Investigadores lograron ver en tiempo real cómo se comporta una proteína de membrana clave en enfermedades neurológicas, un hallazgo que podría abrir la puerta a nuevos diagnósticos y tratamientos.
Por Florencia Belén Mogno
La ciencia de los últimos años se enfocó en descifrar lo que ocurre dentro de las células vivas, en especial en el sistema nervioso, donde procesos microscópicos determinan la salud o la enfermedad.
Los receptores de neurotransmisores cumplen un rol fundamental en la comunicación neuronal, pero su dinámica era hasta ahora un enigma difícil de observar sin dañar la célula. Este desafío impulsó el desarrollo de herramientas de visualización cada vez más precisas.
En paralelo, la inteligencia artificial (IA) se convirtió en una aliada de la biomedicina. Sus aplicaciones permiten analizar grandes volúmenes de datos, mejorar la resolución de imágenes y detectar patrones que el ojo humano pasaría por alto. La combinación de estas tecnologías avanzadas representa un nuevo paradigma para entender patologías complejas como el Alzheimer o la miastenia gravis.
En este contexto y de acuerdo con la información a la que pudo acceder Diario NCO, un equipo del CONICET liderado por Francisco Barrantes, investigador del Instituto de Investigaciones Biomédicas (BIOMED), presentó en un informe reciente resultados pioneros acerca de la dinámica de un neurorreceptor implicado en enfermedades neurológicas y el cual se pudo visualizar a través del uso de Inteligencia artificial (IA).
IA y microscopía de superresolución
En cuanto al hallazgo, cabe destacar que los científicos lograron visualizar por primera vez en células vivas la interacción entre el receptor de acetilcolina nicotínico (nAChR) y el colesterol, un proceso fundamental para el funcionamiento del sistema nervioso.
“La organización supramolecular y la función de las proteínas de membrana y de aquellas que actúan como receptores en la superficie celular han sido objeto de intensos estudios dada su importancia en la transmisión de señales y la fisiología celular en general”, explicó Barrantes en el documento.
Asimismo, el investigador agregó que “los receptores de neurotransmisores juegan un papel crucial en el sistema nervioso, con importantes implicancias en patologías neurológicas y neuropsiquiátricas y nosotros, por primera vez, pudimos verlos en forma directa en una célula viva, interactuando con el colesterol”.
Para lograrlo, el equipo utilizó la tecnología de microscopía de superresolución MINFLUX, la cual se constituye como una de las más avanzadas a nivel mundial, y la complementó con técnicas de inteligencia artificial.
Desde 2008, el laboratorio de Barrantes ya contaba con un microscopio STORM, uno de los pocos en el país, construido con la colaboración del premio Nobel Stefan Hell. Esta infraestructura permitió observar procesos celulares sin destruir las células, algo que antes era prácticamente imposible.
El aporte de la inteligencia artificial
Además de las herramientas ópticas, el equipo empleó algoritmos de IA para refinar las imágenes y analizar en detalle el comportamiento de las moléculas. “Gracias a la IA nosotros estamos refinando las imágenes que obtenemos del microscopio, que sumadas a técnicas de simulación y de otros tipos, nos permiten extraer información adicional e interpretar las imágenes con mayor precisión y detalle”, sostuvo Barrantes.
Por su parte, Lucas Saavedra, graduado de Ciencias de la Computación de la UCA e integrante del equipo, detalló en el estudio: “Aplicamos técnicas de aprendizaje profundo para analizar la difusión del nAChR”.
En sintonía, el profesional señaló que “un enfoque posterior, basado en redes neuronales orientadas a grafos, nos permitió cuantificar la formación de nanoagregados moleculares sin intervención manual, abriendo nuevas posibilidades para el estudio de la organización de proteínas en la membrana celular”.
Más recientemente, el equipo implementó un modelo de convolución temporal que permitió segmentar trayectorias moleculares y detectar patrones de difusión anómala. Estos hallazgos, publicados en Nature Communications, representaron un avance sin precedentes en el estudio de proteínas de membrana en tiempo real.
Implicancias para enfermedades neurológicas
El impacto potencial de este trabajo se relaciona con la posibilidad de detectar en etapas tempranas los procesos de agregación patológica que caracterizan a enfermedades como la miastenia gravis.
En concordancia, Barrantes detalló en el informe “Por un lado, ver cómo se desplaza un receptor en la superficie de la célula y en una célula patológica nos ha permitido detectar aquellos receptores que forman agregados supramoleculares, acúmulos, lo que en el ser humano señala el comienzo de enfermedades autoinmunes como la ´miastenia gravis´”.
El investigador destacó que seguir aplicando estas técnicas permitirá comprender mejor qué factores gatillan la acumulación y destrucción de los receptores en enfermedades neuromusculares y neurodegenerativas. También señaló que el equipo trabaja de manera similar en el estudio de patologías como el Alzheimer, que cursan con agregación de receptores en las sinapsis.
El trabajo del equipo de BIOMED muestra que la integración de tecnología de vanguardia y biología molecular permite alcanzar niveles de conocimiento impensados hace apenas una década. La posibilidad de observar proteínas en tiempo real y de analizar su interacción con lípidos de la membrana abre un camino hacia nuevas estrategias terapéuticas.
Fuente fotografías: Conicet.
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