Si se le hubiese preguntado a la bioquímica húngara Katalin Kariko hace unos años cuándo creía que podrían resultar útiles sus tratamientos y vacunas basadas en la molécula del ARN (ácido ribonucleico) que venía investigando desde la década de los 90 del siglo pasado, lo más probable es que hubiera dicho que dentro de un tiempo, o quizá nunca. Afortunadamente, y gracias a su empeño incansable ‒pese al cúmulo de rechazos cosechado durante varias décadas‒ su idea permitió a las empresas Moderna y BioTech desarrollar en tiempo récord la vacuna de ARN mensajero contra el coronavirus.
Y a pesar de que haya gente que piense lo contrario, lo cierto es que la vacuna contra la COVID-19, ni ha caído del cielo, ni ha sido creada mediante un programa de ciencia exprés, ni ha surgido de una mente portentosa y privilegiada, sin más ni más. Su preámbulo (más de 30 años de arduas investigaciones) ha traído consigo el ‘arma’ de curación masiva más eficaz en la lucha contra una de las peores pandemias de la humanidad. Un logro sin precedentes en el que ha sido clave la investigación básica, o la ciencia básica o, como prefiere llamarla Teresa Giráldez Fernández (Madrid, 1973), la investigación fundamental.
Porque eso es lo que hace esta profesora de la Facultad de Ciencias de la Salud (Sección de Medicina) e investigadora del Instituto de Tecnologías Biomédicas de la Universidad de La Laguna, formada en Biofísica, Fisiología y Neurociencia, y una reconocidísima especialista en los denominados canales iónicos, los sistemas que usan la células para comunicarse entre sí. Una serie de proteínas presentes en las membranas de las células y esenciales en el funcionamiento de nuestros músculos, corazón y cerebro.
La suya es investigación fundamental “muy enfocada” al estudio de estas proteínas, y en concreto al canal BK, un canal iónico encargado de dejar pasar a los iones entre las neuronas, propiciando así la actividad bioeléctrica en sus membranas. Ese movimiento que producen los iones, ya sean de potasio, de calcio, de cloro o de sodio, origina corrientes eléctricas y cambios en las propiedades de las células. Porque en nuestro organismo hay corrientes eléctricas similares a las que utilizamos en casa para enchufar todo tipo de aparatos y electrodomésticos, solo que las que se producen en nuestro cuerpo son enormemente pequeñas en comparación con las otras.
La proteína estrella: el canal iónico BK
Es evidente que todas las proteínas son importantes, ya que cada una tiene su función y no puede decirse que haya una más importante que otra, pero sí puede afirmarse que la BK es la proteína estrella de Giráldez y su grupo de investigación, Bases Moleculares de Canalopatías Humanas (MOLCAN). Es la que más conocen y la que más han investigado. “En el BK, regulado por calcio y voltaje, es en el que hemos centrado nuestro estudio durante todo este tiempo, ya que nuestro trabajo está muy relacionado con el modo en que las neuronas regulan el calcio en zonas muy determinadas de nuestro cuerpo”, explica la investigadora.
La hipótesis que manejan en estos momentos Giráldez y su equipo se centra en el freno que el canal iónico BK ejerce ante la señalización del calcio, que juega un papel muy importante en las células del cuerpo. Además de ser el mineral que tenemos en mayor abundancia, es el responsable de muchas cosas: contribuye a la contracción muscular, a la coagulación sanguínea, promueve la permeabilidad de las membranas celulares y activa los sistemas enzimáticos, entre otras funciones de vital importancia.
“Todas las proteínas tienen mutaciones que están relacionadas con determinadas enfermedades. De hecho, la BK interacciona con otras en varias enfermedades y también en condiciones normales”. Y es que hasta ahora se ha relacionado al canal iónico BK con un amplio espectro de efectos cognitivos y, específicamente, con la ataxia, un trastorno motor que afecta tanto a la coordinación de los movimientos del cuerpo, como al habla y a las extremidades, y para el que no existe, de momento, un tratamiento específico.
Además de esta alteración, hay que decir que existen más mutaciones de esta proteína involucradas en enfermedades cognitivas como la epilepsia y otros grupos de enfermedades nuevas (más de 150) a las que se conoce como canalopatías, trastornos raros, hereditarios y congénitos, que afectan en mayor medida a los canales de sodio, potasio o calcio, y que son objeto de estudio de MOLCAN desde hace años.
Los fallos en el engranaje o las enfermedades
Entendiendo el funcionamiento de las proteínas desde su propia estructura celular se puede llegar a saber cómo tratar las enfermedades cuando esas enzimas, por algún motivo, no funcionan como deberían y fallan. Porque cuando las proteínas se estropean causan enfermedades, algo que ya se sabe, pero lo que tratan de averiguar en el Instituto de Tecnologías Biomédicas es cómo se estropean, una labor que requiere describir detalladamente ese proceso. “Si conoces cómo funciona una neurona desde el punto de vista molecular y vas poco a poco sumando piezas al puzle, estás dando herramientas para poder tratar esas enfermedades en las que esa proteína está involucrada”.
Para ello hay que estudiar de qué manera se conectan (las proteínas), un proceso denominado sinapsis, y cuál es su funcionamiento cuando están acopladas, sin olvidar, por supuesto, cómo las alteraciones que sufren las personas enfermas afectan a la conexión existente entre ellas. “Hay mutaciones en las enfermedades que en realidad son fallos en esas proteínas, que ya no tienen esos cambios que tenían de forma normal”.
La razón puede deberse a que ya no se asocian de manera apropiada o que no funcionan correctamente y hay “un pequeño error” en la forma en que esa proteína recibe el calcio y en la manera en que se une con otra. “Se trata de un pequeño fallo, sí, pero que puede tener consecuencias catastróficas y derivar en una enfermedad”, concreta Giráldez.
Es precisamente el estudio de esos fallos en el engranaje de nuestro organismo el que puede dar un impulso y avance a este tipo de investigaciones para dejar de ser fundamentales y convertirse en verdaderas vías de utilidad a medio y largo plazo. Porque la ciencia básica bebe de la aplicada. “Quién sabe si en unos años los canales iónicos que estamos investigando nos conducen a tratamientos efectivos para determinadas enfermedades”. El tiempo lo dirá.
El superproyecto que comenzó en 2015
Los avances científicos siempre están tocando a la puerta. En la ciencia nunca se echa el freno, y en el laboratorio de Teresa Giráldez tampoco. La BK es una de las enzimas con las que más se trabaja, pero no la única. Actualmente estudian cinco proteínas a la vez, cinco canales y proteínas reguladoras de canales relacionados en estos procesos. Se trata de una serie de proteínas que interaccionan, regulan o están conectadas, de alguna manera, con la función de su canal ‘estrella’. Una línea de investigación que la bioquímica comenzó antes de ‘desembarcar’ como profesora en la Universidad de La Laguna.
“Nosotros llevamos trabajando con este canal desde 2008, antes de estar en la ULL; es una línea de mi laboratorio. Tienes siempre una línea general en la que vas trabajando diferentes aspectos”. Y esta línea, en concreto, recibió en 2015 una cuantía por todo lo alto para su financiación: un total de 2,5 millones de euros procedentes de la Comisión Europa ERC Consolidator Grant, que han permitido seguir avanzando en ella a día de hoy, en esta ocasión sufragada a través de fondos provenientes de proyectos nacionales y regionales.
Con un montante de ese calibre fue posible instalar sistemas de superresolución y otros con los que estudiar esa asociación en células aisladas y en rodajas de cerebro. Una aparatología tremendamente sofisticada en la que se usa tanto la electrofisiología como la microscopía, dos sistemas que se compaginan a la perfección para obtener más información sobre la estructura de la proteína. “Estudiamos de manera simultánea cómo funciona la electricidad y cómo esas proteínas producen los cambios moleculares que hacen posible que puedan comunicarse entre ellas”.
En definitiva, son “dos líneas fuertes” las que se abordan tras las paredes del instituto. Por un lado, la que permite (trabajando a una resolución muy alta) obtener nueva información acerca de las asociaciones entre proteínas relacionadas con esa comunicación entre neuronas y, por otro lado, la que se centra exclusivamente en la molécula, apoyándose para ello en la biofísica. La investigadora de la Universidad de La Laguna reconoce que en el proyecto europeo se comenzó a trabajar con una línea y a día de hoy se han abierto nuevas vías que son “aún más interesantes que las definidas en el planteamiento inicial”.
Porque los proyectos “no se cierran nunca”, y solo puede decirse que llegan a su fin cuando lo que se cierra es “el laboratorio”, que sigue estando, no solo muy abierto, sino en plena ebullición investigadora. “Ahora mismo tenemos establecidas las herramientas con las que hemos descrito esas nuevas vías de conexión molecular para entender cómo se asocia el canal BK a fuentes de calcio que resultan relevantes en la función neuronal”.
El siguiente paso, que aún está por llegar, sería poder utilizar modelos animales, tal y como ya hizo su equipo hace unos años cuando, en colaboración con otras dos universidades españolas (Vigo y País Vasco), experimentaron en ratones con una proteína neuronal capaz de evitar las convulsiones propias de la epilepsia. Un hallazgo “muy importante” con el que se daba, por fin, con un factor protector frente a esas sacudidas propias que caracterizan este trastorno del sistema nervioso central. De eso al desarrollo de un fármaco que ayude a controlar la enfermedad, hay un trecho largo por recorrer.
“Por supuesto que tenemos posibles dianas farmacológicas que queremos explotar y derivar hacia líneas aplicadas en un futuro, a medio y largo plazo”. Es el caso de una de las proteínas con las que trabajan, que quieren utilizar para desarrollar herramientas de diagnóstico ‒que están creando en estos momentos‒ con las que seguir avanzando en la investigación básica.
Los fontaneros de la investigación fundamental
A Teresa Giráldez le gusta comparar (salvando las distancias) lo que hace su equipo con la forma de trabajar que tiene un fontanero. Es una forma de explicar a la gente lo que supone dedicarse a la ciencia, fundamental, básica o pura: “En el fondo somos como una especie de fontanero, porque tenemos el conocimiento de que hay una humedad (enfermedad) que si se tapa, evidentemente, no se ve”. Una solución que, sin embargo, no hace que la humedad desaparezca. Y en ese afán, “lo que hacemos es intentar averiguar en qué tubería está el agujero, e informar sobre cómo se puede llegar al mecanismo que lo produce”.
Esa senda en la que trabajan ahora es la vía molecular, en las fases más básicas del conocimiento. “Nosotros no hacemos investigación aplicada, que tanto gusta ahora; nosotros hacemos investigación fundamental. Eso es ciencia, es búsqueda de conocimiento” con la que, lo que pretenden, es entender los mecanismos. Y no están en una “fase temprana”, están en la fase en la que tienen que estar y haciendo lo que quieren hacer: investigando los mecanismos involucrados, tanto en condiciones fisiológicas como de enfermedad. “Nos remitimos a las evidencias que tenemos”.
Y esas evidencias a veces conducen a caminos no transitados, como el que los llevó a sospechar que había una asociación entre los canales BK y otros denominados NMDAR, unos canales que ejercen un papel en un proceso neuronal denominado plasticidad, relacionado con la memoria y el aprendizaje. Se sabía que ese proceso ocurría en las neuronas pero nadie sabía para qué. Ahora, su descubrimiento, su eureka particular ‒que les ha producido “una satisfacción enorme”‒ se ha proyectado a la comunidad científica internacional a través de PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), una de las revistas científicas más importantes y completas del mundo.
Ese “momento eureka” se va creando. “No es que no sepas nada y de repente aparezca. No aparece de la nada, aparece porque hay un equipo de gente detrás, trabajando y haciendo un gran esfuerzo”, dice Giráldez a los que creen que las ideas en la ciencia son de una sola persona. Nada más lejos de la realidad. “En ciencia se trabaja en equipo y, en este momento, soy la cabeza visible de un equipo de gente superpotente”, dice la investigadora destacando la labor de las ocho personas que trabajan junto a ella día tras día.
Con un fin “definidísimo”, comprender y estudiar la base molecular de mecanismos que están implicados en la función neuronal, la bioquímica asegura que si tenemos una vacuna contra la COVID-19 que ha resultado ser efectiva es por todo lo que se ha avanzado en este campo gracias a la investigación fundamental. “A los científicos nos ha resultado más fácil ir viendo cómo se iban imponiendo los cambios, porque el proceso se va definiendo a sí mismo, y tiene que ser cuestionable en todo momento. Dos años después no estamos en el mismo sitio, y esa capacidad es una parte importante de la mentalidad científica”.
Una mujer de ciencia 24/7
Esa facultad de tener una visión científica ha de ser “parte de nuestra formación” para “aprender a pensar con mentalidad científica”. Porque la visión científica está relacionada con la capacidad de actuar ante una determinada incógnita, y eso es “casi una filosofía de vida y una realidad que he visto con el coronavirus”, dice esta mujer de ciencia, la primera científica española en ostentar un cargo en la Sociedad de Biofísica, y la primera, también, en obtener muchos reconocimientos y nombramientos que hacen pensar que un día de su vida no tiene las mismas horas que un día en la vida del común de los mortales.
Una de sus semanas supone dedicar tres días a dar clases a su alumnado de Ciencias de la Salud, preparar las tutorías y mantener la docencia activa en los innumerables foros y másteres en los que participa, atender a sus alumnos de doctorado y a hacer un ‘check in’ en toda regla para estar al día de cómo van las hipótesis y los experimentos que están en marcha, mantener reuniones semanales con su equipo en las que ponerse al día, y analizar los aspectos de las investigaciones. Y todo eso sin contar sus actividades externas.
Además de participar en varias juntas directivas de sociedades internacionales, comités de programas de EEUU, involucrarse en la organización de congresos, viajar mucho y dar numerosas charlas en otras instituciones, tiene que arañar más horas que destina a preparar sus conferencias, recopilar los datos que se obtienen en el laboratorio para escribir sus artículos científicos y emplear más tiempo del que le gustaría en la administración de los proyectos. “Mucho papeleo” añadido a las responsabilidades que ha ido adquiriendo que, sin embargo, no le quitan el sueño porque al final “todo va saliendo”.
Consciente de que es la persona mejor posicionada de su equipo, y aunque investigar sea “duro para todo el mundo”, a esta bioquímica de la Universidad de La Laguna lo que sí le preocupa es el futuro que se está ofreciendo a las personas que trabajan a su lado: “La gente tiene que trabajar en buenas condiciones y estar cómoda. Es una asignatura pendiente para los investigadores, que tengan una consideración digna, porque a veces parece que son como personas invisibles”.
Gabinete de Comunicación
