Descobrint els medicaments de la natura, la biomedicina com a eina per la cura malalties

Al llarg de la història les plantes medicinals s’han utilitzat per tractar diverses malalties. Aquestes propietats terapèutiques es deuen a compostos químics producte del metabolisme de les plantes, els anomenats principis actius. En aquest projecte identificarem algunes de les plantes medicinals de Planes de Son, de les quals n’extraurem els seus principis actius, mitjançant mètodes d’extracció química. La biologia molecular ens permetrà identificar les proteïnes a les quals aquests principis actius s’uneixen, i a partir d’aquí, en podrem millorar la seva estructura fins a convertir-los en fàrmacs eficaços per al tractament de malalties. Atreveix-te a transformar la lavanda en un medicament per al tractament de l’Alzheimer.

Projecte liderat per investigadors de la Universitat de Barcelona, la Universitat de Copenhage (Dinamarca), i l’European Molecular Biology Laboratory (EMBL) de Monterotondo (Itàlia). 

 

La Universitat de Barcelona és líder en recerca universitària a l’Estat espanyol. Per volum de publicacions, la UB és la segona institució estatal després del CSIC, segons el Third European Report on Science & Technology Indicators.  Segons el rànquing iberoamericà SIR 2011, és la universitat amb més producció científica de l'Estat espanyol. La UB disposa de 106 departaments, 24 instituts i centres de recerca propis, 243 grups de recerca consolidats i 677 projectes de recerca actius. La Universitat de Copenhage (Dinamarca) és la institucions de recerca i educació més gran dels països nòrdics. Alberga més de 40.000 estudiants i més de 9.000 professors, i comprèn 6 facultats amb més de 100 departaments i centres de recerca diferents. L’European Molecular Biology Laboratory (EMBL) és una de les institucions de recerca capdavanteres al món. És el laboratori de referència a Europa en l’àmbit de les ciències de la vida. L’EMBL opera des de tota Europa, on hi té repartides fins a 5 seus dedicades a l’anàlisi experimental en múltiples nivells d’organització biològica, així com de biologia computacional, bioinformàtica i biologia de sistemes. Internacional, innovador i interdisciplinari, l’EMBL alberga 80 grups de recerca independents i més de 1.600 científics.

www.ub.eduwww.ku.dkwww.embl.it

 

En aquest projecte aprendreu les bases químiques i moleculars de l’Alzheimer, utilitzant l’enzim BACE-1 com a sistema model d'estudi. Aquesta proteasa està relacionada amb la conversió de la proteïna precursora amiloide (APP) en amiloide-β (Aß), un dels passos clau en el desenvolupament i la progressió de l'Alzheimer. Utilitzarem eines bàsiques de biologia molecular: clonarem el gen de BACE-1 en un vector de sobreexpressió, analitzarem la seva seqüència, la transferirem en cèl·lules bacterianes perquè expressessin la proteïna in vitro, i la purificarem mitjançant resina d'afinitat per a la seva posterior anàlisi estructural.

Gràcies a la col·laboració de l'equip de monitors de Món Natura Pirineus, descobrirem la riquesa natural dels Pirineus i l’hort remeier de Planes de Son. Es realitzaran sortides de camp al Parc Nacional d'Aigüestortes i Estany de Sant Maurici per identificar i recol·lectar plantes medicinals de la zona. Entre elles, Lavandula angustifoli, una planta que conté un monoterpenoide capaç d'inhibir l'activitat de BACE-1. Al laboratori, mitjançant la utilització de protocols d’extracció química i purificació de principis actius, es tractaran les mostres recollides al camp per obtenir el producte natural responsable de la inhibició de BACE-1.

Un cop obtinguts tant la proteïna com el producte natural, aquests s'enviaran al Bio-NMR Lab (Bio-Nuclear Magnetic Resonance) de la Universitat de Barcelona (UB), on se'ls realitzaran els estudis estructurals necessaris per elucidar les seves estructures tridimensionals. Atès que la maquinària necessària per realitzar els estudis estructurals no pot traslladar-se a Món Natura Pirineus, es realitzaran connexions en directe a través de videoconferències perquè pugueu conversar amb els investigadors experts en NMR que estaran realitzant aquests experiments, veient la utilització dels aparells de cromatografia liquida d'alta resolució, de NMR i de cristalografia de raigs-X.

Un cop acabat el treball de laboratori i obtingudes les estructures tridimensionals, utilitzarem eines computacionals per analitzar l’estructura tridimensional de BACE-1 i la interacció amb el monoterpenoide extret de la Lavandula angustifoli. Utilitzant les bases teòriques de disseny de fàrmacs, proposareu millores estructurals del producte natural per optimitzar tant la seva farmacodinàmica com la seva farmacocinètica, convertint el producte natural inicial en un fàrmac que pugui utilitzar-se en el tractament de l'Alzheimer.

En acabar el projecte, haureu obtingut una visió global de tots els nivells de complexitat des dels quals es pot abordar el disseny de fàrmacs per tractar una malaltia; partint d'un producte natural, passant per la estructura tridimensional de la interacció entre proteïna i principi actiu fins la millora de la seva estructura per convertir-lo en un fàrmac més eficaç en el tractament de la malaltia. Abordareu problemàtiques reals utilitzant el mètode científic, mitjançant un cas real i actual: el disseny racional de fàrmacs per a l'estudi de la malaltia d'Alzheimer a través de la inhibició de l'activitat de la proteïna BACE-1 mitjançant un monoterpenoide natural.

 

EQUIP INVESTIGADOR

Tiago Cordeiro

Llicenciat en Química per la Universitat de Lisboa i màster en Estudis Avançats en Química Orgànica a la Universitat de Barcelona (UB), va realitzar la tesi doctoral sobre “Focus on biomolecular NMR spectroscopy” a la mateixa universitat, per la qual va obtenir  un reconeixement europeu per la UB i el Premi a la Millor Tesis en el camp de NMR, per la Sociedad Española de Química. La seva recerca busca elucidar els mecanismes fonamentals dels processos biològics, i per això ha combinat durant la seva carrera disciplines com la biològica estructural i la biofísica, entre d’altres. Amb aquesta finalitat, ha explorat el potencial sinèrgic entre la NMR, SAXS i altres tècniques bioquímiques i biofísiques, per caracteritzar l’estructura, dinàmica i termodinàmica dels sistemes biològics i les seves interaccions. Actualment és investigador postdoctoral al Niels Bohr Institute de la Universitat de Copenhage (Dinamarca). Prèviament, havia fet una altra estada postdoctoral de l’Agència de Recerca Francesa (CNRS).

Helena González

Llicenciada en Biologia i Bioquímica per la Universitat de Salamanca, màster en Biologia del Càncer a la mateixa universitat, i postgrau en Educació pel departament de les Ciències de l’Educació de la Universitat de Salamanca. Va finalitzar el doctorat al 2014 amb la tesi ‘The role of the Tousled Like Kinases in Genome Stability and Mammalian’, que va desenvolupar a l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB) de Barcelona. En l’àmbit pedagògic, ha estat outreach officer a l’IRB, essent tutora del programa Bojos per la Ciència de l’IRB i col·laboradora del programa Joves i Ciència. Ha dinamitzat tallers per infants de primària al Parc Científic de Barcelona (PCB). També ha impartit classes a la Universitat de Salamanca.

Maffei Mariano

Des del seu treball de final de llicenciatura i màster a la Universitat de Roma, fins al seu doctorat a l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB) de Barcelona, la investigació en biologia molecular i estructural ha caracteritzar la seva trajectòria professional. Ha estat científic visitant del centre de Recherche de Biochimie Macromoléculaire (CRBM), de la Universitat de Warwick i la Universitat de Birminghan (Regne Unit). Ha publicat diversos articles científics fruit de la recerca que ha desenvolupat, i actualment ocupa una posició postdoctoral Marie Curie a l’European Molecular Biology Laboratory (EMBL) de Monterotondo (Itàlia).

Oriol Marimon

Llicenciat en Química per la Universitat de Barcelona (UB), va cursar el màster en Química Orgànica Avançada a la mateixa universitat. Va desenvolupar la tesi doctoral en Biofísica a l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB) de Barcelona, i actualment és investigador postdoctoral al Bio-NMR Lab de la UB. Té una àmplia formació en comunicació científica i va ocupar una posició de  project manager a l’Observatori de Difusió de la Ciència (ODC) de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB). La seva trajectòria professional es caracteritza per la recerca, però també per la seva tasca com a comunicador en projectes de difusió científica, com que el que desenvolupa en el present, el PERFOM Project, que s’emmarca en la iniciativa europea Horizon 2020; o el programa Bojos per la Ciència i Joves i Ciència.