2020, 2021, 2022

Convenio de colaboración con el Institut d’Investigació Biomèdica de Girona Dr. Josep Trueta (IDIGBI)

2022

La Fundación Bosch Aymerich, con su compromiso con la investigación científica, firmó en 2020 un convenio de colaboración con el Instituto de Investigación Biomédica de Girona (IDIBGI), de una duración de tres años. El convenio contribuye al proyecto de investigación liderado por el dr. Jordi Frigola Mas, jefe del grupo de Replicación Cromosómica del IDIBGI, dedicado a desarrollar nuevas terapias antitumorales.

El estudio liderado por el dr. Frigola tiene dos objetivos principales: el primero es la purificación de las 14 proteínas humanas implicadas en la preparación de los orígenes de replicación, y el segundo es reconstituir este proceso celular esencial a partir de estas proteínas purificadas. Esta reconstitución con proteínas humanas será la base para encontrar, desarrollar y probar nuevos inhibidores de proliferación tumoral en el futuro más cercano.

A lo largo de estos últimos tres años, se ha trabajado principalmente en el primer objetivo, la obtención de las catorce proteínas. Esta parte es la más laboriosa y técnicamente más difícil del proyecto. A continuación, se describe el grado de consecución y adversidades encontradas en cada una de las tareas implicadas en los dos objetivos del proyecto.

Objetivo 1: La purificación de las proteínas.

Grado de consecución del 90%.

De las catorce proteínas, se han logrado purificar Cdt1, Cdc6, Mcm2, Mcm3, Mcm4, Mcm5, Mcm6, Mcm7, Orc1, Orc6 y Orc2 (ver Figura 1). Quedan tres: Orc3, Orc4 y Orc5. En este último año, se ha mejorado parcialmente la purificación de Mcm3, Mcm5 y Mcm7 y se ha logrado purificar por primera vez, Orc1, Orc2 y Orc6. Tal y como se apuntó en la memoria del segundo año del proyecto, se confirma que no será posible purificar todo el complejo ORC de forma conjunta. Por tanto, se ha optado por purificar las diferentes subunidades por separado. Esto ha hecho que el avance del proyecto sea más laborioso y costoso de lo esperado.

Adversidades encontradas.

Una primera adversidad ha sido la solubilidad de algunos miembros de la helicasa humana, concretamente Mcm3, Mcm5 y Mcm7. Se dedicaron muchos esfuerzos al poner a punto su expresión bacteriana. Al final, hemos logrado purificar satisfactoriamente a Mcm3 y 5. En el caso de Mcm7, no hemos logrado obtener una buena purificación, ya que su solubilidad en el sistema bacteriano es muy baja. De forma alternativa, hemos clonado toda la helicasa en el sistema de expresión de levadura. En este sistema, hemos conseguido purificar a todos los miembros de la helicasa, incluyendo Mcm7 de manera muy satisfactoria.

Una segunda adversidad importante ha sido el hecho de no poder purificar el complejo proteico ORC de forma conjunta. El complejo está formado por seis subunidades, y aunque ya se esperaba que dos de ellas (Orc1 y Orc6) podrían no estar formando el complejo, al final se ha visto que es muy difícil purificar el resto. Actualmente se está confirmando esta nueva hipótesis. Para asegurarlo, se ha repetido desde cero la síntesis y clonación de las diferentes cepas de levadura, donde se sobreexpresa el complejo ORC humano. En caso afirmativo, procederemos a purificar de forma individual las diferentes subunidades del complejo ORC.

Objetivo 2: Preparación del ADN.

Grado de consecución del 50%.

Trabajo 2a. Preparación del ADN.

Este último año, se ha completado el análisis informático, así como la síntesis de las regiones seleccionadas y posterior anillamiento en bolas magnéticas, el grado de consecución ha sido del 100%, no se ha encontrado ninguna adversidad significativa.

Trabajo 2b. Puesta a punto del ensayo de carga.

Para realizar esta parte del proyecto, debemos disponer de todas las proteínas purificadas, por tanto, queda a la espera de alcanzar el objetivo 1.

Valoración final del proyecto.

El progreso y el avance en el proyecto en los últimos tres años ha sido muy significativo. La purificación de todas las proteínas humanas es sin duda la parte más comprometida y difícil de este proyecto. Hasta ahora tenemos 12 de 15 proteínas totales. Destacar, que estas proteínas nunca habían sido purificadas anteriormente. Pese a encontrar más dificultades técnicas de las esperadas, lo importante es que ninguna de las adversidades encontradas compromete la viabilidad del proyecto. Al tratarse de un proyecto innovador y ambicioso, éste no está ausente de las dificultades asociadas a este tipo de proyectos. Laboratorios internacionales, que disponen de muchos más recursos que el nuestro, y que también están trabajando en un proyecto muy similar, no han podido reconstituir la preparación de los orígenes de replicación con proteínas purificadas. Dos ejemplos son el laboratorio del Dr. Diffley (The Crick Institute, Londres UK) y el Dr. Yeeles (Laboratory of Molecular Biology, Cambridge UK). Este último laboratorio ha purificado la helicasa activa o complejo CMG, pero no han logrado cargar la helicasa inactiva o la preparación de los orígenes con proteínas purificadas. La principal razón es que la purificación de los dos complejos humanos ORC y MCM2-7 ha resultado ser bastante más complicada de lo esperado. Es sin duda una cuestión de tiempo, que se superen estas adversidades técnicas y, al final, se puedan preparar los orígenes de replicación con proteínas purificadas. Este avance científico contribuirá de forma decisiva a diseñar, desarrollar y probar nuevos inhibidores de proliferación tumoral en células humanas.

2021

La Fundación Bosch Aymerich, con su compromiso con la investigación científica, firmó en 2020 un convenio de colaboración con el Instituto de Investigación Biomédica de Girona (IDIBGI). En concreto, el convenio contribuye al proyecto de investigación liderado por el Dr. Jordi Frigola Mas, jefe del grupo de Replicación Cromosómica del IDIBGI, dedicado a desarrollar nuevas terapias antitumorales.

En el informe del segundo año del proyecto, el Dr. Jordi Frigola ha presentado la evaluación científica de la evolución del proyecto, que se basa en el estudio de la replicación cromosómica que realizan todas las células. La replicación cromosómica ha sido una diana terapéutica muy importante para detener los procesos tumorales.

El estudio liderado por el Dr. Frigola tiene dos objetivos principales: el primero es la purificación de las 14 proteínas humanas implicadas en la preparación de los orígenes de replicación, y el segundo es reconstituir este proceso celular esencial a partir de éstas proteínas purificadas.

En los dos primeros años, se ha estado trabajando principalmente en el primer objetivo.

Este estudio presenta un resumen de los resultados obtenidos, grado de consecución y adversidades encontradas en cada una de las tareas implicadas en los dos objetivos del proyecto. Por último, se destacan los resultados científicos del grupo de investigación en el último año, que tienen implicaciones directas en este proyecto.

Para conseguir el primer objetivo de obtención de las proteínas humanas se han llevado a cabo cinco trabajos:

Trabajo 1a. Clonación de ORC y Cdc6.

Debido a problemas de inestabilidad del complejo proteico ORC, hemos decidido crear más cepas de expresión recombinante. La idea es que si el complejo ORC no es suficientemente estable para ser purificado en su totalidad, lo haremos a partir de diferentes subcomplejos. Respecto a Cdc6, lo tenemos clonado con dos dominios de afinidad diferentes para incrementar las posibilidades de purificación.

El grado de consecución ha sido del 100% para con el primer año que fue del 90%.

Trabajo 1b. Clonación de MCM y Cdt1

Actualmente, se tienen 7 proteínas clonadas en diferentes vectores y fusionadas en distintos dominios de afinidad, que han permitido su purificación.

El grado de consecución ha sido del 100%.

Trabajo 1c. Purificación de las proteínas

Éste es el trabajo al que se le ha dedicado más tiempo en el último año. Si bien, ya se tenían algunas proteínas purificadas al final del primer año de proyecto (Cdt1, Mcm2 y Mcm4), este segundo se han obtenido el resto de proteínas del complejo helicasa (Mcm2-7), tal y como se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Proteínas humanas purificadas. Marcador de peso molecular (carril 1). Proteínas humanas (carriles del 2 al 9). Las diferentes subunidades de la helicasa (M2-7, carriles 4-9) y los factores de carga Cdt1 y Cdc6 (carriles 2 y 3, respectivamente). Tinción azul de Coomassie.

Respecto al complejo proteico ORC, ya se ha empezado a purificarlo en estos últimos meses. Los resultados preliminares indican que no será posible purificar todo el complejo proteico, debido a problemas de inestabilidad. Actualmente, se están purificando distintos subcomplejos del mismo.

El grado de consecución ha sido del 80% frente al primer año que fue del 35%.

Trabajo 2a. Preparación del ADN

Se está llevando a cabo un análisis In Silico de posibles candidatos a orígenes de replicación en el genoma humano. Este trabajo se está realizando en colaboración con el Dr. Narciso Fernández. El dr. Fernández es un experto bioinformático, que está ayudando a analizar distintas regiones del genoma humano y encontrar buenos candidatos a orígenes de replicación.

El grado de consecución ha sido del 35%.

Trabajo 2b. Puesta a punto del ensayo de carga

Se está pendiente de obtener las proteínas purificadas para empezar en el ensayo de carga.

A lo largo de este segundo año, el proyecto ha dado un importante empuje en el primer objetivo del proyecto, la purificación de las proteínas humanas. En este sentido, se han encontrado más problemas de los esperados en tres proteínas, McM3, 5 y 7.

La proteína Mcm7 es la que ha dado más problemas de purificación y de insolubilidad. Sin embargo, se ha conseguido purificarlas con un grado de pureza bastante alto.

En paralelo, se ha comenzado la purificación del complejo ORC. Este complejo seguramente deberá purificarse en forma de subcomplejos debido a su poca estabilidad. Pese a estos contratiempos, el proyecto sigue una evolución muy satisfactoria.

Por último, destacar que el laboratorio ha propuesto recientemente un modelo detallado del proceso de carga de la helicasa en la levadura (Guerrero et al., Nature Communications 2021). Este trabajo es muy importante para este proyecto, ya que permitirá evaluar nuevas dianas terapéuticas que permitan detener el proceso de proliferación celular de los tumores de forma más específica y menos tóxica que los tratamientos actuales.

2020

El Institut d’Investigació Biomèdica de Girona Dr. Josep Trueta (IDIGBI) es un centro de investigación que pertenece a la red de centros CERCA de la Generalitat de Cataluña, y  que tiene como objetivo promover, desarrollar, gestionar, transferir y difundir la investigación biomédica,  el  conocimiento científico y tecnológico, la enseñanza y la  formación en el campo de las ciencias de la vida  y  de la salud, principalmente en la zona de Girona.

El IDIBGI está estructurado en grupos de investigación y personal investigador del ámbito de la salud e investigación   biomédica del Hospital Universitario Dr. Josep Trueta de Girona (HUJT) y de la Universidad de Girona (UdG), el Instituto de Diagnóstico de Imagen (IDI), el Instituto Catalán de Oncología (ICO) y el Instituto de Atención Primaria (IAP)/Instituto Catalán de la Salud (ICS) de Girona. Las instalaciones del IDIBGI en el hospital Parc Martí y Juliá de Salt acogen parte de los laboratorios y del personal investigador que, junto con el resto de investigadores de las instituciones asociadas, forman equipos multidisciplinares con diferentes experimentos enfocados en encontrar sinergias y soluciones a los retos sanitarios de nuestro entorno a través de la investigación traslacional.

La Fundación Bosch Aymerich, con su compromiso con la investigación científica, ha firmado un acuerdo de colaboración con IDIGBI. Este acuerdo permitirá financiar una beca predoctoral en el proyecto de investigación: desarrollo de nuevas terapias antitumorales, dirigidas por el Dr. Jordi Frigola Mas. El objetivo principal de este estudio es mejorar una de las principales limitaciones de los tratamientos actuales, su alta toxicidad. El desarrollo de nuevas herramientas moleculares que permitan detener la proliferación celular sin inducir daño genómico, junto con una mayor especificidad para las células tumorales, permitirá reducir la toxicidad de los tratamientos antitumorales actuales y mejorar significativamente la calidad de vida de los pacientes con cáncer.

La firma tuvo lugar el 17 de enero con la presencia del Sr.  Angel Dutras, patrono de la Fundación Bosch Aymerich, la Sra. Anna Ribas, Gerente de Instituto y el Dr. Jordi Frigola Mas, Investigador principal del Grupo de Replicación Cromosómica en el que se desarrollará el proyecto de investigación.

Investigadores gerundenses presentan un estudio para tratar el cáncer, publicado por el Diario de Girona el 19/03/2021