Explorant i aplicant la biologia molecular: des de l’enginyeria genètica fins a les nanomàquines

Com podem produir la proteïna d’una medusa o d’un humà en un bacteri? Ens podria salvar la vida un virus? Què són les nanomàquines i com les podem dissenyar mitjançant enginyeria genètica? Aquestes són algunes de les preguntes que podràs resoldre en aquest projecte realitzant experiments de biologia molecular, biotecnologia, bioquímica i biomedicina, juntament amb el tractament bioinformàtic de seqüències d’ADN i proteïnes. A més, tindràs l’oportunitat d’imprimir en 3D la proteïna o la nanomàquina que escullis! Tot plegat, en una proposta de projecte multidisciplinària que va des de la recerca bàsica a l’aplicada per acostar-te a l’avantguarda de coneixement en aquest camp.

Projecte liderat per investigadors i investigadores del John Innes Centre (Regne Unit), la Universitat d’Oxford (Regne Unit) i The Sainsbury Laboratory (Regne Unit). Projecte desenvolupat en català, castellà i anglès.

El John Innes Centre (JIC), ubicat a Norwich (Regne Unit), és un centre de recerca d'excel·lència independent i internacional que es dedica a una àmplia gamma de disciplines en ciències biològiques i químiques, que inclouen microbiologia, biologia cel·lular, bioquímica, química, genètica, biologia molecular, biologia computacional i matemàtica. És un centre que rep financiació del prestigiós UK Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC). La Universitat d’Oxford, ubicada a Oxford (Regne Unit), és una de les universitats de recerca més prestigioses del món constituïda per varies institucions, 38 colleges i un ampli ventall de departaments acadèmics. La Universitat d’Oxford ha educat molts alumnes destacats, incloent 69 guanyadors del premi Novel, 27 primers ministres del Regne Unit, caps d’estat i de govern de tot el món, 3 medalles Fields i 6 guanyadors del Premi Turing. The Sainsbury Laboratory (TSL), a Norwich (Regne Unit), és un institut de recerca líder al món en investigació biològica fonamental en les interaccions de plantes i microbis i en el desenvolupament de tecnologies per a l’aplicació en malalties de plantes, resistència a malalties i simbiosis microbianes en plantes.

https://www.jic.ac.uk/; http://www.ox.ac.uk/; http://www.tsl.ac.uk/

 

La recerca bàsica ha estat i segueix sent crucial a l’hora d’estudiar què són els gens, l’ADN, l’ARN i les proteïnes, i els processos cel·lulars que els relacionen (replicació, transcripció i traducció), així com per caracteritzar organismes tals com bacteris, fongs, virus, animals i plantes. Amb aquests coneixements sobre el què succeeix a la natura, científics i científiques d’arreu del món duen a terme el que anomenem recerca aplicada per dissenyar processos o molècules amb propietats i funcions noves o millorades. Com a prova d’això, el Premi Nobel de Química de l’any 2018 es va entregar a un equip de recercaires que van treballar en la creació de noves proteïnes a partir de principis evolutius.

En aquest projecte, aprendràs conceptes i tècniques diverses que s’utilitzen en biologia molecular, biotecnologia, biomedicina i enginyeria genètica, i aconseguiràs entendre la seva importància a partir de diversos casos pràctics. El projecte començarà amb la transformació de bacteris per tal que produeixin la proteïna fluorescent de la medusa, anomenada Green Fluorescent Protein (GFP). Aquesta proteïna ha revolucionat el camp de la biomedicina, on és àmpliament utilitzada com a biosensor. Seguidament, purificaràs la proteïna mitjançant tècniques cromatogràfiques. Processos d’expressió i purificació similars al que nosaltres durem a terme són àmpliament utilitzats en el camp de la biotecnologia i la biomedicina, amb exemples ben notoris com la producció d’insulina per a diabètics o la producció d’anticossos. També aprendràs aplicacions ben diferents dels virus, que van des de l’eliminació de bacteris que han desenvolupat resistència a certs antibiòtics, o el seu possible ús en el tractament pel càncer.

En aquest projecte utilitzarem tècniques d’enginyeria genètica d’avantguarda, aprendràs a analitzar mostres d’ADN i a caracteritzar alguns dels microorganismes de les Planes de Son. A més, utilitzaràs diferents bases de dades de seqüències d’ADN, de proteïnes i de visualització d’estructures moleculars. Descobriràs per què és tan important conèixer l’estructura i les funcions de les proteïnes, i com les podem utilitzar per tal de dissenyar nanomàquines. Fins i tot tindràs l’oportunitat d’utilitzar una impressora 3D, la qual faràs servir per imprimir la proteïna o nanomàquina que escullis o dissenyis durant el projecte.

Per últim, amb tot això, aprendràs a dissenyar un experiment científic i a buscar, presentar i escriure articles científics. Parlarem de la importància de desenvolupar un pensament crític i debatrem en grup l’impacte de tractaments i tècniques moleculars que utilitzarem durant el projecte. En resum, t’esperen dues setmanes ben intenses i divertides en les que adquiriràs les competències necessàries per a convertir-te en super científic/a!

 

EQUIP INVESTIGADOR

Virgínia Casablancas Antras

Estudiant de doctorat a la Universitat d’Oxford (Regne Unit), on investiga els mecanismes d’agregació de proteïnes en les malalties neurodegeneratives en col·laboració amb l’empresa farmacèutica LillyUK. Graduada en Ciències Biomèdiques per la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), va cursar el Màster en Biofísica Molecular a King’s College London (Regne Unit) amb la beca d’excel·lència de La Caixa, durant el qual va investigar l’estructura de l’immunoglobulina E. També ha investigat el transport de l’ARN missatger (Helmholtz Zentrum, Munich, becada per la Fundació Amgen) i els gens de resistència a retrovirus a la Universitat de Kindai (Osaka, Japó). Participa habitualment en activitats de divulgació científica a Oxford (tallers de programació de robots per a joves) i a Catalunya (xerrades de La Marató de TV3).

Roger Castells Graells

Va rebre la beca de Joves i Ciència l’any 2009. Ha realitzat el doctorat en Nanobiotecnologia al John Innes Centre (Regne Unit). Actualment és investigador post-doctoral i la seva recerca es basa en l’estudi i producció de nanopartícules i nanomàquines utilitzant plantes com a sistema d’expressió. També ha realitzat recerca científica al Centre de Recerca en Agrigenòmica de Barcelona, a la Universitat de Zurich (Suïssa) i a la Ludwig-Maximilian Universitat de Munich (Alemanya). Anteriorment va estudiar el Grau de Biotecnologia a la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i ha estat guardonat amb diversos reconeixements per la seva tasca de comunicació i divulgació científica. Ha participat els últims dos anys com a professor del Joves i Ciència.

Neftaly Cruz Mireles

Estudiant de doctorat a The Sainsbury Laboratory (Regne Unit), on estudia el fong patogen Magnaporthe oryzae, que infecta cereals d'importància econòmica com l’arròs i el blat. Va estudiar la llicenciatura de Biologia a la Universitat Veracruzana (Mèxic), on va treballar al Laboratori de Toxicologia, i va estudiar el Màster en Ciències Bioquímiques a la Universitat Nacional Autònoma de Mèxic, on va investigar aspectes fonamentals de la simbiosi entre bacteris fixadors de nitrogen i lleguminoses a l’Institut de Biotecnologia. A més, ha realitzat estades de recerca al Centre d'Investigacions Avançades de Mèxic. Ha estat professor de Biologia a un institut de Mèxic i ha participat tres vegades com a tutor a la International Research School (Rússia).

Isabel Díez Santos

Estudiant de doctorat al John Innes Centre (Regne Unit), on investiga els mecanismes moleculars que donen lloc a les resistències d’antibiòtics en bacteris. Ha realitzat projectes d’investigació sobre mecanismes de resistència al lisozim a la Universitat de Sheffield (Regne Unit), sobre la divisió de llevats a l’Institut de Biologia Funcional i Genòmica (Salamanca, Espanya) i sobre biotecnologia ambiental a la Universitat de Burgos. Ha estudiat el Grau en Biotecnologia a la Universitat de Salamanca i el Màster en Medicina Molecular a la Universitat de Sheffield. Ha dissenyat i dut a terme cursos de divulgació científica a la Universitat de Pwani (Kènia) i a la International Research School (Rússia).

Laia Herrero Nogareda

Va rebre la beca de Joves i Ciència l’any 2009. Ha sigut auxiliar d’investigació al grup de Toxicologia Ambiental de la Universitat de Copenhaguen (Dinamarca), on ha estudiat l’efecte tòxic d’insecticides en organismes aquàtics. Va estudiar el Màster Environmental Sciences Chemistry, Toxicology and Health a la mateixa universitat amb la beca d’excel·lència de la Caixa, i anteriorment va estudiar el Grau de Biotecnologia a la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB). També ha realitzat recerca científica a Bolívia i Costa Rica dins el projecte europeu Knowledge for Pesticide Control, a Àustria sobre nanobiotecnologia, i a centres del CSIC a Barcelona sobre toxicologia ambiental i estructures proteiques. Ha participat els últims dos anys com a professora del programa Joves i Ciència.