Ciència i Innovació

Llicenciada en biologia (2004) i doctora en biologia molecular i cel·lular per la Universitat de Barcelona (2009) Sandra Acosta ha voltat món i s’ha centrat en el neurodesenvolupament i en estudiar el cervell humà en condicions sanes i davant de malalties com l’epilèpsia o l’Alzheimer. Exerceix de professora Serra Hunter de neuroanatomia, des de l’any 2021 en Patologia i Terapèutica Experimental a la Facultat de Medicina de la UB, ubicada al Campus de Bellvitge i és investigadora principal de neurogenòmica funcional. Va entrar en contacte amb l’Alzheimer fa uns cinc anys, arran de les seves converses amb el doctor Arcadi Navarro, director de la Fundació Pasqual Maragall d’ençà de l’any 2019, i ara inicia nova etapa al capdavant del seu centre de referència per a la investigació (el BBRC).

A principis d’aquest any es va crear dins el Barcelonaβeta Brain Research Center un nou grup, que se suma d’aquesta forma als 5 altres ja existents: recerca en models de malalties neurològiques. Explica’ns com sorgeix i com funciona.

Es tracta d’un nou grup que es va crear al mes d’abril. Va obrir-se, mesos abans, un llarg procés de selecció, vaig presentar-m’hi i al final van elegir-me, segurament per la meva trajectòria en el camp dels organoides, on no hi ha molts especialistes. L’equip inclou part del grup que ja fa feina dins la UB i a doctorands, i contribueix a la gran xarxa dins del BBRC. Tenim 3 laboratoris: el de la universitat, el del Barcelonaβeta Brain de la seu de la Fundació, i el que hi ha a les instal·lacions del Parc de Recerca Biomèdica, que incorpora microscopis avançats i amb molta més definició. També tenim una petita branca per estudiar malalties neurològiques pediàtriques a Sant Joan de Déu. Com a tasques principals consolidem el seguiment de l’evolució de l’Alzheimer i també de l’epilèpsia, en fases de progressió, no inicials. Busquem comprendre aquells canvis que es produeixen a escala molecular amb la recerca i també amb dades de pacients i voluntaris.

Tot això emmarcat en el projecte d’organoides cerebrals que ja fa tres anys que funciona. Com va néixer i quina ha estat l’evolució?

El treball amb mini-òrgans o organoides marca un gran punt d’inflexió de cara a la investigació. El seu impuls ve de fonts de finançament i possibilitats d’ampliació, que coincideixen amb un auge progressiu d’aquests enginys que es consoliden a poc a poc. Proporcionen noves dades més precises, que se sumen a les altres que s’obtenen d’estudis experimentals per conformar un marc més robust. Durant tot aquest període els cinc grups que existien abans que el nostre dins del BBRC han anat creixent i incorporant, en algun cas, als organoides. Però faltava un equip més especialista, i és per això que som aquí.

Per aquell que no ho conegui, explica’ns que és un organoide i com es crea un organoide cerebral?

Són òrgans en miniatura, que mesuren pocs mil·límetres de gruix. Popularment s’anomenen “minicervells” però no són tals perquè no van units a un cos ni tenen tota la seva complexitat. El procés de creació està molt estandarditzat. Es fan servir cèl·lules mare (les que poden diferenciar-se en altres tipus cel·lulars) que provenen de l’ampli banc que disposa el BBRC de diversos models humans (extretes a partir de biòpsies o bé de donants de sang). Aquestes es reprogramen, afegint-los gens concrets, per retornar-les al seu estadi embrionari i transformar-les en cèl·lules mare pluripotents induïdes, que poden ja esdevenir qualsevol tipus cel·lular. Certes d’elles es congelen, per estar a disposició més endavant, i d’altres passen als cultius on se’ls administren nutrients, que ja estan molt determinats, i en uns pocs mesos generen els miniòrgans, en aquest cas de cervell.

Més o menys un 30% pot sortir defectuós, no ben format, o bé danyar-se si es transporta. És per això que n’anem creant constantment per garantir que n’hi ha sempre a disposició tant per a nosaltres com pels nostres col·laboradors, com ara el grup que investiga els efectes de la COVID dins de l’Hospital de Can Ruti. Actualment, tenim uns 800 organoides disponibles de cervell que es conserven en condicions molt controlades. Han d’estar dins d’una estufa, un recipient que és hermètic i es manté a 37 graus (la temperatura al cos humà) i incorpora, de manera continuada, un 5% de diòxid de carboni, per mantenir l’acidesa de la mescla.

En aquestes estructures hi observeu diferents processos que al final han de conduir a facilitar noves teràpies i a prevenir la malaltia d’Alzheimer. Com treballeu exactament?

Ens centrem a comprendre la progressió de l’afectació quan avança, més enllà d’una pura fase inicial. S’examinen molts processos i es comparen per extreure’n determinades conclusions. Sobretot s’observen els bioindicadors, certs canvis mol·leculars que s’associen amb aquesta malaltia, com ho són els amiloides (agregats de proteïnes), o la proteïna Tau (molt abundant al sistema nerviós central). I mirem les molècules d’ARN (o àcid ribonucleic, el que transcriu la informació proporcionada per l’ADN) per definir alteracions i també gens que predisposen a patir la malaltia. D’altra banda, unim a dos organoides, un de sa i un amb Alzheimer i veiem si un traspassa cap a l’altre, o els hi induïm el SARS-COV-2 per observar com evoluciona aquest virus en els casos de demència.

A cada pas és important comptar què passa amb les sinapsis, les connexions neuronals que, quan es trenquen, poden danyar àrees extenses del cervell i produir cascades tòxiques, com la neuroinflamació.

 Poden també conservar-se congelats els organoides cerebrals?

A diferència de molts altres organoides, que sí que poden conservar-se en estat de congelació per restar a la disposició quan es precisin, els miniòrgans de cervell són molt sensibles, i per tant és impossible congelar-los. És una autèntica pena, perquè estalviaria costos i cert temps en la recerca, però és totalment impossible, a dia d’avui, no malmetre les neurones i els hem d’anar fabricant.

 S’ha insistit darrerament a recaptar finançament per continuar amb aquesta feina. La campanya “Minicervells per pensar en gran”, les donacions de la qual es destinaran a l’estudi centrat en el desenvolupament de cervells miniatura a partir de cèl·lules mare per explorar l’aparició i la progressió de l’Alzheimer, va concloure el mes de gener i va aconseguir 312.820 euros. Un èxit perquè és més del que fixàveu…

Rotund! La recerca necessita molts diners i si no fos pels molts donants i aquestes campanyes puntuals nosaltres no podríem ser aquí. Sols per crear, perquè us en pugueu fer una idea, aquests 800 organoides que tenim es necessiten 6.000 euros. I un microscopi avançat com el que hi ha al Parc de Recerca Biomèdica, amb molt alta definició, uns 500.000. Si no fos per les ajudes de la gent tot això no seria possible.

 Fins fa poc la investigació en malalties neurodegeneratives es basava merament en animals (bàsicament en els primats o els ratolins). Què canvia, a part de l’ètica i científicament parlant, amb aquest nou mètode in vitro?

Doncs guanyem en precisió i en moltes possibilitats perquè no hem de considerar les restriccions tant normatives com morals de treballar amb un ésser viu. En primer lloc, un ratolí no pot patir la malaltia de l’Alzheimer, i per tant els resultats que se n’obtinguin no seran extrapolables al que passa en les persones. L’organoide, d’altra banda, és humà, i malgrat no sigui tan complet com un cervell és una eina rellevant per a la recerca que ens obre molts nous camins i ens proporciona un detall molt més complet.

Les proves en ratolins ens ajuden a entendre com evoluciona el seu sistema neuronal en cas de qualsevol tipus de malaltia (infecciosa, degenerativa, inflamatòria, o fins i tot, metabòlica), i relacionar aquests registres amb la resta de mesures. Al final tenim un mapa on contribueixen moltes peces (organoides, seguiment de voluntaris, aplicació en pacients o bancs de dades de persones i animals) per tal de relacionar-les i d’extreure’n conclusions.

Parleu de canviar la recerca per a teràpies, i d’avançar en un concepte que progressa: la medicina personalitzada. Com la promoveu vosaltres i on ens trobem en aquest camp?

De moment diferenciem els organoides en certs grups, segons provinguin d’una persona o d’una altra, perquè tots ens comportem d’una forma particular davant de les afectacions. Tot això amb l’evolució ens pot conduir a crear patrons de miniòrgans, que seran molt més fidels a determinades persones. I en poc temps això pot dur a investigar directament i de forma molt més precisa l’evolució o certs remeis per a pacients individuals.

Des del passat 2013, el Barcelonaβeta Brain Research Center tira endavant el projecte Alfa Cognició, que des de l’any 2017 compta amb el finançament de l’Ajuntament de Barcelona. Explica’ns en què consisteix.

És precisament un dels projectes que afegeixen dades bàsiques per poder comprendre millor la malaltia de l’Alzheimer. S’ofereixen voluntaris, entre els 45 i els 75 anys d’edat, la majoria descendents de pacients que han patit Alzheimer. A través de foto imatge i altres proves se segueix l’evolució de les neurones (un fet que és molt rellevant perquè es tracta de cervells reals). Es controlen també els factors genètics, l’evolució de proteïnes, i altres indicadors. Tot això a llarg termini proporciona conclusions, com per exemple, que no tots els descendents genèticament disposats a contraure la malaltia acaben desenvolupant-la. I enllaça amb el treball que realitzen altres grups que identifiquen l’eficàcia de conductes naturals (una bona alimentació, exercici físic, o pràctica intel·lectual) per prevenir l’afectació.

Aquests estudis continuaran en el temps fins a obtenir moltes més dades i una sèrie més longeva i més robusta.

D’altra banda, el passat mes de desembre, l’Ajuntament signava un conveni per impulsar el Hub Alzheimer Barcelona. Hi participaran també l’Hospital de Sant Pau, l’Hospital Clínic de Barcelona, l’Hospital del Mar i l’Hospital Universitari Vall d’Hebron. Com valores aquesta nova iniciativa?

És important per dos motius. Per reforçar tot l’àmbit de la recerca a la ciutat (col·laborar encara molt més estretament i ampliar l’abast de tot allò que s’investiga) i per captar finançament. La ciutat, d’aquesta forma, es presenta com un hub capdavanter, i fa més fàcil atreure tant nou talent com nous diners des de l’estat o des d’Europa. I a més s’obren noves beques per seguir investigacions, de doctorat o de fases postdoctorals.

En general quins consideres que han estat els avenços més destacats d’aquest projecte i què s’espera pel futur? Serà possible prevenir i tenir una cura per a l’Alzheimer?

Hem pogut avançar molt i hem creat eines innovadores, com ho són els organoides de cervell, però sols som a les beceroles de la comprensió total d’aquesta neurodegeneració majoritària. Van sorgint altres hipòtesis i tenim certes conclusions però cal progressar encara més per entendre tots els processos i després, posteriorment, investigar amb nous remeis.

Tot va molt accelerat i s’hi estan bolcant molts esforços. En poc temps s’espera que s’avanci força, però per ara és impossible dir en quin grau i encara menys determinar quan serà factible prevenir o curar l’Alzheimer (en les fases importants, les que ja van molt més enllà de simples lapsus inicials i comporten greus conseqüències). Tanmateix és evident que estem millor que fa vint anys i hi ha esperança i resultats prometedors.