23/11/2023 - Tecnología e Innovación

Un ejercicio de previsión tecnologica, el futuro de la proteómica

Por Pablo Ortega Ferron

Imagen de portada
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La proteómica es uno de los campos más prominentes en las ciencias de la salud desde tiempos recientes. Es, esencialmente, el estudio de las proteínas presentes en ciertas condiciones y estímulos. La proteómica es un campo vasto que pertenece a un campo de estudio aún más grande conocido como la ciencia ómica, en el que se pueden encontrar la genómica, la metabolómica, la lipidómica y otros. Todos estos son considerados como áreas emergentes de estudio, ya que es con la tecnología y los avances actuales que se ha logrado la mayor parte del progreso significativo. Dicho esto, ¿cómo se ve el futuro de la proteómica?

En la actualidad, la proteómica tiene muchas aplicaciones en diferentes campos como la medicina, la oncología, la microbiología, la agricultura, entre otros. (Al-Amrani, 2021) Y teniendo en cuenta que las proteínas representan aproximadamente el 75% del peso corporal seco de un ser humano, esto tiene mucho sentido. La comprensión de la estructura y la funcionalidad de las proteínas parece tener un gran potencial en muchos de los campos mencionados. De hecho, gracias a la proteómica, al comprender completamente la estructura de una proteína, se puede predecir su función de manera semiacertada. El problema es que el ADN humano tiene alrededor de 20,000 genes que participan en el proceso de producción de proteínas, y se estima que cada gen puede ser responsable de la producción de alrededor de 10 proteínas diferentes, lo que lleva el número total aproximado de proteínas, solo en humanos, a entre 200,000 y 300,000, lo que significa que ni siquiera hemos identificado todas las proteínas y sus funciones.

5 a 10 años en el futuro

Entonces, ¿cómo será la proteómica dentro de 5 años? Es probable que se identifiquen y clasifiquen más proteínas, pero actualmente la proteómica tiene varios obstáculos que superar, algo que podría abordarse en la próxima década. Algunos de los principales obstáculos que limitan el potencial del campo son las herramientas de investigación actuales, que son ineficientes para abordar la complejidad tanto en el análisis como en la recopilación de datos. En una entrevista realizada por Michelle Taylor a Asim Siddiqui, Vicepresidente de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Seer en 2022, él dijo: "El procesamiento de muestras de una manera que permita un análisis profundo e imparcial del proteoma es increíblemente laborioso y lleva mucho tiempo". Junto con esto, la escala siempre ha sido un problema importante, ya que evitar comprometer las muestras es esencial, pero volviendo a la gran escala de la proteómica, a veces es bastante complejo llevar a cabo análisis a gran escala.

Sin embargo, parece que todos los días surgen nuevas y novedosas técnicas diseñadas específicamente para abordar estos problemas, por lo que la proteómica podría dar un salto gigantesco en los próximos 5 a 10 años con el desarrollo de nuevas herramientas analíticas como la espectrometría de masas, o técnicas de geles más eficientes como SDS-PAGE y Western Blot. Por otro lado, el Proyecto del Proteoma Humano fue lanzado en 2010 por la Organización del Proteoma Humano, con el objetivo principal de descubrir y categorizar nuevas proteínas y un objetivo adicional de desarrollar técnicas para cuantificar, identificar y explorar de manera más eficiente el proteoma humano. (Corrales F. 2013). Por lo tanto, si ese proyecto se parece en algo al Proyecto del Genoma Humano, en los próximos 10 años existe una posibilidad real de que se haya identificado más del 50% del proteoma completo.

20 años en el futuro

Pero, ¿qué sucederá dentro de 20 años en el futuro? En la entrevista con Asim Siddiqui, se le preguntó: "¿Cómo imagina superar estos obstáculos a gran escala en todo el campo de la proteómica?" Su respuesta básicamente se refiere al hecho de que hay tres caminos principales a seguir para mejorar la proteómica: agrupar moléculas similares, lo que permite un análisis más fácil y rápido al utilizar procesos similares para identificar nuevas moléculas que son similares a las conocidas. Como se mencionó antes, un gen puede ser responsable de múltiples proteínas que son diferentes, pero no tan diferentes. Otro enfoque se basa en un enfoque mucho más complejo, y es el desarrollo de tecnologías diseñadas para identificar una sola molécula a la vez, lo que significa analizar una sola molécula en cada momento, hoy en día esto parece difícil, en 20 años podría ser algo común. Finalmente, el tercer enfoque es a través de la medición indirecta de proteínas, utilizando anticuerpos para etiquetar ciertas partes de las proteínas.

Este último enfoque tiene algunos problemas, el primero es que no se realiza una medición completa de la proteína en sí, sino de su ruta y cantidad. El otro, y el problema principal, es que no es posible etiquetar con precisión proteínas desconocidas, es decir, en la actualidad. Los anticuerpos son una de las herramientas más útiles que han ganado mucha reputación, entonces, ¿qué pasa si pudiéramos encontrar una manera de combinar el primer y tercer enfoque a través de la ingeniería específica de anticuerpos que reconozcan estructuras comunes pero eviten deliberadamente proteínas conocidas? Eso es algo que podría ser ampliamente utilizado en 20 años.

30 a 40 años en el futuro

Yendo aún más allá, ¿cómo será la proteómica en 30 o 40 años? Basado en las declaraciones anteriores, en este momento existe una probabilidad muy alta de que el proteoma se haya identificado por completo, la proteómica ha logrado finalmente una divulgación completa. Tal vez no de manera funcional, como terminó el Proyecto del Genoma Humano en 2003, pero luego terminó nuevamente y mejor en 2022, pero ciertamente se conocerán todas las proteínas del proteoma humano. Las proteínas recombinantes serían ahora un producto bastante común, incluso las proteínas recombinantes humanas y la ingeniería genética para modificar, mejorar o reemplazar las proteínas más estudiadas, como la insulina, no sería revolucionaria sino bastante normal.

En 40 años, la mayoría, si no todos, los instrumentos de diagnóstico basados en proteínas serían muy refinados y precisos. La medicina de diagnóstico estaría muy avanzada y, mediante el uso de anticuerpos extremadamente específicos capaces de reconocer una variedad de proteínas, ya que ahora se conocen todas las proteínas, algunas de las patologías más complejas se convertirían en afecciones fácilmente identificables y con tratamientos específicos que involucran el uso de anticuerpos monoclonales muy específicos.

Básicamente, habría una cura para cada problema o incluso una sola cura para múltiples problemas, ya que la medicina y el diagnóstico específicos se beneficiarían enormemente de los avances en proteómica. Las proteínas están involucradas en prácticamente todos los procesos biológicos. En este punto, conociendo cada proteína y teniendo un conocimiento exorbitante de las "viejas" proteínas, podríamos controlar esencialmente la mayoría de los procesos, mejorando los ya existentes y reparando los dañados. Enfermedades como el Parkinson, la enfermedad de Huntington, la atrofia muscular espinal, serían todas fácilmente manejables, ya que todas tienen un componente genético, y tal vez no haya una forma definitiva de curarlas tal como están, pero un componente genético significa un problema en la producción de proteínas, pero con un control tan completo sobre el proteoma, suplementar cualquier proteína y utilizar la administración dirigida para entregar estas proteínas esenciales debería ser bastante simple.

50 años en el futuro

Finalmente, en 2073, 50 años en el futuro, los avances son aún difíciles de imaginar en este momento. La atención médica debería estar en su punto más alto, el proteoma, con todas las proteínas, está completamente mapeado en términos de función, origen, metabolismo, estructura, y la mayoría, si no todas, las proteínas han sido perfectamente descritas. Los procedimientos médicos ahora son tan específicos y sensibles que nuestros propios cuerpos son las farmacias, y solo se requiere un estímulo mínimo para que el cuerpo produzca sus propias proteínas, anticuerpos o cualquier otro componente necesario. Hemos obtenido un control completo sobre nuestra función biológica y hemos asumido efectivamente el proceso de la evolución a través de una comprensión completa de las proteínas.

La proteómica es uno de los campos más fascinantes y en constante crecimiento en las ciencias de la salud. Los avances y usos actuales, junto con cuánto han ayudado en diagnósticos y tratamientos, son solo un vistazo al potencial aún sin explotar que tiene.

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Pablo Ortega Ferron

Hola, soy Pablo Ortega Ferron, estudiante de la licenciatura de Biotecnología en la Universidad Anáhuac, actualmente desarrollando mi proyecto de titulación enfocado en observar los diferentes efectos que la diabetes mellitus tipo 2 tiene sobre la memoria y el aprendizaje. Tengo un interés especial en la investigación clínica, principalmente enfocados en biotecnología médica y temas de genética.

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