Microdiálisis cerebral de alta resolución: Estudio del perfil funcional y estructural de las membranas de 100 kDa

La microdiàlisi és una tècnica de neuromonitoratge que permet el mostreig continu del contingut molecular i iònic de l’espai intersticial cerebral. Aquesta tècnica es basa en la implantació d’un catèter en el parènquima cerebral humà de manera mínimament invasiva. Actualment, la microdiàlisi s’ha implantat de manera rutinària en moltes unitats de cures intensives pel neuromonitoratge de pacients amb lesions cerebrals agudes. No obstant, l’estudi in vivo del perfil temporal del proteoma en aquestes lesions i la correcta avaluació de la concentració de les molècules d’interès en el líquid extracel•lular cerebral requereix la determinació prèvia in vitro del percentatge de recuperació relativa de les proteïnes d’estudi.

Desenvolupament d'eines d'alta ressolució per al cribatge (screening) de l'activitat de fàrmacs

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Satandford University, EEUU, entre 2007 i 2009. Els darrers anys, hi ha hagut un avanç espectacular en la tecnologia aplicada a l’anàlisi del genoma i del proteoma (microarrays, PCR quantitativa real time, electroforesis dos dimensions, espectroscòpia de masses, etc.) permetent la resolució de mostres complexes i la detecció quantitativa de diferents gens i proteïnes en un sol experiment. A més a més, la seva importància radica en la capacitat d’identificar potencials dianes terapèutiques i possibles fàrmacs, així com la seva aplicació en el disseny i desenvolupament de noves eines de diagnòstic. L’aplicabilitat de les tècniques actuals, però, està limitada al nivell al que el teixit pot ser disseccionat. Si bé donen valuosa informació sobre expressió de gens i proteïnes implicades en una malaltia o en resposta a un fàrmac per exemple, en cap cas, s’obté una informació in situ ni es pot obtenir informació espacial o una resolució temporal, així com tampoc s’obté informació de sistemes in vivo. L’objectiu d’aquest projecte és desenvolupar i validar un nou microscopi, d’alta resolució, ultrasensible i de fàcil ús, que permeti tant la detecció de metabòlits, gens o proteïnes a la cèl•lula viva en temps real com l’estudi de la seva funció. Obtenint així una descripció detallada de les interaccions entre proteïnes/gens que es donen dins la cèl•lula. Aquest microscopi serà un instrument sensible, selectiu, ràpid, robust, automatitzat i de cost moderat que realitzarà processos de cribatge d’alt rendiment (High throughput screening) genètics, mèdics, químics i farmacèutics (per aplicacions diagnòstiques i de identificació i selecció de compostos actius) de manera més eficient. Per poder realitzar aquest objectius el microscopi farà ús de les més noves tecnologies: 1)la microscopia òptica i d’imatge, per millorar la visualització espaial i la sensibilitat de l’imatge; 2) la utilització de nous mètodes de detecció incloent els més moderns avanços en nanopartícules; 3) la creació de mètodes informàtics per adquirir, emmagatzemar i processar les imatges obtingudes.

Proteostasis of aging and stem cells

Estudi realitzat a partir d’una estada a la the Salk Institute, Estats Units, entre 2010 i 2012. L'estabilitat del genoma és essencial per a la supervivència de les cèl • lules mare, però, l'estabilitat del proteoma pot tenir un paper igualment important en la identitat de cèl • lules mare i la seva funció. La nostra hipòtesi és que les cèl • lules mare tenen la capacitat de proteostasis augmentada en comparació amb els seus homòlegs diferenciats i ens varem preguntar si l'activitat del proteasoma és diferent a les cèl • lules mare embrionàries humanes (hESCs). En particular, els nostres resultats mostren que les poblacions de cèl• lules mare presenten una activitat del proteasoma que es correlaciona amb majors nivells de la subunitat 19S del proteasoma PSMD11/RPN-6 i un corresponent augment del ensamblatge del 26S/30S proteasoma. L'expressió ectòpica de PSMD11 és suficient per augmentar l'activitat del proteasoma. Sorprenentment, varem trobar que la llarga vida del GLP-1 C. elegans mutant té també un augment dramàtic en l'activitat del proteasoma associat a nivells augmentats en l'expressió de RPN-6. El factor de transcripció DAF-16 és essencial per l'augment de la longevitat de GLP-1 i els cucs mutants que trobem DAF-16 necessari per a l'augment d'expressió de RPN-6 i, per tant, per l'activació de l'activitat del proteasoma en GLP-1 mutant animals. Una possibilitat interessant és que els gens que regulen la vida i la resistència a l'estrès en C. elegans poden també regular la funció hESCs de mamífer, cèl • lules que son considerades immortals. Aquests resultats ens van portar a la conclusió de que FOXO4, un factor de transcripció sensible a la insulina/IGF-1, regula l'activitat del proteasoma en hESCs, el que suggereix un paper per FOXO4 en la funció d’aquestes cèl • lules. En efecte, FOXO4 es necessari per a la diferenciació en llinatges neuronals de les hESCs. Els nostres resultats estableixen una nova regulació de laproteostasis en hESCs que uneix la longevitat i la resistència a l'estrès en invertebrats amb la funció i identitat de les hESCs.