22 diciembre, 2014

Separar y clasificar. Separar y clasificar. Separar y clasificar.

Hace mucho, mucho tiempo (Bueno no tanto, allá por octubre de 2011) en este blog te contaba la importancia de purificar una proteína para poder cristalizarla y os decía que a veces las proteínas no se dejan purificar fácilmente... y las más de las veces no son nada fáciles de cristalizar y determinar su estructura. Me he acordado de este post porque en Desgranando Ciencia de este año, mis queridos compañeros Emilio García y Susana Escudero me lo recordaron en una especie de test para determinar al más friki de la reunión. Como se podrás intuir... gané yo. Pero seguro que se impugna porque allí había cada friki.... ¡Maaadre mía que de gentuza había este año en Desgranando! Ya os contaré, ya...

Esto me ha recordado una vieja obsesión de los científicos, que en realidad no es nuestra sino del hombre desde que piensa como hombre. Ya lo hacían los Neandertales y también los filósofos griegos. Los romanos y todas las culturas pasadas, presentes y futuras. Clasificar y separar o viceversa. 



Desde que el hombre es capaz de transmitir ideas complejas y/o pensarlas al menos, estamos obsesionados con separar y clasificar las cosas. Hay veces en que esa clasificación y separación se ha realizado con más tino que otras. En tiempos de  Darwin y mucho antes por ejemplo, se hablaba de razas humanas y se clasificaban como razas superiores e inferiores. Incluso algunos autores pensaban que no pertenecíamos ni tan siquiera a la misma especie (Pero como para gustos los colores... había gente que se reproducía con otras "razas" y tenían descendencia fértil y por tanto la teoría de especies distintas se quedaba un poco coja).  Ejemplos de aciertos muy acertados (valga la redundancia) los tenemos entre los entomólogos, que durante años han clasificado a los "bichos" por características físicas... y ahora los análisis filogenéticos parece que les dan la razón. El poder de la razón humana a veces me impresiona bastante. 

Todos los animales, plantas y minerales de la tierra se han venido clasificando y separando en "cestas" conceptuales diferentes para estudiarlas por separado. Pareciera que nuestra mente tenga una necesidad infatigable de clasificar las cosas. Y lo curioso es que, a pesar de haber muchos criterios de clasificación diferentes, en no pocas ocasiones da igual el criterio elegido. Muchos grupos "clusterizan" o se clasifican juntos siempre ¿Habrá una cierta lógica cósmica en ese orden?. Hay pocos criterios para clasificar a (hombre, mosca, rata y bacteria) en los que caigan juntos Hombre y bacteria por un lado y rata y mosca por otro. Sin embargo, por casi todos los métodos de clasificación, Carl Sagan y Falete clusterizan juntos... y no tiene ninguna lógica. 



Pero que sería de nosotros sin esa clasificación, sin esa separación, sin esa idea abstracta de orden. Arriba de este blog se puede leer desde hace casi tres años la frase de René Descartes "No reconocer como verdadero sino lo evidente, dividir cada dificultad en tantas porciones como sea preciso para mejor atacarlas, comenzar el examen por el análisis de los objetos más simples y más fáciles de ser comprendidos, para remontarse gradualmente al conocimiento de los más complejos". 

Creo que esta frase es sencillamente genial y describe el camino a seguir ante cualquier problema que nos podamos encontrar. 

No hay forma de estudiar un sistema si no se estudia cada componente por separado y se entiende su funcionamiento. Después obviamente hay que ensamblar todo y comprender como funciona el sistema en su totalidad. En no pocas ocasiones la ciencia propone un modelo que debe ser comprobado cuando se consigan entender "los objetos más complejos" pero que encaja bien con lo que se sabe "de los objetos más simples y más fáciles de ser comprendidos". 

Pues bien, para estudiar esos objetos, necesitamos separarlos del resto. Ya hemos hablado en alguna ocasión que para separar proteínas o fragmentos de ADN nos tenemos que poner a correr y a manejar un montón de cacharros raros que se denominan con palabras también curiosas... ¿Recordáis la Jerga de laboratorio?

Tienes muchos ejemplos de explicaciones geniales sobre métodos de separación de proteínas, ADN, ARN y demás componentes de la vida... y sobre Tinción y visualización pero hoy te voy a hablar de un método ligeramente distinto. Se trata de la Separación Biomagnética o Biomagnetic Separation

¿Cree que hay muchas formas de separar y clasificar las proteínas, ADN e incluso las células?... pues bueno, en realidad ahora que lo pienso no hay tantas. Podemos separar las proteínas por su densidad o peso. En ese caso, si tenemos células o proteínas en suspensión líquida, basta con dejar precipitar los componentes que más pesan o bien centrifugar o peletear la muestra. 
El problema es que a veces no es tan sencillo. Las proteínas, a pesar de tener tamaños muy diversos, suelen precipitar en un rango de fuerzas centrífugas muy estrecho. Se puede recurrir a las centrifugaciones en gradiente, a través de filtros, etc. 

Para las proteínas se suele recurrir a columnas de cromatografía, exclusión molecular o funcionalizadas. Estos métodos nos separan las proteínas por tamaño o bien por características físicas o químicas. Por ejemplo, si sometemos a una muestra de proteínas a una corriente eléctrica las proteínas cargadas se irán a uno u otro extremo del dipolo y las neutras quedarán en el centro. Si usamos una columna de exclusión molecular, las proteínas pasan a través de una matriz con diversos tamaños de poro de modo que las proteínas más pequeñas pasan muy rápido (tiempo de retención corto) y las proteínas más grandes van quedando atrás (tiempo de retención largo.  


En otras ocasiones las columnas pueden estar funcionalizadas de modo que tienen características físico-químicas que hacen que nuestra proteína se quede pegada a la columna mientras el resto pasa de largo. Esto se puede hacer con columnas de Níquel (a las cuales se pegan muy bien las colas de Histidina) o bien con columnas que llevan anticuerpos específicos para una proteína determinada. 

Y las más de las veces lo que se usa es una combinación de todos estos métodos para concentrar las células primero, precipitar las proteínas, purificar con columnas funcionalizadas y separar por tamaño por último. 


En el caso de los magnetic separation process la filosofía es tan diferente como sencilla. Lo único que debemos hacer es pegar a las bolitas magnéticas mi proteína, célula y/o fragmento de ADN requerido... y luego someto al cultivo o medio líquido a un campo electromagnético. En las paredes, o cerca del campo electromagnético, quedarán nuestras muestras de interés mientras que en el líquido quedará lo demás. Solo tenemos que sacar lo que no nos interesa mientras el campo magnético actúa... y listo. Mirad este vídeo. 


¡No me digas que no es más sencillo y rápido que andar usando centrífugas y mil tipo de columna!. Luego la realidad nunca es tan bonita porque las mezclas complejas suelen dar problemas. Funcionalizar bolitas magnéticas además no es un tema baladí, pero se está trabajando mucho en el tema. 

Una posibilidad de estas Magnetic nanoparticles es funcionalizar las bolitas con anticuerpos específicos de modo que lo único que debemos hacer es cultivar nuestras bacterias productoras de proteínas "a cascoporro", lisarlas y mezclarlas con las bolas funcionalizadas. Las metemos en el cacharro que ejerce el campo magnético y listo... proteína purificada. Después un agente caotrópico  separa anticuerpo de proteína, repetimos el método y ahora nuestra proteína quedará en el medio. 

Los chulo de estos métodos es que son fácilmente escalables, es decir, podemos pasar de trabajar con 50 mililitros de cultivo a trabajar con 50 litros... solo cambia el campo electromagnético y el envase que usamos. 

Lo mismo se puede hacer para separar ADN (funcionalizamos con una secuencia homóloga o bien con una estructura que lo atrape) proteínas o células. 

Sin duda, el trabajo de laboratorio es cada vez más complejo... pero tecnológicamente muy rápido y eficiente. 

Espero que te haya gustado esta entrada donde una vez más intento dar a conocer un poquito de la ciencia que nos rodea.