Un experimento en el espacio para luchar contra la enfermedad de Huntington

La enfermedad de Huntington es un diagnóstico terrible. Un trastorno hereditario con síntomas físicos y cognitivos de debilidad, la enfermedad generalmente quita a pacientes adultos su capacidad de caminar, el equilibrio y la palabra. Hace más de 15 años, los investigadores revelaron como causa una probable de la enfermedad una versión anormal de la proteína huntingtina; Sin embargo, el mecanismo de la proteína mutante es poco conocido, y la enfermedad sigue siendo incurable.

Ahora, un nuevo proyecto dirigido por Pamela Bjorkman, Profesora de Biología en el Max Delbrück, investigará si la proteína huntingtina puede formar cristales en microgravedad a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS); cristales que son cruciales para la comprensión de la estructura molecular de la proteína. El experimento fue lanzado desde Cabo Cañaveral en Florida el pasado viernes 18 de abril a bordo del SpaceX CRS-3 durante una misión de reabastecimiento de la ISS. El domingo 20 de abril, el brazo robótico de la estación capturó la carga, que incluía las proteínas para el experimento; el primero de Caltech que tendrá lugar a bordo de la ISS.

En el experimento, los investigadores esperan crecer un cristal de la proteína huntingtina; el cristal sería algo así como un apaño en forma de estructura organizada de moléculas, necesaria para determinar la estructura molecular. Sin embargo, las moléculas de la proteína huntingtina se agregan, o agrupan, bajo la gravedad de la Tierra y esto  hace que sea muy difícil de analizar la estructura de la proteína, dice Gwen Owens, estudiante graduada en el laboratorio de Bjorkman, e investigadora que ayudó a diseñar el estudio.

“Necesitamos cristales para la cristalografía de rayos X, la técnica que utilizamos para estudiar la proteína, en el que disparamos una placa de rayos X a través del cristal de proteína y analizamos el patrón organizado de radiación que se dispersa fuera de ella”, dice Owens. “Ese patrón es de lo que dependemos para identificar la ubicación del carbono, nitrógeno y azufre dentro de la proteína, y si disparamos un haz de rayos X en un agregado de la huntingtina agrupada (lo que sucede habitualmente) no podemos lograr ningún dato de ella “.

Los investigadores han estudiado previamente pequeños fragmentos de la huntingtina cristalizado, pero debido a su gran tamaño y a su propensión a la formación de grumos, nadie ha cultivado con éxito un cristal de la proteína de longitud completa lo suficientemente grande como para analizar con cristalografía de rayos-X. Para entender lo que la proteína hace y cómo sus defectos conducen a los síntomas de la enfermedad de Huntington,  los investigadores necesitan estudiar la proteína con una longitud completa.

Buscando una solución a este problema, Owens se inspiró en algunos estudios anteriores de formación de proteínas en transbordadores espaciales y estudios de la ISS que sugieren que las proteínas pueden formar cristales más fácilmente en una condición de casi ingravidez llamado microgravedad. “Los estudios anteriores estudiaron proteínas mucho más simples, pero pensamos que podíamos hacer de la huntingtina un excelente candidato para estudiar en la ISS”, dijo Owens.

Propusieron tal experimento al Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio (CASIS), que gestiona la investigación de EE.UU. en la ISS, y se aceptó, convirtiéndose en parte de la primera misión de Promoción del Conocimiento de Investigación, o ARK1 en inglés.

Debido a que Owens y Bjorkman no pueden viajar con sus proteínas, y el personal y recursos son limitados a bordo de la ISS, el cristal se cultivará con una proteína de alta densidad Crystal Growth, un dispositivo que permitirá a los astronautas  iniciar el crecimiento de la huntingtina normal y mutarla a cristales de proteína de una solución de moléculas de proteína con sólo pulsar un interruptor.

Como los cristales crecen más durante un período de varios meses, las muestras van a volver a la Tierra a través de la misión de regreso de la SpaceX CRS-4. Los resultados del experimento están programados para caer en el océano frente a la costa de California del Sur, junto con el resto de la carga de la misión en algún momento de este otoño. En ese momento, Owens finalmente será capaz de analizar las proteínas.

“Nuestro resultado ideal sería contar con grandes cristales de proteína huntingtina normal y mutante enseguida”, dice. Tras el análisis de los cristales de la proteína de longitud completa con cristalografía de rayos X, los investigadores finalmente podrán determinar la estructura de información de la huntingtina, algo que será crucial para el desarrollo de tratamientos para la enfermedad de Huntington.

Owens, estudiante de doctorado conjunto en Caltech y la Escuela David Geffen de Medicina de la UCLA, también ha tenido la oportunidad de trabajar con pacientes con enfermedad de Huntington en la clínica, experiencia que usará en el presente experimento. “Los pacientes y las familias que he conocido que se ven afectados por la enfermedad de Huntington están muy contentos de ver algo grande como ésto. Es inspirador para ellos y espero que generé una nueva investigación, también.”

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