Prepararse para un congreso de esta magnitud es complejo pero llevamos 6 años investigando y estábamos seguros de la calidad de nuestro experimento dice Sergi Vaquer, investigador principal del proyecto.
En 2009, Arnau Rabadán y Sergi Vaquer, entonces estudiantes de la Fundación CIM-UPC y UAB, participaron en vuelos de la ESA, para estudiar en microgravedad el comportamiento de agentes biológicos responsables de depurar el interior de las células humanas de fármacos y otros tóxicos.
El objetivo no solo era mejorar los tratamientos médicos de los astronautas, sino también comprender mejor los mecanismos de acción de los transportadores en enfermedades como el cáncer y el SIDA y los mecanismos de asimilación de los fármacos en general.
Construir una máquina capaz de realizar experimentos en microgravedad que cumpliera todas las especificaciones medicas, era un reto explica Arnau. Pero tuvimos la suerte de contar con el apoyo de expertos en fabricación y automatización.
El equipamiento electromecánico que desarrollaron con el apoyo de la Fundación CIM, Centro Tecnológico de referencia de la UPC en el campo de las tecnologías de producción, con componentes de Schneider Electric, les permitió obtener resultados fiables que atrajeron la atención de científicos de renombre mundial.
Los resultados obtenidos por el experimento en microgravedad se han comparado con los obtenidos en tierra en el Instituto Municipal de Investigación Médica (IMIM- Hospital del Mar) de Barcelona, donde se desarrolló la parte biotecnológica del proyecto.
Todas las muestras demostraron una disminución de 20 veces la capacidad de transportar medicamentos cuando se compararon los resultados del vuelo parabólico con los de tierra.
Eso es significativo ya que puede llegar a explicar porqué ciertos medicamentos no funcionan de la misma manera en el espacio concluye Sergi, se necesitan más estudios para acabar de entender el porqué de esta reacción y sus implicaciones. Además, con este tipo de experimentos estamos un poco más cerca de entender cómo funcionan estos sistemas en la tierra.
Un centro de investigación alemán ya se ha acercado a los dos jóvenes investigadores para hablar de oportunidades de futuro.
Congreso Internacional de Astronáutica
Ciudad del Cabo acoge la edición número 62 del Congreso Internacional de Astronáutica (IAC, en inglés) que se celebra del 3 al 7 de octubre. En este congreso, organizado por la Federación Internacional de Astronáutica, se reúnen anualmente representantes de la industria aeroespacial, del mundo académico, investigadores, estudiantes y jóvenes profesionales. (Más información en www.iac2011.com)
Los vuelos parabólicos
Para poder embarcar a bordo del Airbus A300 ZERO-G desde el Aeropuerto de Bordeaux-Mérignac (Burdeos), el equipamiento diseñado por el equipo catalán debió superar en las instalaciones de Novespace, la empresa encargada de la explotación del avión, filial del Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia, pruebas de resistencia mecánica, de seguridad eléctrica, de calentamiento y control de la temperatura, entre otras.
Los vuelos parabólicos tienen su origen como parte del entrenamiento de los astronautas y consisten en acelerar el avión ganando altura y reducir los motores al mínimo a lo largo de 20 segundos mientras se describe una parábola en caída libre. Durante estos 20 segundos se consigue, dentro de la cabina, unas condiciones próximas a las de ausencia de gravedad. Estas maniobras se repiten hasta 30 veces seguidas por vuelo, de forma que los investigadores, tras los tres vuelos que dura una campaña, tienen la oportunidad de experimentar unos 30 minutos en microgravedad.
Desarrollo del experimento
El experimento, coordinado por el investigador Sergi Vaquer, denominado proyecto ABCtr MicroG, estudió el comportamiento en microgravedad de unos agentes biológicos, los transportadores ABC, que son los responsables de depurar el interior de las células humanas de fármacos y de otros tóxicos. Para lo cual, los investigadores desarrollaron un protocolo especial por poder medir de manera muy precisa la actividad de estas moléculas a lo largo de los 20 segundos que dura la microgravedad en cada una de las 30 parábolas de un vuelo parabólico.
La parte técnica del experimento, realizada en las instalaciones de la Fundación CIM a cargo de Arnau Rabadán, consistió en diseñar un mecanismo capaz de mezclar en el interior de una jeringa energía química en forma de ATP (Adenosina trifosfato) con los transportadores ABC que activan una reacción química. Todo esto debe realizarse a una temperatura de 37ºC, igual a la del cuerpo humano. Transcurridos 20 segundos, el sistema introduce en la jeringa un líquido que enfría la mezcla y para la reacción para que no sea afectada durante los periodos de gravedad normal y el experimento se repite en la próxima parábola.
El mecanismo se rige por un sistema de control electrónico de alta precisión, puesto que se deben delimitar exactamente las condiciones del experimento y la cantidad de líquidos inyectados. El sistema de control incluye elementos que actúan, como el motor que impulsa las jeringas, y también que supervisan, como los sensores que rigen la temperatura de la jeringa dónde se realiza la mezcla.
Resultados finales
Las pruebas realizadas tanto en microgravedad como en el Instituto Municipal de Investigación Médica (IMIM- Hospital del Mar) se realizaron correctamente. Todos los grupos de vuelo dentro de la muestra experimentaron una disminución en la actividad de los transportadores ABC 20 veces menor en comparación con pruebas realizadas en tierra, de forma independiente de las condiciones de microgravedad o en 1g. Se observó una tendencia a la disminución de la actividad de los transportadores ABC en condiciones de microgravedad con respecto a las muestras tomadas durante el vuelo a 1g.
La evaluación de los transportadores ABC en vuelos parabólicos sólo es factible si se consigue la reproducibilidad y precisión suficiente. Cómo ya se suponía, las enzimas y canales trans-membrana pueden funcionar de manera diferente en condiciones de microgravedad. Las interacciones lípidos-agua, especialmente las que afectan a la membrana celular, añadidas al estrés gravitacional, pueden ser las responsables de estas observaciones. La disminución en 20 veces de la actividad de los transportadores que se ha observado en todas las muestras que se sometieron al vuelo parabólico podría ser debida a los cambios gravitacionales (hiper e microgravedad).
Los resultados finalmente serán de utilidad para mejorar los tratamientos médicos de los astronautas, pero también ayudarán a comprender mejor los mecanismos de asimilación de los fármacos en general y los mecanismos de acción de los transportadores en enfermedades como el cáncer y el SIDA.
ABCtr Patrocinadores
Schneider Electric, IMIM, Fundación CIM, Interempresas, Solvo Biotechnology, TecniSample, Lloveras, Caixa dEnginyers, Universitat Autònoma de Barcelona, Universitat Politècnica de Catalunya, Colegio de Ingenieros Técnicos Industriales de Barcelona, Caja Navarra.
ABCtr Team
Sergi Vaquer ha trabajado como Médico en la Oficina de Apoyo Médico de Tripulaciones del Centro Europeo de Astronautas del ESA en Colonia, y actualmente es médico residente del Hospital Parc Taulí de Sabadell (adscrito a la UAB), e investigador del Instituto Municipal de Investigación Médica (IMIM-Hospital del Mar).
Arnau Rabadán estudió en la Escuela de Ingenieros Técnicos Industriales de Barcelona (especializado en mecánica) de la UPC. Actualmente es investigador y gestor de proyectos en la Fundació CIM donde desarrolla equipamientos científicos, como el desarrollado para realizar este experimento y que fue su proyecto final de carrera. Además, forma parte del Barcelona Moon Team donde coordina concursos para enviar experimentos científicos y minirobots a la Luna en el marco del concurso Google Lunar X Prize.
Felip Fenollosa, Director adjunto de la Fundación CIM y profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UPC ha supervisado las actividades de ingeniería y fabricación.
Web del proyecto: www.abctransporters.com
