Científicos españoles lograron en la misión de Pedro Duque cristales de alta resolución

"Los experimentos salieron bien". Así resumía el investigador Juan Manuel García los resultados preliminares de los experimentos que su equipo del Laboratorio de Estudios Cristalográficos (LEC) del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra ha llevado a cabo en la misión STS-95 del transbordador espacial Discovery, en el que, por primera vez, participaba un astronauta español. Los experimentos, diseñados para tratar de comprender cómo cristaliza una proteína en condiciones de microgravedad, han permitido obtener la mejor resolución del mundo en la observación de cristales proteicos.

El diseño de nuevos principios activos de interés en biomedicina pasa necesariamente por la posibilidad de manipular la estructura íntima de las moléculas. Por ello, es imprescindible determinar con precisiónsu estructura atómica o, conocer qué átomos intervienen, qué tipo de enlaces forman y a qué distancia se sitúan unos de otros. Dado que la mayor parte de moléculas susceptibles de generar un nuevo fármaco son proteínas y que éstas sólo pueden observarse adecuadamente con técnicas de difracción de rayos X, la obtención de cristales proteicos es paso obligado. Pero, por norma general, los cristales de proteínas son de mala calidad."El futuro pasa por mejorar la calidad de los cristales", señala García, responsable del diseño de los experimentos llevados a cabo en el Discovery. Y la mejora pasa por dominar los distintos parámetros que rigen la formación de un cristal, especialmente las fuerzas de convección, que son las que condicionan la velocidad de transporte y el movimiento de los cristales a medida que precipitan.

Dominar estas técnicas no es tarea fácil, y mucho menos en el espacio. "Ahí arriba", indica el investigador, "cualquier percance puede dar al traste con el experimento". Las propuestas del equipo de García, remitidas a la Agencia Europea del Espacio (ESA) para su inclusión en las tareas del Discovery consistían en tres experimentos para observar el movimiento de los cristales a medida que se van formando, saber si en microgravedad se mantiene un ambiente libre de convección y probar una nueva técnica basada en el uso de cámaras largas de proteínas.

Los experimentos se han basado en una proteína modelo, una lisozima, y han permitido obtener una resolución de 0,96 Arrnstrongs, la más alta obtenida hasta ahora. Esta distancia, según se ha puesto de manifiesto en el sincrotrón de Hamburgo, donde los investigadores han analizado las muestras, permite ubicar con un mínimo margen de error los átomos de la lisozima cristalizada y, por tanto, determinar con precisión su estructura. La clave para obtener, estos resultados, precisa García, radica en el diseño de los biorreactores empleados para cristalizar la proteína. En especial, la nueva cámara larga de proteínas, un instrumento en el que es posible analizar múltiples condiciones de cristalización en un único experimento.

La nueva cámara, en la que se aplican técnicas novedosas ensayadas en tierra. podría ser la base de una aplicación comercial por la que ya ha mostrado su interés la ESA. La aplicación, explica Garcia, sería un reactor "del tamaño de una caja de zapatos" destinado a cristalización de proteínas concebido de modo que en un único dispositivo en el que actualmente van 30 experimentos, se pudiera dar cabida entre 2000 y 2500. El nuevo kit comercial permitiría ampliar los experimentos en el espacio.

Proteínas en el espacio

Los cientificos tratan de elucidar si merece la pena desarrollar determinados experimentos en el espacio. Uno de estos es el crecimiento de cristales en condiciones de microgravedad. "Sabemos que en el espacio se producen movimientos que pueden alterar la calidad de los cristales", explica Juan Manuel García. Los movimientos de la nave, al atraque de lanzaderas o la manipulación por parte de los astronautas pueden ser factores distorsionantes.

Por estas razones, además del elevadísimo coste de operación y la práctica imposibilidad de vuelta atrás en el proceso experimental, en tierra se desarrollan mecanismos que tratan de emular la ausencia de gravedad. En este medio, el equipo de García ha logrado resoluciones de hasta 1,3 Armstrongs, pero sin poder evitar una cierta distorsión. Los resultados obtenidos en el Discovery, apunta García, demuestran que merece la pena irse al espacio". No sólo se han obtenido cristales de mejor calidad, sino que va a permitir aplicar las nuevas técnicas para moléculas de interés farmacológico en breve. Probablemente, si cristalizan las conversaciones de este grupo granadino con representantes del sector farmacéutico, en un nuevo vuelo previsto para el año próximo.