No és habitual que als centres on treballen bàsicament metges i biòlegs hi hagi un departament de química. Però aquest departament és justament una de les potes que sostenen l’Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona.
© Òscar Julve
En una de les taules del laboratori hi ha unes petites esferes unides per uns bastonets. És el sistema tradicional de construir models per estudiar l’estructura i algunes característiques de les molècules. La majoria d’investigadors, però, treballen amb els models tridimensionals que apareixen a les pantalles dels ordinadors. Els observen, els capgiren, es pregunten què passaria si en modifiquessin alguna part… I, per descomptat, també es pot observar allò que la gent imagina quan pensa en els químics: persones amb bata blanca que barregen substàncies. A l’espai central, aïllat, s’hi desenvolupa una de les feines bàsiques: aquí se sintetitzen petits pèptids, és a dir, proteïnes formades per una cadena curta d’aminoàcids.
És un dels laboratoris del departament de Química de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona). L’IRB el van fundar l’any 2005 la Generalitat de Catalunya i la Universitat de Barcelona i es troba al Parc Científic de Barcelona. No és habitual que als centres on treballen bàsicament metges i biòlegs hi hagi un departament de química. Però aquesta és una de les potes que sostenen l’IRB, junt amb la biologia cel·lular i estructural, la medicina molecular i l’oncologia.
Per Xavier Salvatella, químic de formació i investigador ICREA que dirigeix un grup de recerca en biofísica molecular, “aquesta és una de les característiques que diferencia l’IRB d’altres centres. Té dos avantatges. El primer és pràctic, perquè sovint la recerca que es fa implica disposar de molècules que poden esdevenir fàrmacs i tenir experts en síntesi per obtenir-les. El segon és de concepte: la visió dels químics sol ser més aviat mecanicista i això fa que, al costat dels plantejaments de metges i biòlegs, es confereixi als projectes una gran originalitat. Ens força a buscar reaccions químiques o canvis estructurals que estan a la base d’allò que observem a escala biològica”.
Precisament l’aprofundiment en la comprensió dels fenòmens biològics ha donat més protagonisme a la química. A mesura que les ciències biomèdiques expliquen les bases moleculars de les malalties, la química pot participar de manera més directa en la recerca, buscant molècules que tinguin una activitat determinada o que intervinguin en un procés concret. Conèixer per què es produeix la metàstasi en el càncer o quines proteïnes estan implicades en un procés obre la porta a buscar la manera d’interferir-hi.
© Albert Armengol
Ernest Giralt, coordinador del programa de Química i Farmacologia Molecular de l’IRB Barcelona.
Per Ernest Giralt, coordinador del programa de Química i Farmacologia Molecular de l’IRB i catedràtic de la Universitat de Barcelona, la seva activitat es canalitza a través de tres contribucions: “En primer lloc, dissenyant molècules pensades per interactuar amb altres a partir d’unions febles –és a dir, sense acabar de formar un nou compost amb una unió més forta–. La suma d’aquestes interaccions febles és suficient per proporcionar una activitat que modifiqui alguns processos. I, a més, aconseguim que siguin molt selectives i actuïn només en els llocs que vulguem i de la manera que desitgem”, afirma.
Segons explica el científic, la segona contribució essencial del departament és sobre les estructures de proteïnes: “Fins fa poc s’associava la funció biològica d’una proteïna a una estructura determinada, però ara sabem que algunes actuen sense una estructura ben definida. Això permet utilitzar-les perquè actuïn amb objectius diversos. I la química computacional –l’ús dels models informàtics– ajuda a esbrinar-ne el mecanisme.”
Finalment, Giralt destaca que ara els químics són capaços de dissenyar i sintetitzar qualsevol molècula, per complexa que sigui, perquè se li suposi una acció farmacològica o simplement perquè sigui necessària per dur a terme un experiment. Les propostes que fa el seu departament no tenen més límits, sembla, que la imaginació dels químics. En tot cas, l’opinió de biòlegs i metges i els experiments diran si la proposta era massa agosarada.
En el nanomón
Si a l’IRB Barcelona podem trobar molècules de mides diverses, a l’Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) se centren en el món dels elements més petits. Situat al campus de la Universitat Autònoma de Barcelona, treballen amb nanoestructures i nanopartícules, que, per definició, es componen d’elements que mesuren entre un i cent nanòmetres –entre una i cent milmilionèsimes de metre. D’aquí en prové el nom.
Aquestes dimensions permeten actuar en un nivell molt concret i de manera molt precisa. I si la nanotecnologia està demostrant un paper destacat en nombrosos camps, des de la producció d’energia fins a l’obtenció de materials amb propietats sorprenents, també fa, lògicament, aportacions a la biomedicina. Per a Víctor Puntes, cap del grup de nanopartícules inorgàniques, “la relació entre biomedicina i nanotecnologia és que la segona està al servei de la primera. Hi ha tractaments basats en nanopartícules i nanopartícules per aplicar radioteràpia o per obtenir imatges amb millor resolució i amb menys dosis de radiacions. Però, sobretot, la nanotecnologia permet detectar, protegir, transportar i alliberar fàrmacs amb un alt grau de sofisticació”. Això significa que les nanopartícules poden transportar un fàrmac fins al lloc desitjat, evitant que sigui atacat i destruït abans, i allà deixar-lo anar perquè dugui a terme la seva activitat. Això n’assegura l’acció, evita efectes secundaris i en disminueix les dosis necessàries.
© Albert Armengol
Víctor Puntes, cap del grup de nanopartícules inorgàniques de l’Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia.
Puntes posa l’exemple d’una recerca que va començar el 2005, quan un oncòleg clínic de l’Hospital de Sant Pau el va anar a buscar per parlar-li del cisplatí. Es tracta d’un antitumoral molt comú i eficaç, però també molt tòxic per al ronyó. A l’equip de Puntes se li va acudir unir el cisplatí a unes nanopartícules d’or, de manera que el conjunt fos massa gran per poder penetrar en el ronyó. L’efecte terapèutic es mantenia, però s’eliminava la toxicitat al ronyó. I així també se’n podien aplicar dosis més elevades.
L’any 2008 van patentar la partícula i després van llicenciar l’explotació de la patent. Van constituir una spin off anomenada Nanotargeting per iniciar-ne, junt amb l’empresa suïssa Nanonica, la producció industrial. Ara ja s’estan desenvolupant les proves preclíniques reguladores per obtenir-ne l’autorització de l’ús.
Aquest exemple ofereix dues lliçons. Una és que, tal com destaca Puntes, “la nanotecnologia i la biomedicina tenen un futur comú i és evident que la posició de Barcelona i la seva àrea de recerca destaquen a escala internacional”. Per això, mentre manté el seu laboratori a l’ICN2, n’està obrint un altre al Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR) per accelerar l’aprofitament de la nanotecnologia en la pràctica mèdica.
D’altra banda, també mostra que la recerca obre la porta a la creació d’empreses petites però de gran nivell tecnocientífic i alt valor afegit. Això significa que el treball de laboratori ha donat un fruit directe que millora la salut de les persones. Però també es desprèn que de la inversió en recerca i de l’excel·lència han sortit empreses que creen llocs de treball d’alta qualificació i que contribueixen a reforçar i diversificar el teixit industrial de Catalunya. En definitiva, l’alt nivell de la química i l’alt nivell de la biomedicina es potencien, i de la reacció entre aquestes sorgeixen, com a síntesi, nous avenços.