Esperanza Rivera, investigadora de la UCM.

Para atrapar a sus presas y defenderse de los predadores, las anémonas marinas inyectan un veneno que, entre otros componentes, contiene unas proteínas llamadas actinoporinas. Su función es la de reagruparse sobre las membranas de las células que constituyen su diana para, literalmente, formar agujeros, desencadenando así un proceso mortal para la presa.

La anémona marina S. helianthus produce dos actinoporinas (StnI y StnII) que no sólo tienen distinta potencia tóxica, sino que son capaces de cooperar entre sí, modulando y ampliando su campo de acción. Utilizando técnicas transcriptómicas de secuenciación masiva de ARN mensajero, el grupo de investigación de Proteínas Tóxicas de la Universidad Complutense de Madrid, en colaboración con la Universidad de Massachusetts Lowell (USA) ha descubierto una tercera actinoporina (StnIII), sensiblemente distinta de las otras dos y mucho menos abundante. Como informan fuentes de la Universidad Complutense, este descubrimiento revela que la nueva StnIII también puede ser capaz de cooperar con las otras dos en favor de una acción venenosa más tóxica y mejor regulada.

Hablamos con Esperanza Rivera, investigadora del departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la UCM, y autora principal del estudio, publicado en Toxicon, que ha trabajado en la universidad norteamericana a través de una estancia de 3 meses financiada por el programa Erasmus+ (ayuda gestionada por UCM-Santander, a quien la investigación debe, según Rivera, “buena parte de su éxito”). “En Lowell realicé todos los experimentos y buena parte del análisis informático y me integré en un grupo que estaba especializado en el análisis evolutivo de arañas venenosas como por ejemplo la viuda negra”, explica.

Para la investigadora, “la comunicación y coordinación entre los grupos de investigación fue excelente desde el primer momento”. Apunta que si en la Complutense contaban con el conocimiento necesario sobre la anémona y su arsenal tóxico, fue en Boston donde dispusieron de lo medios técnicos y de información suficiente para aplicar la tecnología de secuenciación masiva. “El punto intermedio para integrar ambos campos de conocimiento, ha recaído sobre mí. Ha sido un trabajo tremendamente enriquecedor y ha supuesto un antes y un después durante mi formación doctoral”.

Veneno del bueno

Aunque no están desarrollando una aplicación en humanos a corto-medio plazo, Rivera adelanta que otros grupos sí utilizan componentes del veneno de anémona para estos fines y el transcriptoma que han resuelto puede ser útil en la búsqueda de nuevos compuestos activos. La investigadora de la UCM explica que “con este sistema, las actinoporinas se podrían dirigir a un tipo celular cancerígeno concreto, como balas mágicas capaces formar poros sobre las membranas de las células tumorales y así eliminarlas de forma específica”.

Rivera detalla cómo se han diseñado inmunotoxinas – dirigidas contra el cáncer de colon, principalmente– con actinoporinas para la aplicación de proteínas tóxicas de anémonas. “Las inmunotoxinas son proteínas artificiales que constan de las siguientes partes: una parte inmunoglobulina que es capaz de unirse fuertemente y de manera específica a, por ejemplo, una proteína que se encuentra en la superficie de una célula tumoral (esta es la región que dirige a la inmunotoxina hasta la célula maligna) y una parte toxica que se encargaría de matar la célula detectada”.

Progresar gracias a nuevos análisis de datos

Para ilustrar de modo didáctico el empleo de la tecnología Big Data en este caso concreto, Rivera invita a imaginar que tenemos ante nosotros un libro “extensísimo” del que sólo podemos leer algunas palabras de las que ya conocemos algunas letras, y que leer cada una de estas palabras nos llevará varias horas. La investigadora habla de secuenciación clásica, “en la que se seleccionaba una secuencia de que se conoce previamente alguna parte, y se lee mediante un procedimiento químico (Secuenciación de Sanger)”.

La anémona S. helianthus, que produce tres actinoporinas. Imagen: Tam Warner

“Ahora imagina que te haces con varias copias del mismo libro, los trituras de forma que cada copia se transforma en un conjunto de pequeños trocitos de palabra. Cada palabra en las distintas copias del libro se habrá roto de forma diferente. Mediante un proceso masivo, serás capaz de saber las letras que componen cada uno de los trocitos. El problema es que tienes un montón de letras que no tienen sentido… Para poder recomponer el libro tienes que ensamblar un puzle con decenas de millones de piezas que solapan entre sí”.

Como detalla Rivera, este es el proceso que se lleva a cabo con el ARN proveniente de las células de la anémona: se rompe en millones de trozos solapantes y se secuencia de forma masiva en el “novedoso” sistema Illumina NextSeq 500. “En mi caso obtuve 42 millones se secuencias. Hacer un puzle de 42 millones de piezas no es tarea sencilla desde el punto de vista computacional, y recurrimos a un supercomputador remoto que se encuentra físicamente en la Universidad de California en Riverside. Obtuve alrededor de 140.000 “palabras” o genes” (un dato que la investigadora considera relevante ya que el ser humano tiene 20.000 genes y una anémona que vive pegada en el fondo del mar tiene 7 veces más).

El análisis de estas secuencias supuso el verdadero trabajo de Big Data: filtrar cuáles pertenecían a componentes del veneno y cuáles no; en qué cantidad se encontraba cada una de ellas tuvo que realizarse igualmente en el supercomputador remoto. “Además he tenido que aprender a programar algunas herramientas para obtener los resultados obtenidos en el trabajo. Quizás este haya sido uno de los puntos más complejos para mí, puesto que soy bioquímica y no informática, pero es una de las cosas bonitas de la ciencia moderna, aprender sobre áreas que a priori pueden parecer alejadas, abre puertas inesperadamente provechosas”. Un camino que está disfrutando hasta la fecha y al que invita a incoporarse a otras chicas. “Somos muchas las que nos hemos atrevido a continuar tras la universidad por el camino de la investigación. Que no duden bajo ninguna circunstancia que hay un lugar para ellas, que no esperen a que las cosas simplemente ocurran, sean proactivas y luchen por lo que les gusta, porque la ciencia no se hace, hay que hacerla”.

Otros avances

Rivera recuerda que el veneno de las anémonas tiene muchos otros componentes que tienen potenciales funciones biotecnológicas y farmacéuticas. “Recientemente se ha descrito el uso de conotoxinas (toxinas producidas por un tipo de caracol venenoso) para el tratamiento del dolor crónico. Analgésicos 1.000 veces más potentes que la morfina, pero sin los problemas de dependencia de ésta. El análisis transcriptómico que hemos realizado ha revelado que también hay este tipo de toxinas en el veneno de las anémonas”.

Por último, el conocimiento detallado del veneno “permitirá no sólo descubrir nuevas toxinas, insospechadas, sino preparar mejores antídotos contra la picadura de este tipo de animales”, concluye la investigadora.

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