Tres projectes amb participació de l'IRB Barcelona premiats amb una "Seed Grant" del programa BIST Ignite

Barcelona, 28 de juny de 2021. El Barcelona Institute of Science and Technology (BIST) ha fet públics avui els cinc projectes guanyadors de la primera fase de la cinquena convocatòria del BIST Ignite Programme, que promou col·laboracions multidisciplinàries en les fronteres del coneixement per a resoldre reptes científics i socials per als quals la recerca més avançada no ha trobat encara resposta.

Un any més, la salut i, en concret, la cerca de noves alternatives terapèutiques per a malalties avui incurables centra la majoria dels projectes premiats. Es tracta de malalties neurodegeneratives com el corea de Huntington, del càncer de mama triple negatiu, de distròfies musculars como la malaltia de Duchenne, o de l’ús d’or per a combatre l’acumulació patològica de cèl·lules senescents. Però el panel d’experts independents que selecciona els projectes també ha valorat l’avenç científic que proposa el projecte TeraFox, que explora la interacció llum-matèria en l’àmbit dels nous materials.

PolySTOP: entendre i controlar l’alteració genètica de las poliglutamines que causa el corea de Huntington.

L’expansió de certes cadenes d’aminoàcids (poliglutamines, PolyQ) en diverses proteïnes presents en les cèl·lules neuronals està al darrera de diferents malalties neurodegeneratives, como el corea de Huntington, que avui per avui no disposen de cap tractament per a curar-les o retardar el seu desenvolupament.

La Dra. Benedetta Bolognesi, Group Leader del grup de Transicions de Fase Proteica en Salut i Malaltia a l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), i el Dr. Xavier Salvatella, Cap del Laboratori de Biofísica Molecular a l’IRB Barcelona, lideren aquest projecte que combina la metodologia desenvolupada pel laboratori de Bolognesi per a mesurar “in vivo” aquestes expansiones d’aminoàcids —que aplicaran a les més de 300 mutacions de la proteïna Htt-Nt, responsable del Huntington—, amb l’experiència de l’equip del Dr. Salvatella en l’estudi estructural d’aquestes expansions i el disseny de pèptids.

“La nostra metodologia ens permet analitzar la propensió de milers de seqüencies de PolyQ a produir plaques amiloides. És una forma sistemàtica de mesurar com impacten aquestes cadenes i les seves ‘regions adjacents’ en l’agregació. Amb això podem obtenir ‘paisatges mutacionals’ que ens permetran entendre què fan exactament aquestes zones en el procés d’agregació, i l’equip del Dr. Salvatella podrà estudiar la seva estructura i dissenyar pèptids que puguin unir-se a les glutamines i controlar la seva agregació”, explica la Dra. Bolognesi. “Això pot oferir alternatives terapèutiques no només al Huntington, sinó a d’altres malalties neurodegeneratives que avui no tenen tractament”.

EXPLODE-TNBC: com utilitzar els mecanismes cel·lulars de degradació de proteïnes per a curar càncers avui incurables. 

Si s’inhibeix l’enzim IMPDH2 s’atura la proliferació de cèl·lules cancerígenes, però aquest enzim es necessari en totes les cèl·lules de l’organisme, d’aquí que la seva inhibició resulti ser tòxica. Investigacions recents han revelat que l’IMPDH2 també es troba a la cromatina (nucli cel·lular) de tumors de mama triple negatius —que no responen a cap tractament—, però està menys present al nucli de les cèl·lules d’aquells tumors que responen bé a la teràpia.

“Això ens planteja un nou  objectiu científic —explica la Dra. Sara Sdelci, Cap del Grup d’Epigenètica i Metabolisme del Càncer al Centre de Regulació Genòmica (CRG)—, que es no inhibir, sinó degradar l’enzim en el nucli cel·lular. El repte és, docs, doble: degradar l’enzim que ens interessa i fer-ho només en el nucli de la cèl·lula.”  

Per això, l’equip del Dr. Antoni Riera, Cap la Unitat de Síntesi Assimètrica a l’IRB Barcelona, està dissenyant una molècula bifuncional, “una part de la qual s’adherirà a l’enzim que es vol degradar i una altra part la marcarà perquè sigui el proteosoma —el mecanisme natural del qual disposen les pròpies cèl·lules per a degradar proteïnes— la que degradi l’IMPDH2”. Com a marcador s’usarà una proteïna que només es troba en el nucli cel·lular, cosa que permetrà aconseguir la degradació de la proteïna només allà on interessa. L’avantatge d’aquest enfocament terapèutic és que la molècula bifuncional segueix activa després d’haver “marcat” una molècula de proteïna en una cèl·lula concreta i pot seguir fent-ho en d’altres cèl·lules.

SENESGOLD: eliminar cèl·lules senescents sintetitzant fàrmacs senolítics dins de las pròpies cèl·lules.

Las cèl·lules senescents són cèl·lules danyades que han aturat el seu mecanisme de replicació i que el nostre sistema immune hauria d’eliminar. Però no sempre ho fa, la qual cosa provoca una acumulació patològica de cèl·lules senescents, que es vincula a malalties relacionades amb l’envelliment, però també als efectes secundaris de tractaments molt agressius, com la quimioteràpia. L’eliminació d’aquestes cèl·lules senescents és un objectiu terapèutic per a tractar aquestes malalties, i la meta que es planteja el projecte SENESGOLD, co-liderat pel Dr. Marc Montesinos, investigador postdoctoral de l’Institut Català d’ Investigació Química (ICIQ), i el Dr. José Alberto López, investigador postdoctoral del grup de Plasticitat Cel·lular i Malaltia de l’IRB Barcelona.

“El projecte combina dos àmbits de recerca molt nous: la investigació de la biologia de les cèl·lules senescents i la catàlisis de fàrmacs dins de las pròpies cèl·lules. El repte que es planteja aquest projecte és dur a terme aquesta catàlisis dins de las cèl·lules específiques que volem”, explica el Dr. José Alberto López.

Per això, el projecte utilitza com a marcador l’enzim beta-galactosidasa, que té una major activitat a les cèl·lules senescents. Aquest enzim serà el que activi, dins de las cèl·lules, petites molècules que contenen àtoms d’or, “que en diverses investigacions recents ha demostrat ser capaç d’activar enllaços amb compostos orgànics que altres compostos metàl·lics no podem”, apunta el Dr. Marc Montesinos, per a desenvolupar un sistema catalític de producció de fàrmacs (prodrug) que tingui la capacitat d’eliminar les cèl·lules senescents “in vivo”.

Altres projectes premiats pel programa BIST Ignite han estat: 

ASITOC: músculs-en-un-chip i sensors de biomagnetisme per a accelerar el disseny de nous tractaments de la distròfia muscular: Dr. Juan Manuel Fernández-Costa, investigador postdoctoral de l’IBEC i co-líder del projecte juntament amb el Dr. Michael Tayler, investigador postdoctoral i becari “la Caixa” Junior Leader a l’Institut de Ciències Fotòniques - ICFO).

TeraFox: modular les propietats de la matèria amb la llum (Dra. Ekaterina Khestanova, investigadora postdoctoral de l'ICFO, i Dr. David Pesquera, investigador postdoctoral de l'Institut de Nanociència i Nanotecnologia de Catalunya (ICN2), proposa una aproximació totalment nova, mitjançant l'ús de la llum .

Cadascun dels cinc projectes rebrà una aportació de 20.000 euros per dur a terme la primera fase, de deu mesos, després dels quals, i en funció dels resultats obtinguts, un panell d’experts seleccionarà dos del projectes que rebran un finançament addicional de 50.000 euros. L’objectiu del programa és ajudar a l’arrencada de projectes amb un enfocament molt innovador i alt potencial, que puguin aplicar posteriorment amb èxit a convocatòries competitives de finançament.

Des del llançament de la primera convocatòria, el desembre de 2016, s’han dut a terme 5 edicions del programa BIST Ignite, en les quals han rebut finançament un total de 23 projectes, per una suma total de 810.000 euros, i han comptat amb la participació de més de 170 investigadors dels set centres BIST.