Larva de Aedes aegypti. Foto: cortesía Paula Andrea Giraldo Hincapie.

La necesidad de hacerlo se da ante enfermedades transmitidas por el insecto que se constituyen como problema de salud pública en el mundo, y a pesar de tener altas tasas de mortalidad y morbilidad, para la mayoría no hay vacuna. Es por eso que se ha trabajado por encontrar moléculas insecticidas de preferencia de origen natural, como lo hizo Paula Andrea Giraldo Hincapié, doctora en Biotecnología de la UNAL Medellín, quien basó su estudio en el análisis de toxinas naturales. Con la investigación busca respuestas a partir de los seres que más la inquietan: los insectos.

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A ella, quien es bióloga de la Universidad de Antioquia y también magíster en Entomología de la UNAL Medellín, siempre le ha llamado la atención la bioprospección y la inmunología de insectos, y a eso se ha dedicado. En el camino ha tenido cómplices.

Con sus compañeros del grupo de investigación del Laboratorio de Prospección y Diseño de Biomoléculas de la Sede, coordinado por el profesor Sergio Orduz, quien en trabajos previos con otros investigadores encontraron el péptido BTM-P1 como parte de una toxina insecticida planearon continuar indagando cómo los péptidos, que generalmente se conocen por su actividad antimicrobiana, también podrían tenerla como insecticida. Lo probaron en Aedes aegypti, el mosquito transmisor del chikunguña, zika y dengue.

Paula Andrea trabajó con el mismo mosquito durante su doctorado. En esa ocasión se enfocó en encontrar péptidos derivados del BTM-P1, que dice es “el niño mimado” del Laboratorio por ser una molécula con amplia actividad biológica, y otras secuencias o segmentos de proteínas con miras a analizar la actividad insecticida.

Lo que esperaba la investigadora era encontrar péptidos (cadenas o secuencias de aminoácidos más pequeñas que una proteína) que interactuaran con los lípidos de la membrana celular del intestino de las larvas de Aedes aegypti, tal y como se había propuesto para BTM-P1, y con base en modificaciones de él encontrar otros con potencial actividad insecticida pero de menor tamaño para facilitar su producción y que estos no fueran tóxicos en otros modelos, como por ejemplo en eritrocitos humanos.

En el proceso de análisis también incluyó secuencias o segmentos de toxinas utilizadas para el control biológico de mosquitos pero que, “a diferencia de los péptidos requieren de receptores celulares para iniciar el proceso de daño a las larvas de mosquito y, por lo tanto, hay mayor probabilidad de que con su uso prolongado los Aedes (aegypti) puedan volverse resistentes a estos insecticidas”, explica.

Así sucedió: a partir de fotografías del intestino de las larvas de mosquito la investigadora notó que no solamente BTM-P1 sino otro de los péptidos estudiados ocasionaron daño allí. Incluso aparentemente puede formar pequeños poros o atravesar la membrana y ubicarse cerca de las mitocondrias.

Dice que “era muy importante la verificación de la actividad sobre el intestino porque nos permitió corroborar lo que se observaba con modelos computacionales de membranas celulares muy simples en los cuales encontramos que BTM-P1 era capaz de ensamblarse y formar poros como mecanismo de daño celular”.

Lo siguiente fue hacer modificaciones sobre la composición de los aminoácidos de BTM-P1 para ensayar la actividad primero en cultivos de células de mosquito y luego en las larvas, las cuales al ser afectadas por el péptido fueron seccionadas a fin de extraer partes de intestino y verificar el daño. En esa ‘operación delicada’ que requirió de precisión, se ayudó de un microscopio electrónico de transmisión.

Para que el péptido fuera activo en las larvas, como ella buscaba, tuvo que sintetizar las moléculas de forma particular: hacer modificaciones sobre las nuevas secuencias proteicas, debido a que, explica, la técnica convencional es más compleja y costosa.

La metodología usada, según la investigadora, es uno de los logros destacables, ya que permite ahorrar varios pasos de purificación de moléculas en laboratorio y reducir costos en los procesos. Otro aspecto positivo es que se emplearon técnicas de distintas disciplinas: biología, fisicoquímica y biofísica. “Ahora el trabajo con diferentes especialidades es muy importante”, afirma.

La investigación abre “un amplio panorama sobre el estudio de estas moléculas, porque si bien desde el punto de vista inmunológico cualquier organismo vivo produce péptidos de manera natural como mecanismo de defensa, esta capacidad de interactuar con las membranas es importante para otras aplicaciones. Dentro de la diversidad tan amplia que tenemos, y en el caso de insectos, hay potencial fuerte para la búsqueda de péptidos , no solamente como insecticidas sino como antimicrobianos, antifúngicos o con aplicación cosmética”, asegura.

La vida en la muerte

A Paula Andrea le interesaron las moléculas desde que estudiaba en el colegio y avivó la curiosidad por ellas y por la genética en un semillero de la Universidad de Antioquia al que asistía los sábados. “Los profesores de Biología nos mostraban cosas muy interesantes diferentes a lo que podíamos ver en el colegio y un docente de Medicina incluso nos invitó a ver el anfiteatro; a mí no me espantaba, eso me llamó mucho la atención”, cuenta.

Estudió Biología, y en cuarto semestre, comenzó a hacer parte de un semillero de investigación de la UNAL Medellín que combinaba el estudio de insectos y de moléculas, lo cual le pareció sumamente interesante. Ahí, junto con otros investigadores, comenzó a trabajar en entomología forense. “Me encantaba porque era una cosa más tangible en términos de su utilidad. Era usar algunos genes para diferenciar especies de moscas que estaban en los cadáveres, y cómo sus tasas de crecimiento se pueden relacionar con el tiempo de muerte, esa es una aplicación importante”, agrega.

Indagó también el tema durante su tesis de maestría, en la que hizo bioprospección, es decir, buscó moléculas de actividad biológica en organismos vivos, en su caso de insectos, los seres sobre los que también investigó durante su doctorado, que son los que la sorprenden.

Además de diversos en especies e importantes, le fascinan los colores y las formas que tienen. Cuando le ha tocado recolectarlos se ha sentido como una mamá en el sentido en el que ha cuidado los huevos y ha visto crecer los insectos. “Es muy bonito”, dice.

“Me maravillo de que sean tan pequeños y tan vulnerables a lo que se les pueda hacer, pero lo útiles que pueden llegar a ser. Es un mundo muy desconocido para nosotros que estamos enfocados en otras cosas de la vida que no notamos todo lo que la naturaleza nos provee”, expresa.

A Paula Andrea le interesa continuar desarrollando proyectos de biotecnología orientados a la inmunología y la bioprospección, y no dejar eso que le ha gustado siempre: estudiar las moléculas.

(FIN/KGG)

21 de julio de 2021