Innovadores Menores De 35 Anos Turquía La edición en español de
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innovadores menores de 35

Ahu Yildiz, 34

Su plataforma molecular imita la membrana celular y facilita la búsqueda y testeo de nuevos fármacos

Universidad de Okan

Ahu Yildiz

Todas las células de los organismos vivos están delimitadas por una membrana de un grosor de nanómetros que las envuelve, separa su interior del entorno y regula la entrada y salida de sustancias que necesitan para sobrevivir. La existencia de esta estructura, compuesta por una capa doble de lípidos con proteínas incrustadas en ella, juega un papel esencial para multitud de procesos como la respuesta inmune y la nutrición. Además, el intercambio de estímulos con otras células, la unión a moléculas específicas y el transporte de nutrientes que ocurren en el dominio la membrana celular es clave en numerosas enfermedades infecciosas, degenerativas y tumorales.

Sin embargo, estudiar una estructura tan frágil y delgada plantea muchas dificultades prácticas. Para superarlas, la joven química turca Ahu Yildiz ha desarrollado una plataforma que imita la configuración y funciones de la membrana celular natural. Su uso para fines diagnósticos o de testeo de medicamentos puede contribuir a identificar numerosas enfermedades y acelerar la búsqueda de tratamientos viables.

Yildiz ha explorado varias disciplinas científicas hasta llegar a desarrollar su membrana celular artificial. Cuando en 2006 acabó su máster en Química de Polímeros y Bioquímica en la Universidad Técnica de Medio Oriente, decidió salir de Ankara (Turquía) y ampliar sus horizontes. Le atraía la Biología y no quería permanecer siempre en el mismo campo de estudio. En busca de los mejores centros en su ámbito en Europa, recaló en el Instituto Max Planck de Investigación en Polímeros (Alemania), donde se doctoró en Ciencia de Materiales y Biología. Luego surgió una oportunidad en Singapur. Cuatro años en el Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales de la capital del país asiático le permitieron especializarse en creación de materiales con los que probar fármacos y hacer mejores experimentos.

De vuelta en Turquía, Yildiz espera poder trasladar al ámbito clínico y a la industria farmacéutica las posibilidades de su plataforma de membrana. La joven remarca que la gran ventaja de esta estructura es que "funciona como una caja de herramientas en la que es posible modificar todas sus partes". Se refiere a que, en función del objetivo -el tipo de fármaco que se quiera probar, la enfermedad que se busque detectar y el sistema de medición que se vaya a emplear-, puede construirse una membrana para experimentación o diagnóstico que incluya unas piezas u otras. Éstas pueden ser lípidos, componentes proteicos y, especialmente, receptores, las proteínas presentes en la membrana encargadas de unirse e interaccionar con otras moléculas y desencadenar diferentes respuestas.

En 2013 Yildiz presentó esta plataforma en un artículo en la revista Analyst y anticipó su posible aplicación para el cribado de fármacos. La joven mostró su potencial para identificar medicamentos que tienen como objetivo unirse a una proteína receptora -llamada canal iónico hERG- presente en la membrana. Su función está asociada, entre otros procesos, a algunas enfermedades cardiacas.

Yildiz explica que algunos fármacos contra estas dolencias funcionan uniéndose al canal hERG en la membrana; pero si esta unión se realiza de forma irreversible, la proteína ya no es capaz de realizar su función y el paciente puede morir. Para saber en qué medida un medicamento tendrá ese efecto, las empresas farmacéuticas extraen esta proteína receptora de fuentes animales, la "concentran" y prueban baterías de medicamentos con ella. Sin embargo, la necesidad de sobreexpresar la proteína hERG puede hacer que la membrana celular tenga demasiados canales iónicos -una especie de "agujeros" en la pared de la membrana- lo que puede desencadenar la muerte de la célula. Por otro lado, los medicamentos probados en un medio como este, de origen animal, pueden tener efectos distintos que en la membrana de las células de un corazón humano.

Yildiz, sin embargo, no tiene que preocuparse porque sus células de ensayo mueran al aumentar la concentración de la proteína o queden inutilizadas, ya que puede realizar las pruebas en un ente que no está vivo, dentro de una probeta. Allí puede construir un medio robusto  gracias a su sistema  que además será similar a una membrana celular humana natural.

Proteínas como en casa

Otro de los retos que aborda el sistema de Yildiz es que las proteínas receptoras son moléculas difíciles de manejar. Tras modificar genéticamente una célula para que exprese en grandes cantidades cierta proteína en su membrana, los investigadores pueden usar detergentes -cuya estructura química es similar a los lípidos- para sacarla de su lugar y obtenerla en concentraciones elevadas. De esta forma, los receptores quedan atrapados entre las moléculas de detergente -en lugar de entre los habituales lípidos- y pueden usarse para probar fármacos u otros experimentos.

El problema, tal y como advierte Yildiz, es que este sustrato "parece similar, pero no hace el mismo trabajo". El detergente desnaturaliza las proteínas, es decir, hace que pierdan su funcionalidad. Por el contrario, su membrana artificial aporta una estructura similar a la natural en la que las proteínas receptoras se integran sin perder sus propiedades. "Provoca una especie de reacción conductual, como si los receptores estuvieran a gusto y dijeran: 'Oh, estamos en nuestro medio natural, ¡funcionemos correctamente!'", explica la joven.

Yildiz ha demostrado que los procesos observados en su membrana artificial se corresponden con el comportamiento de los receptores naturales ante diferentes fármacos (el "cierre" de determinada proporción de canales hERG) que ha sido descrito en la literatura científica. La joven espera que ahora su herramienta ayude a los investigadores que están estudiando las propiedades de las proteínas de membrana a descubrir de forma más rápida y fiable nuevos medicamentos cuyo funcionamiento esté basado en su unión a canales hERG y a otros receptores.

Desde 2014, Yildiz trabaja como profesora en el departamento de Genética y Bioingeniería de la Universidad de Okan (Turquía), pero  la beca L’Oréal-Unesco a para Mujeres en la Ciencia que recibió este año la ha llevado temporalmente a la Universidad de Stanford (EEUU). Allí va a realizar una estancia de investigación que espera culminar con la transferencia de su sistema al mundo real.

Además del testeo de fármacos asociados con proteínas de membrana, Yildiz espera aplicar su tecnología en el ámbito de los dispositivos médicos para zonas de bajos recursos. Para ello, está trabajando en la integración de su plataforma de membrana en chips microfluídicos de plástico, baratos y de uso sencillo, que puedan usarse en cualquier lugar para ayudar a diagnosticar enfermedades en cuestión de minutos.

Estos tests podrían ser "leídos" por una aplicación de teléfono móvil, incluso en regiones remotas y con escasez de personal médico. "Será similar al dispositivo para diabéticos en el que colocan una gota de sangre y miden su nivel de azúcar", explica Yildiz, y añade: "Pero mi objetivo es desarrollar un dispositivo más simple para enfermedades mucho más complejas, como cáncer, alzhéimer y enfermedades cardiovasculares".

El profesor de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, Utkan Demirci,  que es integrante del jurado de los premios MIT Technology Review Innovadores menores de 35 Turquía y fue ganador de la edición Global de estos premios en 2006, ha destacado los "extraordinarios logros" de Yildiz. Según el experto, el trabajo de esta joven "puede cambiar el futuro de la biotecnología en el mundo". - Elena Zafra

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