nivel global y el impacto de las investigaciones ha sido alimentado a través de una sólida base científica que busca generar conocimiento fundamental”, enfatiza el Dr. Hetz.

De esta manera y durante más de 10 años el centro de investigación ha desarrollado y potenciado estudios de carácter global en el campo de la neurociencia y la biotecnología, el cual se enmarca en entender las enfermedades neurodegenerativas. “Lo que hacemos es buscar características transversales que podrían compartir distintas patologías, que a nivel clínico son diferentes", sostiene.

Científicos del Instituto Milenio de Neurociencia Biomédica, BNI, liderado por su director, Dr. Claudio Hetz, profesor titular de la Facultad de la Medicina de la Universidad de Chile, descubrieron un nuevo y potencial blanco terapéutico para detener el avance de enfermedades metabólicas, tales como diabetes y obesidad. Estos hallazgos, se basan en el estudio de sensores moleculares, maquinarias encargadas de detectar el estrés en la célula, y que además tendrían un rol fundamental en la producción de energía.

La investigación -publicada en la última edición digital de la revista Nature Cell Biology- https://www.nature.com/articles/s41556-019-0329-y, establece que los sensores moleculares, no están presentes en cualquier lugar de la célula. Se ubican dentro de un compartimento específico que comunica dos partes fundamentales de esta unidad morfológica: la fábrica de proteínas y su matriz energética, organelos llamados retículo endoplasmático y la mitocondria respectivamente. Su función ha sido estudiada por generaciones. Sin embargo, no se habían relacionado con el metabolismo energético, ni tampoco con la posibilidad de que fueran utilizados como terapia en enfermedades como la diabetes.

Fue a través de una pregunta relacionada con los aspectos básicos de la ciencia, lo que llevó al Dr. Hetz y su equipo liderado por el postdoctorado español Amado Carreras-Sureda a descubrir una nueva potencialidad de estos sensores. “Todo parte cuando nos realizamos un cuestionamiento elemental. Lo que hicimos fue preguntarnos por la función que tienen estos mecanismos clásicamente estudiados, los cuales mantienen el equilibrio de las proteínas. Y descubrimos que, en ausencia de estrés, es decir, en una célula normal, los sensores afectan la producción de energía de ella, su metabolismo. Éste es un descubrimiento inesperado con respecto a algo que se había estudiado por 30 años y que podría ser aplicado en el desarrollo de tratamientos de patologías metabólicas”.

El equipo de investigadores de BNI determinó que la célula normal requiere que estos sensores estén ubicados en los puntos de contacto para mejorar la calidad productora de energía de la mitocondria.

“Estamos tratando de entender cómo la célula se adapta y se autorepara frente al estrés celular y esto tiene implicancia para el entendimiento de enfermedades y terapias, especialmente en aquellas relacionadas con el metabolismo energético, como la diabetes y la obesidad, problemas que se saben que tienen que ver con una comunicación alterada entre dos organelos específicos en donde se produce la energía celular.

Mitocondria y retículo endoplasmático

El director de BNI es un referente mundial en el análisis del equilibrio de las proteínas en las células, su alteración y el proceso de reconfiguración del genoma para repararlas o suicidarse. Estos procesos son conocidos como homeostasis proteica y apoptosis respectivamente.

Explica que los estudios están enfocados “en dos compartimientos especializados de las células: el retículo endoplasmático, la fábrica de proteínas, y la mitocondria, que es el lugar donde se fabrica la energía o ATP”.

“Descubrimos una función inesperada y diferente de una respuesta conocida en el ámbito del equilibrio de las proteínas, pero ahora tiene un papel en la producción de energía de las mitocondrias”.

El Dr. Hetz agrega que para obtener estos resultados su equipo mezcló varias metodologías de estudio. Además, trabajaron con modelos animales genéticamente modificados como ratones, “células en los que uno podría prender y apagar estos sensores. Hicimos también estudios en animales en el hígado, ver cómo están cambiando los metabolitos que producen energía”.

Investigación colaborativa e interdisciplinaria

“Este estudio involucró el trabajo en equipo entre múltiples laboratorios en Chile y el resto del mundo, entregándole variados ángulos y capas de complejidad a los descubrimientos”, comenta el Dr Hetz. Dos grupos de investigación de la Universidad de Leuven, Bélgica contribuyeron a entender aspectos moleculares que explicaban los fenómenos estudiados a un nivel in vitro.

En Francia el Dr. Guido Kroemer -uno de los científicos más citados de Europa- realizó estudios de “metabolómica” para entender en forma global el impacto de los sensores de estrés en el metabolismo energético fino.

Dandal Kaufman, del Burham and Stanford Institute, y el Dr. Luke Wisseman, del Scripps Institute (ambos en California), estudiaron un ratón genéticamente modificado para estudiar el impacto de los sensores de estrés en el metabolismo energético usando tecnologías de última generación.

En Chile, múltiples investigadores de la Universidad de Chile, Universidad Mayor, Universidad San Sebastian y la Universidad Catótica de Chile colaboraron en este proyecto por casi 4 años, logrando un estudio multidisciplinario inédito.

Líderes en biología integrativa

Hetz señala que BNI tiene un foco y un reconocimiento internacional en el área de las enfermedades neurodegenerativas. El centro de investigación está orientado a encontrar beneficios fundamentales que estén detrás de ellas.

En este ámbito la institución científica ha liderado estudios a distinto nivel, ya sea estrategias terapéuticas con fármacos y terapia génica en modelos animales, con importantes resultados, lo que los ha llevado a tener un prestigio internacional y a ser líderes en el área de la biología integrativa y biomedicina en Latinoamérica.

En este punto Claudio Hetz recalca que la clave del éxito está en el equipo de investigadores que integran BNI, capaces de potenciar la necesidad de realizar ciencia fundamental, que permita ayudar a mover las barreras del conocimiento. “Esta premisa se va a traducir en la generación de soluciones más aplicadas, que van a impactar a la sociedad. Además, generamos un espíritu colaborativo y plataformas únicas en el área de la neurociencia mundial, en que se destacan estudios y análisis interdisciplinarios.

“Lo que buscamos es la interdisciplinaridad, y mezclar las herramientas y virtudes que existen dentro de BNI para generar estudios con un sello distintivo único. En ese contexto, una gran fortaleza que nos caracteriza es el empleo de diferentes modelos animales como el ratón, el pez cebra o la mosca de la fruta. No todos los centros nacionales y extranjeros tienen la posibilidad de contar con estas herramientas, además de microscopía avanzada, análisis matemáticos y redes de colaboración internacionales que son múltiples.

“Estas características nos han permitido generar un estilo en la forma de hacer ciencia, que a su vez nos ha llevado a alcanzar un impacto muy grande a nivel de la calidad de la investigación que se realiza en BNI”, destaca el investigador nacional.

Investigación global

“Nuestro posicionamiento a nivel global y el impacto de las investigaciones ha sido alimentado a través de una sólida base científica que busca generar conocimiento fundamental”, enfatiza el Dr. Hetz. De esta manera y durante más de 10 años el centro de investigación ha desarrollado y potenciado estudios de carácter global en el campo de la neurociencia y la biotecnología, el cual se enmarca en entender las enfermedades neurodegenerativas.

“Lo que hacemos es buscar características transversales que podrían compartir distintas patologías, que a nivel clínico son diferentes”, recalca el académico de la Universidad de Chile.

Parkinson, ELA, Alzheimer, Huntington, son patologías neurodegenerativas que tienen una característica común: la acumulación de proteínas alteradas en las neuronas. “En estas enfermedades falla la capacidad de las neuronas de mantener el equilibrio de las proteínas y cuando esto ocurre se acumula en el cerebro proteínas dañadas”, destaca el Dr. Hetz, quien lleva años realizando investigaciones en esta área.

Junto a su equipo ha logrado generar estudios pioneros y funcionales para demostrar la relevancia de este tipo de daño en el desarrollo de enfermedades. Estos análisis han generado propiedad intelectual y patentes que están en proceso de licenciar a nivel internacional para que el producto llegue al sistema médico. Y este nuevo descubrimiento metabólico no será la excepción

 

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