Asociación Venezolana para el Avance de la Ciencia
De la mitocondria a los parásitos: un viaje con muchos intervalos
Ensayo
La carrera científica como la de
los artesanos, comienza con el conocimiento básico y el amor por la ciencia
transmitido por maestros. La Escuela de Biología de la Universidad Central de
Venezuela de mi época era un hervidero de revolución científica y política.
Justo al año de mi entrada comenzó la revolución académica, a través de la cual
se hizo un dramático cambio curricular, pasando de una biología netamente
descriptiva a otra experimental. Coincidiendo con este cambio tuvimos la
inmensa suerte de recibir una ola de profesores emigrados de países del sur del
continente americano dominados por dictadores militares. Es así, como entre a
conocer las nuevas tendencias de la ciencia, y a reconocer la importancia de la
cooperación internacional. La ciencia se realiza no solo en los laboratorios,
si no perteneciendo a una comunidad internacional de pares.
Dentro del grupo de Profesores
Argentinos me llamó la atención el Dr. Néstor González-Cadavid, infatigable
luchador, cuidadoso investigador quien me enseñó a emplear correctamente el
método científico y a conectarme con el mundo internacional de la ciencia. El
tema escogido para mi tesis de licenciatura consistía en estudiar la
regeneración hepática en ratas parcialmente hepatectomisadas en presencia del
antibiótico cloranfenicol, el cual actuaba sobre la mitocondria. Así, comienzo
un viaje hacia el estudio de ADN, en este caso el mitocondrial. Terminada mi
tesis, la misma fue publicada en el International Biochemical Journal (1). Es
notable que durante esos años estos inmigrantes enfatizaron la necesidad de
publicar en buenas revistas la investigación que se hacía a nivel de
licenciatura. Al terminar mi tesis, Néstor inmediatamente comenzó a contactar
potenciales tutores para hacer mi doctorado en universidades de renombre de los
Estados Unidos de América. En esta búsqueda, el Profesor Henry Malher de la
Universidad de Notre Dame (Indiana) le recomendó al Dr. Igor Dawid quien
trabajaba en el Departamento de Embriología del Carnegie Institution of Washington, y quien era además Profesor de
la Johns Hopkins University en Baltimore, Maryland. De nuevo, hago notar que
estos Profesores venidos del Sur ayudaron a catapultar una ola de egresados de
la Facultad de Ciencias para que terminaran su formación de Postgrado en
universidades de excelencia en las áreas de la Física, Matemáticas, Química y
Biología.
Llegando a Baltimore, además de
tomar las asignaturas de Postgrado, las cuales en su mayoría trataban sobre la fisicoquímica
de macromoléculas, comencé de inmediato a trabajar en lo que sería mi tesis doctoral,
la cual consistía en estudiar cómo se replicaba el ADN mitocondrial en el sapo
surafricano Xenopus laevis. A medio camino de la ejecución de mi
investigación llegó al Carnegie
Institution una solicitud de la Universidad de Stanford al laboratorio de
Don Brown investigador del Instituto, pidiendo una muestra de ADN ribosomal de Xenopus
laevis a fin hacer experimentos de recombinación con un plásmido
bacteriano. Este intercambio resultó en la replicación de un ADN de origen
animal dentro de la bacteria Escherichia coli. La historia de la
publicación de estos experimentos es bien conocida (2), y generó la famosa
conferencia ASILOMAR destinada a reglamentar el uso de ADN recombinante. El
intercambio con Stanford determinó a su vez que uno de los Postdoctorales del
laboratorio de Stanley N. Cohen, John Munroe, viniera a nuestra institución a
enseñarnos como usar la nueva tecnología. En Hopkins además estaban los
descubridores de las enzimas de restricción y ganadores del Premio Nobel, Hamilton
Smith y Daniels Nathan, quienes nos donaron las cepas bacterianas que producían
estas enzimas, las cuales usé para las siguientes fases de mi tesis. Eran
momentos electrizantes donde se vislumbraba el inmenso potencial de la nueva
biología molecular y el nacimiento de la biotecnología moderna. De las cosas más
importantes que aprendí durante mi tesis dirigida por Igor, están: rigurosidad
y reproducibilidad de la experimentación, la humildad ante nuestros hallazgos,
el darle crédito primario de las investigaciones a nuestros colaboradores más
jóvenes. También publicamos dos trabajos en el Journal of Molecular Biology en
donde reportamos por primera vez que el ADN mitocondrial se replica de manera
bidireccional pero asimétricamente, y se hizo por primera vez un estudio
comparativo de variaciones en patrones de restricción entre dos especies de Xenopus
(4). En la actualidad, este tipo de estudio sirve de base para el análisis del
matrilineaje en estudios poblacionales o forenses. (3), en el segundo trabajo
logramos mapear los RNA de transferencia mitocondriales,
En, junio del año 1977, una vez terminada
mi tesis doctoral y con grandes deseos de volver a mi país, me encontré con un
choque cultural y científico, estaba el país disfrutando de una bonanza
petrolera a raíz del embargo petrolero de los países árabes lo cual impactó los
costos de vida, y hacia muy difícil la vida para un profesor de categoría de
instructor. Además, pocos de mis colegas lograron recibir en su educación de
postgrado conocimientos sobre la disruptiva y nueva diciplina de la biología molecular.
Me propuse en ese momento, enseñar y divulgar el potencial de la Biología
Molecular, pero me vi imposibilitado de desarrollar mi pasión por la biología
del desarrollo debido a las precarias condiciones del Instituto de Biología
Experimental de la UCV. Así que, con una reciente comunidad de bioquímicos estudiando
enfermedades parasitarias, comencé a hurgar en el genoma del parásito Leishmania, el cual se cultivaba de
manera fácil, y además me brindaba la posibilidad de tener colegas con los
cuales aprender y discutir.
Con mucho esfuerzo, y no menos
resistencias, comencé a crear un laboratorio de biología molecular junto con el
apreciado colega Oscar Valbuena. Durante 25 años luchamos por desarrollar la
tecnología recombinante, en una época donde no existían kits comerciales,
preparábamos todos los insumos biológicos con los cuales trabajábamos, no
teníamos técnicos ni asistentes secretariales. Todo esto no impidió que
publicáramos activamente cubriendo diversos entes biológicos: los virus de
papiloma (5,6,7) y de la hepatitis B (8), Plasmodium (9), Leishmania (10,11,12,13) Trypanosoma
cruzi (14,15), lupus eritematoso sistémico (16), Helicobacter (17,18)
y procesos cerveceros (19). Además, logramos adoptar rápidamente la técnica de
PCR en su forma original la cual era muy engorrosa, y llevarla a estudios de
campo junto con ilustres investigadores como los profesores José Vicente
Scorza, Néstor Añez, Hugo Carrasco, y Belkys Noya.
La diversidad de modelos
biológicos estudiados respondía la necesidad de varios grupos del país de
utilizar las herramientas de la biología molecular, y la facilidad con la cual
la biología molecular puede ajustarse a cualquier fuente de ADN. De nuestros aportes al conocimiento de las
infecciones por Leishmania y Trypanosoma cruzi, están: la persistencia
parasitaría aún después de la cura clínica (20,21), la presencia de Trypanosoma
cruzi en biopsias cardiacas de enfermos crónicos lo cual no apoyaba la idea
de la autoinmunidad como causa fundamental de la miocarditis chagásica (22)
Durante mi paso por la UCV y con
la ayuda de la cohorte de profesores que habían regresado con sus doctorados,
en el año 1986 pude crear el Postgrado en Biología Celular de la Facultad de
Ciencias.
En el año 1994, terminé un primer
ciclo de mi vida asociada con la UCV, y decidí tomar un año sabático que se
extendió a casi tres en el instituto Seattle Biomedical Research Institute (SBRI)
donde generosamente me recibió el Dr. Ken Stuart. A través del SBRI me asociaron al Departamento
de Patobiología de la Universidad del Estado de Washington. De nuevo, no sé si
por mera suerte, o por buen olfato me tocó vivir un momento importante de la
biología molecular, como lo es el nacimiento de la genómica. Aunque aprovechaba
la oportunidad para continuar la investigación que venía adelantando en Caracas
y dirigiendo a mis estudiantes a través de la internet, poco a poco me fui
integrando a la resolución del genoma de Leishmania y Trypanosoma
cruzi.
Al año de estar en Seattle, me enteré que un
viejo conocido, el Profesor Maynard Olson, de quien aprendí la técnica de
electroforesis de campo pulsado (CHEF), se había mudado desde San Louis Missouri
a Seattle y participaba en la Iniciativa de secuenciar el genoma humano
dirigida por Francis Collins. Maynard estaba tratando de clonar los telómeros
humanos a través de una tecnología que parecía ingenua, y para probar la tecnología
había logrado atrapar los extremos de Leishmania donovani y Trypanosoma
brucei, no pudiendo tener éxito con los telómeros humanos. Maynard me donó
la tecnología y estudiamos y publicamos algunos de sus clones de Leishmania
(23). La tecnología la transmití rápidamente vía internet a mi estudiante de
doctorado Miguel Angel Chiurillo, pero decidimos desarrollarla de una forma que
nos permitiera atrapar segmentos grandes de telómero y subtelómero de Trypanosoma cruzi utilizando cromosomas
artificiales de bacteria (24,25). La razón para el cambio de modelo biológico y
tecnología se debía en primer lugar a que el subtelómero de Leishmania
era muy complicado, y segundo, los recombinantes pequeños no nos daban mucha
información. En cambio, en T. cruzi obtuvimos recombinantes por encima de
los treinta mil pares de bases lo cual nos permitió obtener información
importante sobre la dinámica de variabilidad de este parásito (26). Es así como
entramos en la publicación del genoma de Trypanosoma cruzi publicado en
el año 2005 la prestigiosa revista Science (27).
De vuelta a Venezuela doy inicio
a dos actividades importantes, la primera impulsar el Centro de Biotecnología
del Instituto de Estudios Avanzados, creado por el Dr. Rafael Rangel, y poco
después hacerme cargo del Programa de la Universidad de las Naciones Unidas
“Biotecnología para Latinoamérica y el Caribe”, durante el ejercicio de esta
función y con la valiosa colaboración de colegas de Latinoamérica y de otras
latitudes, promoví el desarrollo de la biotecnología y la biología molecular
dela región (28), incluyendo la creación de laboratorio de genética forense
modernos en Latinoamérica y el Caribe,
los estudios para mejorar las bioseguridad en el uso de organismos
transgénicos (29), y la creación de un consorcio para descifrar el genoma de la
cepa de uvas Tanart de Uruguay. También, iniciamos en el IDEA la aplicación de
la biotecnología en la preservación de obras de arte y del patrimonio público (30).
En el IDEA, no solo he continuado los estudios
en genómica de Trypanosomatideos, sino que a su vez implementamos un servicio
de genética forense acorde con los estándares internacionales. A través de un
proyecto grupal del CONICIT, adquirimos dos secuenciadores mono capilares, uno
para la Universidad del Zulia y el otro para nuestro Centro. Seguidamente, comenzamos
un período de entrenamiento con la ayuda del Grupo Español-Portugués de
Genética Forense, hasta alcanzar el conocimiento adecuado y la certificación de
nuestros procedimientos y creamos las primeras bases de datos para uso forense
de la población venezolana (31, 32).
Durante todos esto años nos
dedicamos a estudiar los telómeros y la telomerasa de Trypanosoma cruzi
(33) y Leishmania major (34,35), habiendo encontrado una basta cantidad
de información relacionada la dinámica de variabilidad del genoma de T. cruzi. Actualmente nos encontramos
realizando experimentos de edición génica utilizando la tecnología CRISPR con
el fin de inactivar el gen de la telomerasa de T. cruzi. Con esta
experiencia queremos saber si el parásito puede sobrevivir a través de
mecanismos alternativos a la ausencia de telomerasa. De no poderse escapar,
tendríamos a nuestra disposición un arsenal de compuestos anti-telomerasa que
han sido empleados para el tratamiento del cáncer en humanos, a los cuales el
parásito es 10 veces más susceptible.
Finalmente, como dándole vuelta y
cerrando ciclos vitales, algunas de nuestras últimas publicaciones tienen que
ver con la mitocondria, se trata de un estudio ´poblacional sobre la mutación
que causa el síndrome MELAS (36, 37), dolencia con poca incidencia en la
población venezolana, pero que causa terribles estragos en los pacientes que la
padecen.
De esta larga experiencia, quiero
destacar que más que intelecto es perseverancia y sudor, evitando asociaciones
negativas o pesimistas, sin tener complejos frente a laboratorios más poderosos
del exterior. Estar en el lugar adecuado y aprovecharlo al máximo, aceptar con
humildad y firmeza toda cooperación internacional, pues la investigación en la
biología moderna es multidisciplinaria y corporativa. Y lo mejor de todo, es un
viaje vocacional en su propio país siéndole útil en todo lo que me fue posible.
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