Chips de proteína

La finalización del Proyecto Genoma Humano el año pasado marcó un hito en la medicina. El mapeo detallado de todo el conjunto de genes humanos fue un proyecto de una década en el que trabajaron algunas de las mejores mentes de la biología. Pero en muchos sentidos, fue solo el comienzo del verdadero desafío médico: comprender el millón de proteínas que son los caballos de batalla moleculares del cuerpo humano. Los genes son en realidad sólo el código de programación que le dice a las células cómo sintetizar proteínas; casi toda la acción biológica se produce entre estas moléculas grandes y complejas.



Cuando las proteínas se comportan mal, pueden destruir nuestra salud de innumerables formas, desde las proteínas amiloides que engordan los cerebros de los pacientes con Alzheimer hasta las proteínas que causan el crecimiento descontrolado de las células cancerosas. Combatir las enfermedades de manera más eficaz significa tener un mejor control sobre cómo funcionan, interactúan y fallan las proteínas. Las herramientas emergentes más importantes para leer la vasta biblioteca de proteínas son los microarreglos, pequeños chips que contienen miles de muestras de proteínas que se pueden analizar de forma rápida y económica. Aquí es donde la gente obtendrá respuestas sobre cómo se desarrolla la enfermedad, cómo funcionan los medicamentos y cómo encontrar nuevos medicamentos, dice Peter Wagner, director técnico de Zyomyx, una startup de chips de proteínas con sede en Hayward, California.

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Esta historia fue parte de nuestro número de mayo de 2001





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Zyomyx tiene casi una docena de competidores, incluidos Large Scale Proteomics, Ciphergen Biosystems, Packard BioScience y Phylos. Se espera que los primeros productos de la industria salgan al mercado en un año y, si bien las tecnologías varían, los nuevos biochips son generalmente rejillas bidimensionales de proteínas o fragmentos de proteínas unidos a un soporte sólido.

Cuando la micromatriz de proteínas se expone a productos bioquímicos o soluciones de otras proteínas, algunas de esas moléculas se pegarán y otras se eliminarán; las que se pegan pueden identificarse mediante varios marcadores, como las etiquetas fluorescentes. Las moléculas que se adhieren fuertemente a proteínas específicas son pistas valiosas en la búsqueda de nuevos fármacos, porque esa capacidad de unión es lo que hace que los fármacos sean eficaces. Y para el diagnóstico, medir cantidades anormalmente altas de proteínas indicadoras en una muestra de sangre usando estos biochips podría ser un método rápido para la detección temprana de ataques cardíacos y cáncer.

La idea de microchips no es nada nuevo en biología. La fabricación de chips de ADN ha sido una de las áreas más candentes de la biotecnología desde principios de la década de 1990, cuando investigadores innovadores tomaron la tecnología robótica y de creación de patrones litográficos utilizada en la fabricación de microelectrónica de silicio y la aplicaron al análisis de ADN. Pudieron unir miles de piezas de material genético a portaobjetos de vidrio o obleas de plástico y usar estos chips para identificar el ADN en una muestra de interés. Estos chips de ADN ahora se utilizan ampliamente en la investigación médica.



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Pero hacer un chip de proteína es mucho más molesto. Si bien el ADN es bastante resistente, las proteínas están encogiendo violetas. Las proteínas son cadenas exquisitamente plegadas de subunidades llamadas aminoácidos, y mucho de lo que hacen las proteínas depende del patrón tridimensional preciso en el que se pliega la cadena. Fuera de un rango estrecho de condiciones ambientales, las proteínas se desnaturalizarán: la cadena de aminoácidos perderá su estructura tridimensional, colapsando como una pila de espaguetis recocidos. Al hacer microarrays, los investigadores deben mantener las proteínas en una solución acuosa a la temperatura adecuada todo el tiempo.

A pesar de estos desafíos, el futuro de los biochips de proteínas se está desarrollando rápidamente. Hay una comprensión clara en todas partes de la industria [biotecnológica] ahora que debes concentrarte en las proteínas, dice Wagner de Zyomyx. Según un informe reciente de BioInsights, una firma consultora de biotecnología en Redwood City, CA, las ventas de biochips de proteínas probablemente se dispararán a 500 millones de dólares en 2006.

Y el impacto eventual de la tecnología puede sentirse lejos de la comunidad de investigación biológica. Los chips de proteínas útiles para el diagnóstico deberían estar disponibles en un par de años, dice N. Leigh Anderson, CEO de Large Scale Proteomics. No tomará tanto tiempo como algunas personas piensan. Ese podría ser un pronóstico optimista, pero si tiene razón, los paquetes de pequeños chips de proteína pronto serán tan omnipresentes como los depresores de lengua o los guantes de goma en el consultorio de su médico.

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