El estudio de la comunicación entre las bacterias y de su comportamiento coordinado una vez la colonia de estos organismos alcanza un tamaño mínimo tiene un gran potencial para aplicaciones como el diagnóstico de enfermedades e incluso, potencialmente, para desarrollar agentes terapéuticos.

En este sentido, el Laboratorio del Dr. Luis Liz Marzán, investigador Ikerbasque y director científico de CIC biomaGUNE, está desarrollando un ambicioso proyecto de investigación, denominado ‘Plasmaquo, que pretende desarrollar un sensor que permita detectar las moléculas que segregan las bacterias para comunicarse y, de esta manera, comprender sus vías de comunicación. Dicho proyecto cuenta con una financiación de 2,3 millones de euros otorgada por el Consejo Europeo de Investigación (ERC en sus siglas en inglés), lo que coloca al centro de investigación en biomateriales CIC biomaGUNE a la vanguardia de la investigación en este campo.

La ciencia ya ha demostrado que las bacterias actúan de forma colectiva cuando se da un mínimo ‘quorum’, es decir una vez que se reúne un número determinado de ‘individuos’, de la misma manera en que se da inicio a una reunión cuando se alcanza un número mínimo de asistentes. A través del mecanismo técnicamente denominado “Quorum sensing”, las bacterias liberan ciertas moléculas y son capaces de detectar la concentración de estas partículas en su entorno para saber si se ha alcanzado el quórum mínimo para comenzar la ‘reunión’.

El sensor que desarrolla el equipo de Liz Marzán está basado en la amplificación de una señal característica de las moléculas implicadas en el Quorum sensing. Para obtener la amplificación, el sensor emplea la fabricación química de nanopartículas de oro y su organización en estructuras ordenadas, que responden a la luz de una manera característica.

“Las nanopartículas de oro poseen varias características que las hacen muy atractivas para aplicaciones biomédicas. Aparte de una gran estabilidad química y muy baja toxicidad, poseen propiedades completamente diferentes a las del oro macroscópico”, afirma el Dr. Luis Liz Marzán. “Un ejemplo habitual es su color. Mientras que el color del oro habitual es un amarillo brillante, las nanopartículas de este material pueden tener casi cualquier color (rojo, violeta, azul...) en función de su tamaño y, sobre todo, de su geometría. Estos colores pueden aplicarse para nuevos métodos de diagnóstico y terapia”, concluye el director de CIC biomaGUNE.

La comunidad científica viene trabajando con el uso de nanopartículas en aplicaciones de detección desde hace dos décadas, pero los investigadores todavía no han dado con materiales que permitan hacer estos ensayos de detección de forma completamente fiable y reproducible. Por eso, el trabajo de CIC biomaGUNE se centra en la investigación de nuevos materiales y su aplicación en cultivos celulares y colonias de bacterias.

En opinión de Liz Marzán, “el objetivo último es el desarrollo de un dispositivo que pueda ser empleado no sólo en CIC biomaGUNE, sino también por otros equipos de investigación que estén implicados en el estudio de sistemas de interés biomédico. Una de las dificultades del proceso es la necesidad de detectar cantidades ínfimas de las moléculas implicadas en estos procesos. Otra complicación es que hay que distinguir las moléculas de otras, como proteínas o grasas, que pueden dificultar su medición”.

Cuando estas dificultades sean superadas, la tecnología del sensor podrá ser empleada en nuevos sistemas de diagnóstico que podrán ayudar a identificar enfermedades en sus etapas más tempranas, de modo que podrán ser tratadas de manera más eficaz.

“La aproximación a esta investigación es totalmente multidisciplinar, ya que requiere de la participación de especialistas en química, encargados de la fabricación y manipulación de las nanoportículas, físicos, que diseñan los métodos de detección, y biólogos, encargados de la manipulación de cultivos celulares y bacterianos”, dice Liz Marzán.

Además, cuando el equipo de investigación llegue a las etapas finales del proyecto, necesitará la colaboración de expertos en microbiología, para lo que cuenta con el compromiso de investigadores del Centro de Investigaciones Biológicas y el Centro Nacional de Biotecnología, ambos del CSIC.