Llega la cuarta generación en aceleración de partículas para uso también en medicina

España está lista para dar otro gran salto en aceleración de partículas con utilidad en medicina. En Sardañola del Vallés (Barcelona), cerca del campus de la Universidad Autónoma de Barcelona ( UAB ), se encuentran las únicas instalaciones capaces de generar radiación (luz) de sincrotrón en el país. El complejo Sincrotrón ALBA potencia en la actualidad sus líneas de aceleradores de electrones con aplicación en medicina, entre otras ciencias y tecnologías. A cuyo frente está Caterina Biscari , física experimental y experta en aceleradores de partículas y directora del centro desde 2012.

Caterina Biscari

La directora recordó la elección del nombre y explicó que las instalaciones ofrecen servicios de instrumentación a más de 8.000 investigadores y entidades académicas e industriales, gracias a diversas líneas de luz experimentales operativas. Para extraer a la luz capacidad tanto para escudriñar los mecanismos que producen las enfermedades como para desarrollar fármacos y vacunas.

Los 270 metros de la circunferencia de uno de los 20 aceleradores de partículas de Europa, y que está en uso las 24 horas de los 365 días, dispone de campos electromagnéticos para el estudio de las interacciones de la luz visible sobre distintas materias y sustancias. Una luz guiada por espejos que en 2026 dará pasó a los electrones. Con superación también de las actuales líneas tecnológicas disponibles. Una potencia que se refrenda cada año con 350 experimentos y el trabajo de 250 técnicos, parte de ellos dedicados a marcar hitos en farmacia y nanotecnología, con opción a conocer a priori aspectos importantes de nuevas terapias.

Alba acoge proyectos punteros para medicina. En pandemia, un equipo del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas del CSIC, CIB-CSIC, se aplicó una línea de luz (NCD-SWEET) para estudio de un fármaco antitumoral para interferir en el ciclo vital del coronavirus SARS-CoV-2 , con bloqueo intracelular de la replicación del patógeno. Previamente, el Instituto Weizmann probó mecanismos de acción de la quinolina empleada en malaria y, en otro proyecto, se ensayaron sistemas lipídicos para el paso por las capas de la piel de fármacos y cosméticos.

En materia de análisis de la estructura de las proteínas , Biscari explicó que la microscopía electrónica hoy ofrece tanta profundidad de imagen, o incluso más en algunos aspectos, que los rayos X. Son por tanto tecnologías muchas veces complementarias y que pueden diferir en la complejidad de los cristales a la hora de estudiar las proteínas. En ese sentido, la directora confirmó que Alba dispone de un microscopio de 200 kv en un momento tecnológico en el que se supera la resolución atómica.

Desde los primeros pasos de este año 2024, se conoce la aplicación de la luz Xaloc al proceso de reciclaje de las proteínas a nivel atómico, en investigación realizada por un equipo de investigación liderado por el CIC bioGUNE. Una maquinaria celular que transporta y da nuevo uso a más de 60 proteínas diferentes y que recibe el nombre de Complejo de clasificación endosomal que promueve la salida 1 ( Endosomal Sorting Complex Promoting Exit 1 , ESCPE-1). De cara, fundamentalmente, a poder detectar y corregir errores en reciclaje deficientes y localizaciones inadecuadas de las proteínas dentro la célula, para una recogida selectiva de las mismas en analogía con los desechos domésticos de papel o vidrio.

En otra línea, un equipo participado por investigadores del CRG, el CNIO y el IBMB-CSIC aplica la criomicroscopía electrónica a muestras e imágenes de alta resolución para conocer el proceso de construcción de microtúbulos que reparten el material genético para la división de la célula humana. Una materia de interés compartido en cáncer y trastornos del neurodesarrollo . Tales microtúbulos funcionan como "sogas" que tiran de los cromosomas hacia ambos polos para repartir cada copia a su célula hija en el sitio y momento adecuados dentro de las primeras etapas de la división celular. Como se aprecia en un millón de fotogramas a escala atómica y resultado plasmado en visualizaciones tridimensionales.

Biscari aportó más detalles del salto a la cuarta generación de esta tecnología, en la fase Alba II, dentro de un proceso iniciado en 2020 y que concluirá hasta 2030, con ánimo de dar respuesta a importantes desafíos de salud al hacer avanzar las ciencias de la vida desde la escala nanométrica. En una trayectoria iniciada en los años 60 del siglo XX y que llegó a ir mucho más allá del grueso de un cabello humano.

También en Covid, la luz de sincrotrón permite medir la gran velocidad a la que el patógeno ataca las células pulmonares. Junto a ejemplos en terapias génicas en enfermedades raras y otro sobre nutrición e ingesta de la cantidad adecuada de selenio.

En pura física y sobre la luz de sincrotrón, habló del espectro continuo de los electrones y su comportamiento en los campos electromagnéticos que permite polarización en planos y curvatura de la trayectoria de la luz. Con amplio rango de frecuencias y capacidad para llevar dicha luz a la muestra, a una resolución de energía de 10 a -4 y en líneas con rangos de energía específicas.

Añadió que la radiación de sincrotrón permite usar muestras menos finas que con el microscopio electrónico, compatible, sin embargo en línea de fotoemisión y absorción.

En potencia de imagen la radiación no obliga a cortar la célula para representaciones en 3D, complementadas con microscopio electrónico en 2D.

En profundidad, como precisó, el límite lo da el tamaño del acelerador y la dimensión del haz (emitancia) y su divergencia. Importa el número de electrones que en Alba II será más largo para reducir la densidad y alargar así la vida media de los electrones.

María Vallet Regí

Además de haber presentado a la protagonista del día, y al final de la sesión, la responsable del consejo científico de la Fundación Ramón Areces, doctora María Vallet Regí , elogió el alto contenido de la conferencia y auguró logros muy importantes para las instalaciones ampliadas en Parc de l´Alba .

Sincroton Alba, que forma parte de la red de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares ( ICTS ), se financia al igual con fondos de la Generalitat de Catalunya y la Administración central. También se integra en la Liga Europea de Fotones basadas en Aceleradores ( LEAPS ), en consorcio con las otras 12 fuentes de luz de sincrotrón y 6 láseres de electrones libres en la UE, para el liderazgo compartido en el uso y desarrollo de estas infraestructuras. El túnel circular tiene en su interior el acelerador de electrones, con anillo de almacenamiento y propulsor.

En paralelo, Alba también da apoyo a la NASA para la colonización de la Luna mediante la explotación agrónoma de sus recursos minerales, junto a la línea Minerva para alineación de espejos en sondas espaciales, la producción de energía que permita prescindir de las baterías de litio, con paso a calcio o sodio. Nuevos polímeros y catalizadores, bacterias devoradoras de plástico, semiconductores, memorias magnéticas, almacenamiento cuántico y transmisión por fibras son otros campos de actividad en las instalaciones.

Finalmente, y como era de esperar, Alba también concede, y concederá aún más importancia a la información, a gestionar mediante inteligencia artificial. Una nueva disciplina que se enfrenta hoy a una clara dificultad para completar los cuadros humanos, al ser perfiles muy disputados por institutos y entidades. Con la puerta abierta, eso sí, a la Open Data o ciencia abierta, como concluyó Biscari.

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