•Notícia

El professor Jordi Garcia Ojalvo, del Departament de Física i Enginyeria Nuclear de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), ha descobert un nou circuit genètic que explica com es produeix el procés de diferenciació cel·lular, és a dir, el canvi d’estat de les cèl·lules. Aquest descobriment, considerat el primer exemple al món de control d’un procés de diferenciació cel·lular, es podria aplicar per induir de manera molt més eficaç i eficient el procés de generació de teixits cel·lulars a partir de cèl·lules mare.

L’ús de cèl·lules mare amb finalitats terapèutiques requereix que aquestes es diferenciïn (canviïn) al teixit desitjat, però els circuits genètics són complexes i, fins ara, no es coneixia suficientment bé com es produeix aquesta diferenciació o canvi. El treball de Jordi Garcia Ojalvo, professor del Campus de la UPC a Terrassa, ha permès descobrir el mecanisme de diferenciació d’un procés concret de diferenciació cel·lular. Aquesta recerca, desenvolupada conjuntament amb un grup de l’Institut Tecnològic de Califòrnia (Caltech), ha aportat al camp de la biologia de sistemes un important descobriment que podria revolucionar el mètode experimental per convertir cèl·lules mare en qualsevol tipus de cèl·lula desitjada.

El mètode que s’ha fet servir, basat en una tècnica de modelització matemàtica combinada amb experiments de microscopia de fluorescència, s’ha experimentat en bactèries, atès que són més tractables, segons els científics, però es podria aplicar a la diferenciació de cèl·lules mare en diferents tipus de teixits, la qual cosa permetria controlar millor el procés de diferenciació. La sang, la pell i la massa muscular o òssia es creen a partir de la diferenciació de les cèl·lules mare.

I és que fins ara els científics, per aconseguir la diferenciació de cèl·lules mare, o el que és el mateix, per fer que les cèl·lules mare es converteixin en teixit muscular, sang o massa òssia, sotmetien les cèl·lules a l’absorció (o bany) de substàncies químiques (fàrmacs). Aquest mètode no permetia saber realment el què li passava a la cèl·lula i es perdia molt de temps resolent els múltiples problemes que sorgien en tot el procés.

El nou sistema experimentat amb èxit pel professor Garcia Ojalvo permet saber què està passant en tot moment, de manera que es pot controlar tot el procés de principi a fi. Això augmenta enormement l’eficàcia i l’eficiència, en termes de rapidesa i de menor probabilitat d’error, en la inducció de diferenciació cel·lular.

Garcia Ojalvo ha desenvolupat la investigació en col·laboració amb la divisió de Biologia i el Departament de Física Aplicada de l’Institut Tecnològic de Califòrnia (Caltech). El grup de científics han sotmès les bactèries a un estat d’estrès (per manca d’aliment); en aquest estat, les bactèries deixen de créixer i dividir-se i es preparen per absorbir l’ADN que es trobi al seu entorn. L’absorció d’ADN aliè permet a la bactèria canviar el seu genoma. Això és el que s’anomena l’estat competent de la bactèria, resultant d’un procés de diferenciació cel·lular. Els investigadors han descobert que aquest procés és transitori i han determinat el circuit genètic causant del mateix, fent servir una metodologia combinada de modelització matemàtica i anàlisi experimental. El coneixement del circuit genètic permet redissenyar-lo i fer que l’estat competent de la bactèria sigui permanent, amb les avantatges que això suposa, i es podria aplicar a la generació de teixits cel·lulars (pell, sang, massa òssia, etc.) a partir de cèl·lules mare.

Una altra qüestió interessant que es desprèn d’aquest descobriment és que el comportament de la cèl·lula en els seu camí cap a la diferenciació és el mateix, des del punt de vista matemàtic, al comportament bàsic del sistema neuronal: les neurones, quan reben un impuls nerviós, s’activen durant una estona i després s’apaguen. Ambdues activacions (la neuronal i la cel·lular) son matemàticament idèntiques. Aquest fet està lligat a la idea d’universalitat que ha estat molt present a les ciències físiques durant tot el segle XX i que ara es pot traslladar a la biologia, un camp on, segons el mateix Garcia Ojalvo, no s’han identificat encara gaires exemples de comportaments universals. El seu descobriment n’és un dels pocs.

L’experiment de Garcia Ojalvo ha permès trobar i caracteritzar un mòdul genètic totalment nou, fins ara desconegut, i que, segons l’investigador, existeix en molts altres organismes i processos biològics. La biologia de sistemes és un àrea científica de recent creació. Es dedica a estudiar com funcionen els organismes vius a nivell cel·lular des d’un punt de vista global, tenint en compte totes les interaccions que es produeixen entre les proteïnes i els gens de les cèl·lules. La metodologia que fa servir la biologia de sistemes és totalment nova, ja que es basa en tècniques pròpies de l’enginyeria de sistemes. Aquestes noves tècniques fan que es pugui comparar el complex circuit genètic d’una cèl·lula (amb milers de components) amb un circuit electrònic (constituït per mòduls destinats a realitzar diferents funcions).

Jordi Garcia Ojalvo (Barcelona, 1968) és llicenciat i doctor en ciències físiques per la Universitat de Barcelona. Actualment, és professor a l’Escola Tècnica Superior d'Enginyeries Industrial i Aeronàutica de Terrassa (ETSEIAT). El 1998 va ser Fellow de la fundació alemanya Alexander von Humboldt i el 2003 va ser professor convidat de la Universitat de Cornell (Estats Units). Ha publicat més de 60 articles a revistes de referència mundial, ha impartit més de 40 comunicacions orals a congressos internacionals i ha participat com a convidat a més de 60 seminaris i trobades internacionals. Forma part de comitès científics a diferents conferències i congressos científics internacionals; i és avaluador de l’Agència Nacional d’Avaluació i Prospectiva del Ministeri d’Educació i Ciència espanyol. L’any 2003 va rebre la distinció de la Generalitat de Catalunya per la Promoció de la Recerca Universitària.

Actualment, Garcia Ojalvo lidera al campus de la UPC a Terrassa el grup de recerca de Dinàmica Aplicada, que investiga sobre el comportament dinàmic no lineal de diferents tipus de sistemes com ara làsers, neurones, cèl·lules i circuits electrònics.