Universo de 'omics', gigas y nanos

  • Los fondos europeos convierten el Centro de Supercomputación y Bioinnovación de la UMA en uno de los servicios mejor equipados del país en las disciplinas de vanguardia

UN único techo ampara proteínas, genomas, nanos, bites y ancho de banda a 4.000 gigas por segundo en el Centro de Supercomputación y Bioinnovación de la Universidad de Málaga (http://www.scbi.uma.es), un edificio ubicado en el Parque Tecnológico de Andalucía (PTA) en el que por obra y gracia de los fondos europeos tiene cabida el último grito en infraestructura científica para bioinformática, genómica, proteómica, nanotecnología y supercomputación.

La personalidad actual del centro ha tardado en forjarse. De hecho, la ex ministra socialista de Innovación Cristina Garmendia lo inauguró en 2009 y ya llevaba algún tiempo funcionando a medio gas. Sin embargo, ha sido hace apenas unos meses cuando se ha definido como un espacio de apoyo a la investigación más allá de las fronteras de la comunidad universitaria malagueña. "El centro tendrá éxito si sale fuera de la UMA" resume su director del centro, Emilio López Zapata, porque desde su punto de vista es "una obligación social" extraer el máximo rendimiento a una inversión pública tan excepcional. Tan sólo el equipamiento científico para nanotecnología sobrepasa los 8 millones de euros. "Eso es mucho dinero y estamos obligados a optimizar los recursos. Lo contrario es igual que hacer un aeropuerto en Castellón", subraya.

El universo 'Omics'

Pepi Gómez es capaz de desentrañar un genoma humano en sólo dos semanas. El asunto no es menor. El primer borrador del genoma humano se presentó en la Casa Blanca en junio de 2000. Se dijo entonces que equivalía a la llegada del hombre a la Luna. El ex presidente de EEUU Bill Clinton y el ex primer ministro del Reino Unido Tony Blair recibieron a los genetistas Francis Collins y Craig Venter que respectivamente habían capitaneado equipos públicos y privados de investigación. Para llegar hasta ahí, además de la fenomenal pelea entre ambos científicos habían hecho falta 2.000 millones de euros en investigación. Un trabajo muy similar es el que ahora hace Pepi Gómez en el laboratorio de ultrasecuenciación. De un único ADN extrae 1,5 millones de lecturas.

Junto a los grupos de biología y microbiología de la Universidad de Málaga, los servicios de ultrasecuenciación del centro los utilizan habitualmente científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA).

La proteómica no nació formalmente hasta 1997, año en el que se acuñó este término para aludir al estudio de las proteínas, su identificación y clasificación, así como su comportamiento durante los procesos fisiológicos y patológicos. La evolución de esta ciencia ha ido pareja a la espectrometría de masas una técnica que permite identificar los diferentes compuestos de una molécula y, por ejemplo, ver la etiología de una enfermedad o qué proteína se expresa más en un transgénico.

"El valor añadido que diferencia este laboratorio de otros es la capacidad del centro de ofrecer también servicios avanzados de análisis e interpretación de esos datos", apunta Carlos Rodríguez en el laboratorio de espectrometría de masas de la unidad de proteómica. Ese valor añadido es el que ha atraído a investigadores no sólo de la Universidad de Málaga y de la fundación Imabis, sino también del resto de Andalucía, Cataluña o Finlandia.

La actriz Angelina Jolie se sometió a una doble mastectomía en mayo porque al ser portadora del gen BRCA1 tenía hasta un 87% de riesgo de padecer cáncer de mamas y ovarios. Estudios similares a los que condujeron a la estrella del cine a someterse a la intervención los realiza habitualmente Diego Lozano en el laboratorio de genotipado del Centro de Supercomputación y Bioinnovación de la Universidad de Málaga. Su trabajo consiste en el análisis del genotipo y la secuenciación de pequeños fragmentos de ADN para realizar estudios sobre enfermedades y poblaciones. Entre estos estudios, solicitados por los hospitales, figuran precisamente la búsqueda de mutaciones en los genes BRCA1 y BRCA2, relacionados con el cáncer de mama y ovarios de carácter hereditario.

La técnica en este campo se ha afinado tanto que en hora y media se consiguen los resultados de 28 pacientes analizando fragmentos de estos genes.

El mundo nano

"Imaginemos la milésima parte del espesor de una uña", sugiere Ana Cuevas para facilitar la representación imaginaria de un nano. Sólo hay que tener en cuenta que el espesor de una uña equivale a una micra (millonésima parte de un metro), para comprender que ni siquiera los microscopios ópticos que se utilizan para ver las células son capaces de funcionar a esta escala. En ese universo el laboratorio de microscopía dual realiza análisis de las propiedades de los materiales, entre los que caben desde los industriales y dispositivos electrónicos hasta tejidos biológicos. "A mayor precisión, mayor eficacia de los procesos y menores costes", subraya para poner de relieve el interés que tiene por ejemplo analizar cómo se distribuyen los átomos de cromo en una herramienta que esté tratada con este metal o averiguar la calidad de las soldaduras de una célula fotovoltáica. Incluso se puede hacer un relieve en tres dimensiones de un circuito microelectrónico para detectar la rugosidad de determinados componentes de la superficie porque de esa cualidad dependerá su mejor o peor funcionamiento.

En el laboratorio de espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) lo que se analiza es la superficie de los materiales a escala nano, gracias a las cinco técnicas diferentes que es capaz de aplicar el equipo. Determinar propiedades eléctricas del grafeno para su posible uso en la industria fotovoltaica en sustitución del silicio, es uno de los últimos trabajos encargados que ha recibido el centro. Si en el campo de la espectroscopía fotoelectrónica se trabaja sobre la superficie de los materiales, en el laboratorio de espectrometría de masas lo que se buscan son las cualidades del materiales en una profundidad de hasta cinco micras, apunta Shanti Bijani. El equipo, que tiene la particularidad de analizar exclusivamente los neutrones de la muestra y no otros, es único en España de ahí, "se ha hecho a medida", de ahí el interés por sumar a la clientela habitual, mayoritariamente procedente del sector fotovoltaico, otros sectores como el aeronáutico donde también se están explorando nuevos materiales.

La infraestructura para nanotecnología se completa con el microscopio Dual Beam que combina una columna de electrones (microscopía electrónica de barrido) y otra de iones de galio (haz de iones focalizado) de modo que permite distinguir dos puntos a 0,9 nanómetros de distancia, lo que le convierte en el de "mayor resolución del centro", según Rocío Romero, la experta que se encarga de su manejo. "No es solo un microscopio, es un laboratorio integrado en el que una muestra se somete a diferentes procesos que antes se hacían con equipos distintos".

El laboratorio permite, por ejemplo, trabajar con componentes microelectrónicos a escala nanométrica, prepara en 2,5 horas muestras para microscopías de alta resolución que con otros medios tardarían dos días y medio, y su doble cañón de iones y electrones hace posible analizar fallos por cortes trasversales sin necesidad de destruir las muestras, entre otras utilidades. Rocío Romero resalta aplicaciones nuevas como reconstrucciones en tres dimensiones de tejidos biológicos.

Bio y bites, nueva pareja

La alianza entre la informática y la biología equivale a la tierra prometida en el campo de la ciencia. Este universo surgió en Málaga dentro de la Plataforma Andaluza de Genómica, Proteómica y Bioinformática promovido por las Universidades de Málaga y Córdoba. La biocomputación permite analizar grandes cantidades de datos biológicos para cuyo manejo no existían hasta ahora herramientas, con la ventaja añadida "del servicio de interpretación que prestamos", puntualiza la bióloga Rocío Bautista. El equipo ha desarrollado una metodología propia de trabajo que permite al investigador valerse de las múltiples aplicaciones informáticas de manera simple. "Se ha creado un protocolo sistematizado de análisis que facilita la vida al investigador porque automatiza el análisis de los datos y como valor añadido le facilitamos la interpretación de los resultados", resume el director del Centro de Súpercomputación y Bioinnovación (SCBI) de la Universidad de Málaga, el catedrático Emilio López Zapata. "Eso no lo da nadie más en españa", subraya. "Es nuestra ventaja y es lo que se hace que se vea la potencia de la bioinformática". La clave está también en la capacidad de supercomputación del centro que tras la última ampliación dispone de 1.300 procesadores, con un ancho de banda de 4.000 gigabites y 24 terabites de memoria RAM que lo convierten en el tercero de España en potencia de cálculo.

El 80% de los usuarios de bioinformática y supercomputación del SCBI son investigadores de fuera de Málaga en línea con la estrategia que López Zapata pretende imprimir al conjunto de las áreas. "La idea es crear un centro de referencia de servicios, donde se presten tanto los que demanda la propia Universidad de Málaga como los de otros centros de investigación, entendiendo que la universidad no es prioritaria respecto a nadie". Hacer lo contrario, desde su punto de vista, sería caer en la infrautilización de unos recursos públicos muy valiosos. Sería, en definitiva, comparable a levantar un aeropuerto en Castellón o llevar una línea de AVE a Albacete.

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