Una técnica idónea para la 'nueva medicina'

Tras el anuncio de la consecución del primer borrador del genoma humano, el pasado mes de junio, científicos y expertos de todo el mundo proclamaron la entrada en la llamada era de la genómica. Unos meses más tarde, sin embargo, no son pocos los que empiezan a hablar de la era posgenómica, la de la proteómica, que va más allá del gen y su función para fijarse en el estudio de la proteína y en cómo ésta adquiere su funcionalidad.Una revolución que basa buena parte de sus éxitos en el desarrollo de una técnica singular, la espectrometría de masas. Expertos de todo el mundo se reunieron la pasada semana en Barcelona para debatir las posibilidades de esta tecnología, especialmente en el ámbito de la proteómica.

Rápida y eficaz

Un gen, por sí solo, puede ser indicativo de mucho. Puede dar información del color de nuestra piel o de nuestros ojos, de nuestra complexión física, del origen de una enfermedad o de la susceptibilidad a padecerla. De ahí que se hable de una nueva medicina basada en el conocimiento y la capacidad de dominio de los genes con fines diagnósticos, preventivos o incluso terapéuticos.No obstante, un gen puede ser también indicativo de nada. "La razón", opina un número creciente de expertos, "no es otra que el gen o la suma de ellos, el genoma, no es más que un libro de instrucciones que no siempre se ejecutan. Para que ello ocurra, el gen debe activarse. De este proceso surgirá una proteína de la cual depende un proceso biológico determinado. Pero la proteína por sí sola también carece de valor en términos absolutos. Para que sea funcional o activa precisa de determinados compuestos en puntos muy específicos de su estructura, proceso que ocurre en el interior de cada célula. Sólo así la proteína es capaz de activar la maquinaria celular o, lo que es lo mismo, poner en marcha los complejos procesos bioquímicos que se dan en todo organismo".

Enfermedades

"Esta larga secuencia de procesos", resume Emili Gelpí, director del Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona y presidente del comité organizador del Congreso de Espectrometría de Masas celebrado la pasada semana en la Ciudad Condal, "es la que explica que tras un gen aparentemente sano surja una enfermedad". "Un genoma sano no excluye la aparición de enfermedades", insiste. "En estos casos, la clave está en las proteínas y en los mecanismos que las transforman en activas. La activación de una proteína, normalmente debida a la adición de una o varias moléculas en su estructura, puede ser errónea si falta esa molécula o, por el contrario, si la que se añade es equivocada. Este último caso suele ser el más común cuando el organismo está expuesto a productos contaminantes".

¿Qué papel juega la espectrometría de masas en todos estos procesos? Para Gelpí es esencial. Es la técnica "más segura, rápida y eficaz", dice, para determinar con precisión cuando una proteína activa tiene o no los compuestos y la estructura que le corresponden. "Cada molécula y cada elemento", añade, "tiene su propio código de barras que la identifica". La espectrometría de masas es el lector de ese código.La base de su funcionamiento es prácticamente la misma desde hace un siglo, cuando la técnica fue descrita por primera vez. En una cámara de vacío, con dos polos opuestos y donde se han introducido las sustancias a analizar, se provoca una descarga eléctrica. La descarga ioniza (carga positiva o negativamente) dicha sustancia o sus componentes de modo que se desplazan a través de la cámara. La presencia de un campo magnético modifica la trayectoria de los iones resultantes, de modo que éstos se ordenan en función de su masa. La ordenación puede posteriormente expresarse en forma de gráficos, que identifican desde un elemento químico simple hasta un compuesto o una molécula. La única condición que se requiere es que sean ionizables (que no sean neutros).

La sofisticación progresiva del instrumental empleado en la espectrometría de masas, que puede elevar su coste hasta prácticamente los 200 millones de pesetas, ha extremado su sensibilidad y ha abierto las puertas a un sinfín de aplicaciones. Si en sus primeros años fue clave para la identificación de isótopos, hoy se considera crucial para la detección de trazas de elementos con independencia de su peso molecular, una de las grandes limitaciones de antaño. De ahí que las grandes moléculas biológicas, como las proteínas, puedan ser analizadas sin cortapisas.

Para Donald Hunt, investigador de la Universidad de Virginia (EE UU) y uno de los más destacados autores en el campo de la identificación de péptidos y proteínas, la espectrometría de masas, junto con el desarrollo de la proteómica, va a contribuir "de forma decisiva" a la identificación de enfermedades y al diseño de nuevos fármacos. De manera más precisa, Hunt sostiene que buena parte de las enfermedades se explican por cómo las proteínas, anómalas o no, actúan en el interior de la célula o en su membrana. Y que la espectrometría de masas es la única técnica capaz de detectar con precisión si de la acción de la proteína se deriva la activación de una nueva sustancia, o bien si se produce en presencia de una molécula orgánica o inorgánica determinada. "El conocimiento de los compuestos que intervienen y del mecanismo de acción", subraya, "da pistas suficientes para iniciar el diseño de un nuevo fármaco que interactúe con estas proteínas al tiempo que para esclarecer cuál es la diferencia entre una proteína sana y aquella que causa una enfermedad"."Cada proteína tiene una función biológica", puntualiza John Fenn, uno de los autores más prolíficos en este campo y mundialmente reconocido como uno de los introductores de la tecnología de electro-spray, que permite la pulverización de moléculas de enorme peso molecular para su posterior análisis. "El conocimiento de esa función", añade, "nos informa del funcionamiento del organismo y de cómo los factores ambientales intervienen en la aparición de una enfermedad". Los factores ambientales, igualmente detectables por espectrometría de masas, incluyen desde un pesticida en el ambiente, en un alimento o en el agua, hasta una dioxina pasando por la nicotina o un principio activo incorporado en un fármaco. Cualquiera de ellos puede sustituir un componente en la estructura de la proteína desencadenando una enfermedad o, incluso, efectos secundarios si se trata de un medicamento.

Pero no acaba aquí la utilidad de la espectrometría de masas. Gelpí añade a los anteriores usos la posibilidad de secuenciar una proteína y determinar su composición. El uso de técnicas genómicas, bioinformáticas y otras como la criostalografía de rayos X puede proporcionar uno de los valores más preciados para la industria farmacéutica: la estructura tridimensional de la proteína. Con ella pueden diseñarse moléculas específicas que, añadidas en puntos concretos, activen o bloqueen su función. Precisamente, la clave de la medicina proteómica.