Por: Dr. Jorge Humberto Serment Guerrero y M. en C. David Alcántara Díaz | Laboratorios de Genética Microbiana y Biología Molecular | Departamento de Biología
La Radiobiología se encarga de estudiar los efectos de la radiación ionizante sobre los sistemas biológicos. En 1957, en la entonces Comisión Nacional de Energía Nuclear (CNEN), institución antecesora del ININ, el doctor Alfonso León de Garay propuso la formación de un laboratorio dedicado a la investigación en Genética y Radiobiología, y en 1960 se iniciaron los trabajos con el estudio de la genética de Drosophila melanogaster.
Para poder comprender los efectos de la radiación sobre los seres vivos, es necesario estudiarlos desde la unidad más simple, que es la célula. Al incidir sobre un organismo, la radiación afecta a las biomoléculas ya sea directa o indirectamente y por ende puede dañar a cualquiera de los componentes de la célula, tanto a los estructurales como al material genético.
Los daños a los componentes estructurales son en la mayoría de los casos temporales, ya que se tiene la posibilidad de sintetizar nuevas biomoléculas. En el material genético los daños pueden ser temporales o permanentes. Si la célula es parte de algún tejido somático, dichas lesiones afectan solamente al individuo que fue irradiado, mientras que si la irradiación incide en las células germinales (óvulos o espermatozoides) el daño que ocurra puede transmitirse a la descendencia. Por esta razón en radiobiología normalmente se toma al ácido desoxirribonucleico (ADN) como la molécula blanco y, por ello, prácticamente desde sus inicios el laboratorio derivó al estudio de la genética en general y de la genética toxicológica en específico.
El ADN es susceptible de sufrir cambios, tanto en su estructura química básica como en la secuencia de bases, ya sea de manera espontánea o bien por el ataque de diversos agentes físicos o químicos, por lo que es importante conocer los mecanismos por los que se generan estos daños y las diversas maneras que tienen las células para repararlo. Las bacterias son sin duda uno de los mejores sistemas para el estudio de dichos mecanismos. En el laboratorio de Genética Microbiana llevamos más de 50 años utilizando a las bacterias como un medio para comprender distintos procesos ya sea la aparición de daño genético o los diferentes mecanismos que intervienen en su reparación. Para ello se construyen cepas con defectos en genes específicos que participen en diferentes mecanismos de reparación y estudiamos su respuesta a diferentes agentes genotóxicos.
El uso de microorganismos en el estudio de la toxicología es de gran importancia ya que la norma internacional indica que la genotoxicidad de nuevos fármacos debe ser evaluada mediante el uso de distintos análisis:
• Un examen de mutaciones genéticas en bacterias
• Un examen de mutaciones genéticas en células de mamíferos
• Un examen de clastogenia en células de mamíferos
Para cualquier ruta que se siga, es indispensable el uso de pruebas en bacterias. Los ensayos bacterianos aceptados para este fin son el cromoensayo y la prueba de Ames. En México son pocos los laboratorios en los que, como en el ININ, lleven a cabo ambos ensayos bacteriológicos, lo que nos ha permitido el brindar servicios de determinación de genotoxicidad a empresas farmacéuticas en diversas ocasiones.
Dentro de las perspectivas del laboratorio de Genética Microbiana, a largo plazo, se pretende hacer que el Cromoensayo sea un sistema de prueba más versátil y confiable, que permita detectar no sólo actividad genotóxica de los xenobióticos, sino además su posible mecanismo de acción. Los resultados en este aspecto son alentadores, ya que se han observado diferencias importantes tanto de supervivencia como de niveles de activación de SOS para diferentes mutantes (construidos en este laboratorio), de acuerdo con el agente genotóxico utilizado.
En el laboratorio se realizan experimentos para estudiar la aparición de bacterias resistentes tanto a radiación como a diferentes agentes químicos, entre ellos algunos antibióticos. El uso indiscriminado de antibióticos ha provocado la aparición de agentes infecciosos patógenos que han generado resistencia a estos. El desarrollo de resistencia ya sea a diferentes agentes químicos, antibióticos o incluso radiación es actualmente un problema en hospitales y clínicas, ya que representa un grave peligro de infección. Existen además procedimientos en los que se utiliza radiación (principalmente luz UV) para la esterilización de instrumental o material quirúrgico. Esperamos que en un futuro se tengan los datos suficientes como para establecer la importancia de la respuesta SOS y posiblemente alguna recomendación para inhibirla y reducir de esta manera la aparición de resistencia, pudiendo a la larga llegar a transformarse en una aplicación.
Laboratorio de Biología Molecular
El laboratorio de Biología Molecular se fundó alrededor del año 1996, gracias al apoyo del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) y al gobierno de la Gran Bretaña, con la idea de estudiar, a nivel molecular, los daños producidos al ADN por diferentes tipos de radiación u otros agentes.
Los temas comprendidos en el estudio de la genética toxicológica se vinculan directamente con la salud, ya que tienen que ver con las estrategias terapéuticas contra del cáncer, entre otras enfermedades, que están basadas en la reducción de la proliferación de las células cancerosas, mediante la inducción de daño al ADN por agentes químicos. El desarrollo de estos agentes, implica realizar pruebas de genotoxicidad basadas en el conocimiento de los mismos temas.
Adicionalmente, los mecanismos que las células cancerosas desarrollan para hacerse resistentes, tanto a la radioterapia como a la quimioterapia, involucran los procesos relacionados con los temas antes mencionados. En este aspecto la creación del laboratorio de Biología Molecular ha sido de vital importancia, ya que ha permitido establecer diversas metodologías para analizar diferentes mecanismos de acción de agentes genotóxicos, tanto en nuestras cepas bacterianas como en células en cultivo.
Gracias a las capacidades desarrolladas en estos laboratorios, hay varios grupos de investigación interdisciplinarios. Un ejemplo de ello, es la colaboración del equipo de Microbiología en el proyecto de un plasma aplicado en salud, que dirige el doctor Régulo López, en el que se ha participado para determinar los posibles mecanismos de acción del plasma no térmico, sobre células o tejidos para posibles aplicaciones médicas.
Otro ejemplo, es el trabajo conjunto con el grupo de Casiopeínas, de la Facultad de Química de la UNAM, dirigido por la doctora Lena Ruiz Azuara, con quien tenemos varios años de colaboración tratando de establecer los mecanismos de acción de los fármacos organometálicos diseñados con la idea de ser utilizados como antineoplásicos. Cabe mencionar que una de estas moléculas se encuentra ya en la fase clínica 1.
De manera rutinaria, el laboratorio de Microbiología lleva a cabo como servicio interno el Análisis bacteriológico de muestras de agua del reactor de investigación del ININ, el cual es un procedimiento de Garantía de calidad. Adicionalmente, el laboratorio tiene la capacidad de prestar servicios externos de conteos bacterianos, en diferentes muestras industriales y hospitalarias.
Grupo de trabajo de los Laboratorios de Microbiología y Biología Molecular