INVESTIGACIÓN

INTERACCIONES MOLECULARES, BIOFÍSICA E INGENIERÍA DE PROTEÍNAS

Comprensión de las interacciones moleculares para diseñar racionalmente o modificar moléculas.

Gran parte de la actividad biológica de las biomoléculas se basa en su capacidad para reconocerse entre sí y formar complejos reversibles no covalentes. Los procesos de interacción molecular establecidos en condiciones fisiológicas se han optimizado evolutivamente tanto en aspectos cinéticos como termodinámicos (afinidad), alcanzando un alto nivel de especificidad que confiere una regulación exquisita sobre las interacciones macromoleculares existentes en el entorno celular. El objetivo principal de esta sublínea de investigación es comprender los principios subyacentes a las interacciones proteína-proteína, proteína-lípido y proteína-ligando, así como la división de las moléculas en las membranas celulares.

El conocimiento de los determinantes que definen la cinética y la energía de la formación de complejos macromoleculares es fundamental para lograr un diseño verdaderamente racional de nuevas biomoléculas con las actividades deseadas, o la modificación racional de la actividad de las biomacromoléculas, como las proteínas, mediante la modificación selectiva de su secuencia primaria (llamada ingeniería de proteínas). Los proyectos de investigación en esta sublínea son:

DISEÑO Y VALORACIÓN DE NANOESTRUCTURAS

Desarrollo de nanoestructuras con aplicaciones sanitarias y biotecnológicas.

La nanotecnología es actualmente un campo esencial en biotecnología, particularmente en el diseño de biosensores para el uso en el análisis de tratamiento inmediato (POC, point-of-care) y los sistemas de liberación dirigida de fármacos que aumentan la focalización de medicamentos y disminuyen la toxicidad en los tejidos. Esta sublínea tiene como objetivo diseñar nanoestructuras, incluyendo nanopartículas y nanofibras que tienen aplicaciones biotecnológicas y de salud. Los proyectos de investigación en esta sublínea son:

DISEÑO DE MOLÉCULAS ACTIVAS

Identificación de componentes moleculares con posibles aplicaciones en el campo de la salud.

La identificación y el diseño de moléculas bioactivas para diferentes aplicaciones se basa primero en una estrategia computacional que utiliza modelado molecular, docking y y dinámica. Además, la detección in silico también se aplica a bibliotecas virtuales compuestas de miles a millones de moléculas de fuentes naturales y sintéticas. Los proyectos de investigación en esta sublínea son:

SEÑALIZACIÓN MOLECULAR Y ENFERMEDADES

Investigación del impacto de los factores ambientales en nuestra salud y desarrollo de técnicas para prevenir y tratar enfermedades.

Cada vez está más claro que el medio ambiente afecta a la fisiología humana, al desarrollo y al riesgo de enfermedad. Los factores ambientales, que incluyen radiación, contaminantes y disruptores endocrinos, pueden llegar a las células y orquestar cambios en las vías de señalización que pueden incluir alteraciones en los genes y su expresión. A medida que estas señales ambientales van en aumento, su impacto en los procesos moleculares y celulares necesita ser entendido para desarrollar medidas preventivas efectivas y el diseño de contramedidas que atenúen o corrijan su impacto fisiopatológico. Además, el conocimiento generado puede ser útil para implementar nuevos métodos de prueba y ayudar a las agencias nacionales e internacionales a actualizar y / o implementar políticas que minimicen el impacto del medio ambiente en la salud. Los proyectos de investigación en esta sublínea son:

ONCOLOGÍA MOLECULAR

Enfoque en la resistencia a múltiples medicamentos para mejorar el tratamiento y el pronóstico de los pacientes con cáncer.

Los investigadores del IDiBE se han centrado en la aparición de quimiorresistencia a los fármacos antineoplásicos (también conocida como resistencia a múltiples fármacos, MDR) y el grave problema que esto representa para el tratamiento de pacientes oncológicos.

Este problema se ha abordado desde tres direcciones experimentales y complementarias. La primera analiza la caracterización de las alteraciones moleculares asociadas con la adquisición y el desarrollo de quimiorresistencia, mediante el estudio de las interrelaciones entre MDR, apoptosis y diferenciación en células tumorales, o los mecanismos que regulan la expresión de proteínas asociadas al fenotipo MDR en la transcripción y niveles postranscripcionales. El objetivo final de estas investigaciones es poder superar o neutralizar la resistencia desarrollada por algunos tumores. La segunda línea de interés es el cáncer de páncreas, uno de los cánceres con peor pronóstico terapéutico.

DIABETES Y TRASTORNOS METABÓLICOS

Comprensión de los mecanismos moleculares de la enfermedad para identificar nuevas formas de terapia.

El objetivo principal de esta sublínea es comprender los mecanismos moleculares que subyacen a la diabetes y los trastornos metabólicos y analizar el efecto de los ácidos grasos y el envejecimiento. También tiene como objetivo la identificación de nuevas proteínas y vías de señalización en las células pancreáticas que brindan protección contra los factores estresantes de la diabetes. Queremos identificar nuevas estrategias terapéuticas para combatir la diabetes, incluidos los nuevos receptores selectivos de estrógenos.

De forma complementaria, esta sublínea se centrará en:

• Una estrategia basada en perfiles de mecanismo de acción de las vías relacionadas con el estrés metabólico. Esto se lleva a cabo en modelos celulares destinados a identificar compuestos activos y metabolitos capaces de rescatar un fenotipo consistente en el alivio del estrés metabólico celular.
• Investigación de moléculas bioactivas diseñadas para aliviar el estrés metabólico.
• Búsqueda de polifenoles dietéticos capaces de modular la plasticidad del tejido adiposo desde el tejido adiposo blanco (WAT) hasta el tejido adiposo beige (BAT).
• Ensayo de la capacidad de los polifenoles de las plantas para mejorar las alteraciones metabólicas en ratones hiperlipidémicos o ratones obesos inducidos por la dieta. Análisis metabólico para identificar cambios en los metabolitos relacionados con el metabolismo energético.
• Búsqueda de polifenoles vegetales que modulen las hormonas y péptidos relacionados con la saciedad en modelos animales.
• Ensayo de los efectos de los polifenoles vegetales en el tejido adiposo visceral, la adiposidad cardíaca, la función regional del miocardio, la presión arterial, así como la inflamación y el estrés oxidativo en ratones obesos inducidos por la dieta. Extractos polifenólicos de plantas comestibles para el diseño de nutracéuticos avanzados que modulan el metabolismo energético: aplicaciones en la prevención de la obesidad.

INFLAMACIÓN CRÓNICA Y DOLOR

Desarrollo de nuevos compuestos para el tratamiento del dolor

Esta sublínea se centra en descubrir y desarrollar nuevos compuestos para el tratamiento del dolor inflamatorio crónico y el prurito crónico, dos modalidades nociceptivas del sistema nervioso periférico disfuncional. Se han identificado moduladores del canal thermoTRP TRPV1 y actualmente se encuentran en desarrollo clínico para el tratamiento del dolor posquirúrgico crónico. Este éxito se extenderá a otros síndromes de dolor crónico, así como al prurito crónico. El enfoque principal será hacia los canales thermoTRP, que son centrales en la generación de señalización nociceptiva periférica y la transducción del dolor.

Complementariamente, las fosfolipasas tipo C se usarán para desarrollar nuevos candidatos analgésicos y antiinflamatorios para el desarrollo de fármacos. Tradicionalmente, estas enzimas se han considerado no aptas para fármacos, pero hemos desarrollado una estrategia que ha producido compuestos exitosos con un potencial prometedor para el desarrollo clínico.

ESTRATEGIAS ANTIVIRALES Y ANTIMICROBIANAS

Identificación de compuestos para la prevención y el tratamiento de enfermedades microbianas y virales.

Aunque se han logrado grandes avances en el campo de la biomedicina en los últimos 25 años, las enfermedades infecciosas de naturaleza viral y microbiana siguen siendo un problema grave debido a su importante impacto en la salud, social y económico. Por ejemplo, las amenazas de epidemias virales recientes, junto con la aparición de infecciones virales desatendidas son varios ejemplos de este desafío social.

Las pandemias virales no solo se centran en la salud humana, sino que también afectan a los animales. Por ejemplo, las infecciones por rabdovirus de salmónidos son un problema notable en la acuicultura que requiere una solución científica. Del mismo modo, la creciente resistencia a los antibióticos representa un problema de salud notable. En este contexto, es evidente que la prevención de estas enfermedades es de especial relevancia en la salud humana y animal.

FARMACOLOGÍA CLÍNICA

Trabajamos en estrecha colaboración con el sector de la salud para desarrollar compuestos para el tratamiento del cáncer y el dolor crónico.

El área de farmacología clínica se centra en dos líneas principales:

• El estudio de los betabloqueantes en la carcinogénesis.
• La farmacología del dolor crónico.

Estas líneas están asociadas con el Hospital Universitario de Alicante, donde se realiza parte de las actividades de investigación, ya que implica trabajar con pacientes.

DESARROLLOS «BENCH-TO-FACTORY» DE INGREDIENTES FUNCIONALES Y NUTRACÉUTICOS

El diseño y la producción de nutracéuticos e ingredientes funcionales requieren desde el diseño preclínico hasta la producción, la formulación y el control de calidad a escala semiindustrial utilizando técnicas analíticas de alta resolución, así como la validación a través de ensayos en humanos.

Varios procesos biotecnológicos como la semi-síntesis química o enzimática, la fermentación o la biocatálisis pueden estar involucrados en tales desarrollos, independientemente de su contexto: salud humana o animal, nutrición o fines alimentarios. La caracterización y la seguridad de estos ingredientes son requisitos cruciales para comercializar adecuadamente un producto en este sector. Las principales sublíneas en este área son: