Canales iónicos: la ciencia del nuevo milenio

En la misma área del saber que ya ha recibido las contribuciones de destacados Premios Nacionales de Ciencias y académicos de la Universidad de Chile, como son los doctores Mario Luxoro, Cecilia Hidalgo y Ramón Latorre, hoy un nuevo Núcleo Milenio de Enfermedades Asociadas a Canales Iónicos, MiNICAD, busca encontrar la vinculación entre alteraciones a esas moléculas y diversas patologías, tales como el dolor neuropático, la arritmia, la hipertensión y otras relacionadas al cáncer.

Según explica su director, abordarán este objetivo mediante un enfoque multidisciplinario, “pues los canales iónicos son proteínas transmembrana que permiten el paso de iones y participan en distintos procesos fisiológicos y, como son tantos –pues tenemos entre 200 y 300 genes que codifican para canales-, no es sorprendente que fallas en ellos estén involucradas en enfermedades. Y, dado que son tantas, en esta primera etapa de financiamiento nos abocaremos a una familia particular de estas moléculas, como es la denominada TRP o de Receptores de Potencial Transitorio, centrándonos en ciertas patologías, como son el dolor neuropático, las arritmias, la hipertensión y algunas relacionadas con el cáncer”.

Es por ello que requerirán de la contribución de distintas áreas del saber científico, pues “queremos identificar nuevos mecanismos de regulación de los canales, y para eso vamos a usar una aproximación proteómica –en especial basada en espectrometría de masas-, para así identificar nuevas proteínas de interacción y nuevas modificaciones químicas que eventualmente pueden tener una función reguladora sobre estos canales. A partir de esta información, la validaremos a través de métodos bioquímicos, de biología celular, fisiológicos, de imagenología y electrofisiología, con el fin de llegar a un modelamiento, donde entran nuestros colegas bioinformáticos. Por eso nuestro equipo está compuesto por investigadores asociados de distintas universidades y centros del país, tales como nuestra propia facultad, pues el director alterno es el doctor Diego Varela, del programa de Fisiopatología del ICBM; la doctora Wendy González, de la Universidad de Talca; el doctor Sebastián Brauchi, de la Austral, y el doctor Rodolfo Madrid, de la de Santiago: todos nosotros somos los investigadores principales. Pero además contamos con investigadores adjuntos, como son los doctores Mónica Cáceres, del programa de Biología Celular del ICBM; Rodrigo Alzamora, del de Fisiología; María Pertusa, de la Usach y Carlos Flores, del Centro de Estudios Científicos de Valdivia, así como el apoyo de una extensa red internacional”. 

En busca de una mayor especificidad

El doctor Óscar Cerda explica que “la participación clásicamente descrita de los canales iónicos es en términos de la excitabilidad de membranas, en los sistemas nervioso y cardiovascular. Un ejemplo tradicional de esto es la participación de alteraciones en estas moléculas en enfermedades como la epilepsia, algunas gamas de la esquizofrenia, el dolor neuropático, la ataxia o diversos tipos de arritmia. Pero ahora lo que se sabe es que tenemos canales en todos los procesos fisiológicos y no solamente en tejidos exitables; de hecho, no podríamos absorber nutrientes si no fuera por ellos. Hay procesos como movimientos celulares o reestructuración mecánica que también dependen de estos canales, y si hay desregulación de estas moléculas obviamente hay alteraciones”.

¿Por qué eligieron esta familia de canales iónicos? El académico explica que “esto se basa en que estamos incorporando las experiencias y trayectorias de los distintos equipos: mi laboratorio de Enfermedades Mediadas por Canales Iónicos del ICBM se dedica al estudio de complejos proteicos y modificaciones postraduccionales reguladores de canales; el doctor Varela es electrofisiólogo y se especializa en el sistema cardiovascular; el doctor Madrid también y profundiza en la fisiología del dolor; el doctor Brauchi en evolución de los canales; la doctora González en su modelamiento estructural. Los investigadores adjuntos abarcan  desde fisiología renal al envejecimiento. Entonces, en base a todas estas experiencias concordamos en que estos tres canales que elegimos, como son TRP C3, C6 y C5, participan en procesos como la ataxia, en hipertrofia cardíaca, en algunos tipos de arritmia, en hipertensión y en dolor neuropático, y de todas estas patologías ya tenemos modelos funcionando, en los cuales eventualmente podríamos evaluar  posibles drogas.

Así, detalla que “nuestra idea es profundizar en ciertos mecanismos que tienen que ver con interacción proteína-proteína, y con modificaciones post transduccionales, porque a partir de esa información podríamos, por un lado, generar drogas o dar nuevo uso a alguna ya existente para que modulen esas interacciones. Por otro lado, en el caso de las modificaciones químicas: por ejemplo, podríamos hacer un panel específico para determinado canal, en cierta enfermedad, como una suerte de código, para que podamos saber si es un estadio primario o secundario en la progresión de la patología, de manera de contar con un biomarcador para, a partir de ahí, diseñar posibles terapias”.

A ello, agrega que “hay que ser bien realista, este es un tema de largo plazo, pero los canales iónicos son tremendamente relevantes; en la industria farmacéutica, desde los años ‘50 han sido el segundo blanco más importante de desarrollo; el problema que tienen es la falta de especificidad. Si identificamos nuevos mecanismos, que puedan ser más específicos para tal o cual canal, en tal o cual condición, podríamos generar nuevas herramientas terapéuticas”. 

Cuna de nuevas generaciones

Todo esto redunda en lo que es otra de las metas de este nuevo Núcleo Milenio, recalca el académico: “En términos de formación de capital humano avanzado, este proyecto apunta a entrenar a una nueva generación de investigadores interesados en el estudio del papel patológico de los canales iónicos. De hecho, contamos con tres investigadores jóvenes de la Universidad de Talca, como son Ariela Vega y Horacio Poblete, y uno de la Austral, como es Gaspar Peña. Nuestro centro estará abierto a estudiantes e investigadores de diversas áreas, tales como las ciencias médicas, bioinformática, biotecnología, física y química. Además, dado que MiNICAD comprende diferentes instituciones del país, promoveremos fuertemente la movilidad de estudiantes y la formación conjunta en pre y postgrado entre nuestras instituciones. Así, los alumnos que participen en nuestro centro tendrán la oportunidad de adquirir experiencia en varias áreas de las ciencias biomédicas, en un ambiente enriquecido para la discusión crítica y el desarrollo científico. En ese sentido, nuestros primeros tres años serán una prueba de concepto; en la siguiente etapa querríamos que haya movilidad dentro del núcleo, que los investigadores adjuntos asciendan a asociados y, por otro lado, incorporar a gente nueva, ojalá más asociada a la clínica, que pueda hacer un aporte importante en términos de una futura trasferencia, haciendo pruebas a mayor escala con los hallazgos que tengamos y en base al apoyo de algunas empresas”.  

De esta forma, puntualiza el doctor Cerda, “en tres años esperamos madurar esta línea, para después renovar el núcleo y luego postular a transformarnos en un Instituto Milenio, que sería lo ideal para nosotros y para la Facultad de Medicina, donde la interacción con otros centros como es el Instituto de Neurociencia Biomédica sería muy interesante”.