Investigadores del 12 de Octubre y la Complutense muestran el primer mapa de color de un glóbulo rojo

Investigadores del 12 de Octubre y la Complutense muestran el primer mapa de color de un glóbulo rojo

Investigadores del Hospital Universitario 12 de Octubre y de la Universidad Complutense de Madrid participan en un estudio internacional que ha permitido mostrar el primer mapa de color de un glóbulo rojo, lo que abre camino para determinar la salud celular y los tejidos del organismo con implicaciones inmediatas en diagnóstico médico y posibles aplicaciones en medicina celular y cáncer.


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El estudio, que ha sido publicado en la revista 'Science', ha permitido medir por primera vez el flujo de calor en una célula individual, un proceso conocido en física como producción de entropía. Aunque se asocia frecuentemente al desorden y al caos, en biología la entropía está íntimamente relacionada con la eficiencia energética, encontrándose en conexión directa con el metabolismo y la regulación, es decir, el conjunto de reacciones químicas que dan soporte a la vida desde el interior de las células.

"Poder caracterizar la producción de entropía en sistemas vivos es crucial para entender la eficiencia de los procesos de conversión de energía", ha destacado el profesor Félix Ritort, investigador que ha coordinado esta colaboración desde el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología de la universidad de Barcelona (IN2UB).

Por su lado, el profesor de la Complutense Francisco Monroy, investigador asociado al Instituto de Investigación del Hospital 12 de Octubre i+12 y responsable de los experimentos de calorimetría celular en vivo mediante microscopía de última generación, "el estudio trasciende a décadas de exploración en biología celular, presentando el primer mapa microscópico de la energía, entropía y del calor que están siendo producidos por una sola célula en cada momento".

"Con una simple gota tomada en un análisis de glucosa rápido se puede determinar si las células de un paciente se encuentran en perfecto estado de funcionamiento o no, y asociar esos diferentes grados de disfuncionalidad con diferentes características diagnósticas de la enfermedad que se esté intentando diagnosticar y, en concreto, los niveles de disfunción o los niveles de generación anómala de calor relacionarlas con diferentes estratos diagnósticos y diferentes grados de la enfermedad o del desorden que se esté intentando diagnosticar", ha explicado Monroy.

De esta forma, se pueden realizar 'screening' farmacológicos para ver qué medicamento reacondiciona o produce un restablecimiento más favorable del patrón de calor o el patrón de funcionamiento de esa célula. "Aunque no es que vayamos a diseñar nuevas terapias, esto puede mejorar las actuales en el sentido de que sin necesidad de aportar a un determinado paciente un determinado tratamiento y ver qué es lo que pasa, prueba y error, tendremos una monitorización de cómo una batería de medicamentos puede reconducir el estado saludable de las células", ha indicado.

El descubrimiento de estos científicos tiene implicaciones en la comprensión del metabolismo y de la transformación de la energía en los sistemas vivos. "El calor es un síntoma de salud en la célula y nuestro hallazgo podría abrir un nuevo camino para determinar la salud celular y de los tejidos del organismo", ha indicado investigador que ha coordinado esta colaboración desde el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología de la Universidad de Barcelona (IN2UB).

Se han encontrado valores de producción de entropía de 10-15 calorías por segundo. "Se trata de valores ínfimos para la escala humana, tan pequeños como una milbillonésima parte de una caloría por cada célula. Sin embargo, es una cantidad extraordinaria para una maquinaria celular de tamaño microscópico que actúa en cada instante de manera exquisitamente regulada desde la escala molecular. La investigación constituye un avance fundamental en la física de la célula, entendida como una máquina térmica que procesa energía y produce entropía en intercambio con su propio entorno", ha subrayado Monroy.

Los investigadores de este consorcio han determinado la producción de entropía mediante la medición de los movimientos activos de glóbulos rojos individuales, denominados de parpadeo, y de las fuerzas mecánicas que los causan desde el interior de la célula y que se encuentran en relación a su enorme adaptabilidad al torrente sanguíneo, particularmente en los pequeños vasos de la circulación capilar, por ejemplo, en la corteza frontal del cerebro humano donde hay una gran demanda de flujo de sangre y nutrientes.

Los autores han utilizado métodos mínimamente invasivos en vivo, tanto de manipulación óptica y sensado óptico de fuerzas, como de imagen celular resuelta en el tiempo mediante videomicroscopía ultrarápida con superresolución espacial, técnica en que el grupo de la Universidad Complutense y el Hospital 12 de Octubre es pionero.

"Asistimos al nacimiento de una nueva perspectiva del funcionamiento celular en términos de calor y fuerzas: óptimos y regulados en condiciones fisiológicas de salud, y alterados, desregulados o simplemente disfuncionales en situación de enfermedad. Las aplicaciones del mapeo celular de calor y de la producción de entropía serán inmediatas en el diagnóstico médico, posibilitando nuevos pronósticos cuantitativos y de precisión. Otras muchas permanecen aún insospechadas en la arena de las terapias personalizadas, en particular en medicina celular, especialmente para el tratamiento de las enfermedades metabólicas y el cáncer", ha subrayado Monroy.

El estudio, liderado desde las universidades de Barcelona y de Padua, cuenta con la participación de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), en asociación con la Unidad de Biofísica Traslacional del Hospital público 12 de Octubre de la Comunidad de Madrid, además de las universidades Georg August de Gotinga y Francisco de Vitoria, también de Madrid.

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