El grup de recerca en fisiologia molecular i canalopaties del CEXS-UPF està format per 12 membres, entre ells doctorands, tres investigadors postdoctorals, un tècnic i tres investigadors principals que també fan docència. Miguel Ángel Valverde lidera el grup des del 1999, quan va arribar a Barcelona des del King's College de Londres.
L'objectiu del grup és doble. D'una banda entendre com s'activen els canals iònics, és a dir com perceben les senyals físiques o químiques que els indiquen si s’han d’obrir o tancar. El segon objectiu és comprendre el que succeeix quan aquests canals no funcionen correctament.
Diferents tipus de canals iònics estan presents en totes les cèl·lules, però tots tenen una única funció essencial: modificar el potencial elèctric de la cèl·lula per tal de regular la concentració intracel·lular de Ca2+. De fet, el Ca2+ no és simplement un ió, també és una molècula de senyalització implicada en molts processos, com la contracció muscular, l'alliberament de neurotransmissors, o la transcripció de gens. Per això, quan es produeix un desequilibri en la seva concentració, poden sorgir problemes diversos, freqüents i complexs a nivell cardiovascular, respiratori o neuronal. Aquestes són precisament les canalopaties que estudia el grup.
La hipertensió és un dels indicadors més importants de les malalties cardiovasculars. I una de les causes de la hipertensió és la contracció de les artèries, que fa que el seu diàmetre sigui més petit. Aquesta s'inicia per una senyalització de Ca2+en el múscul llis vascular. Les concentracions de Ca2+ també són crucials per a la resposta del sistema immunològic, la qual cosa explica per què el grup està interessat en l'asma, una patologia inflamatòria. Finalment, la migranya es produeix per una hiperexcitació de l'escorça cerebral, que a la vegada és causada per un augment en l'activació de la transmissió sinàptica. Un cop més, el sospitós habitual, el Ca2+, es troba al començament de la cadena d'esdeveniments que porten a la migranya.
Un enfocament multidisciplinari
El paper dels canals iònics en aquestes canalopaties s'estudia a nivell genètic, molecular, cel·lular i fisiològic. El grup recull mostres de la poblacióen col·laboració amb grups clínics o epidemiològics. Es seqüencien alguns dels gens candidats per trobar variacions genètiques (anomenades polimorfismes) que poden estar vinculades a la patologia. Un cop es troba un polimorfisme que representa un factor clar de risc o beneficiós, el grup estudia per què aquest canvi en el genoma està associat amb la malaltia. "Nosaltres no tan sols vinculem un gen a una malaltia. Volem entendre tot el procés: com aquest gen afecta l'estructura de la proteïna i com aquest canvi en l'estructura afecta al funcionament del canal i a la concentració de Ca2+", explica Valverde.
Els polimorfismes detectats són introduïts en cèl·lules en cultiu i s’utilitza la microscòpia de fluorescència per analitzar els canvis en la concentració de Ca2+. També es realitzen estudis d'electrofisiologia per mesurar l'activitat elèctrica d'un sol canal.
Aquest treball multidisciplinari requereix gran quantitat de col·laboracions, i el laboratori n’ha trobat moltes en el PRBB. Han treballat amb investigadors de l'IMIM i amb neuròlegs i pediatres de l'Hospital del Mar per als estudis cardiovasculars i d’asma, i amb grups del CRG i amb altres col·legues de la UPF i del GRIB per a estudis genètics, bioquímics i de modelatge computacional. “Fer una vertadera recerca translacional ens converteix en col·laboradors compulsius”, conclou Valverde amb un somriure.
“Our translational research makes us compulsive collaborators”
The Molecular physiology and channelopaties research group from the CEXS-UPF is formed by 12 members, including five PhD students, three postdocs, a technician and three principal researchers with teaching duties. Miguel Angel Valverde leads the group since 1999, when he came to Barcelona from King’s College in London.
The aim of the group is two fold. On the one hand, they try to understand how the ionic channels are activated, how they sense the physical or chemical signals that tell them to open or close. The second goal is to understand what happens when these channels don’t work correctly.
Different types of ion channels are present in all cells, but they all have a unique, essential function: to modify the electric potential of the cell with the ultimate goal of regulating the intracellular Ca2+ concentration. Indeed, Ca2+ is not only an ion itself, but also a signalling molecule involved in many processes, such as muscle contraction, neurotransmitter release, or even gene transcription. This is why, when its concentration is deregulated, problems as diverse, common and complex as cardiovascular, respiratory or neuronal pathologies can arise. And these are precisely the channelopaties that the group studies.
Hypertension is one of the most important predictors of cardiovascular diseases. And one of the causes of hypertension is the contraction of the arteries, which makes their diameter smaller. This contraction is started by the Ca2+ signalling in the vascular smooth muscle. Ca2+ concentrations are also crucial for the immune system response, which explains why the group is interested in asthma, an inflammatory pathology. Finally, migraine is caused by a hyper excitability of the brain cortex, which in its turn is caused by an increase in the activation of synaptic transmission. Again, we find the usual suspect, an increase in Ca2+ levels, at the beginning of the chain of events that lead to migraine.
A multidisciplinary approach
The role of ion channels in these channelopaties is studied at the genetic, molecular, cellular and physiological level. The group collects population samples, either by themselves or in collaboration with clinical or epidemiological groups. They sequence some candidate genes to find any genetic variations (called polymorphisms) that may be linked to the pathology. Once there is a polymorphism that represents a clear risk or beneficial factor, the group studies why this change in the genome is associated with the disease. “We don’t just link a gene to a disease. Instead we want to understand the whole process: how this gene affects the protein structure, and how that change in structure affects the function of the channel and the Ca2+ concentration”, explains Valverde.
They introduce the genetic changes under study in cells in culture and they analyse how the Ca2+ concentration varies by fluorescent microscopy, or do electrophysiology studies to look at the electrical activity of a single channel.
Such a multidisciplinary work requires lots of collaborations, and the laboratory has found many of them within the PRBB. They have worked with researchers at the IMIM and with neurologists and pediatricians at the Hospital del Mar for the cardiovascular and asthma studies; with groups at the CRG and other colleagues at the UPF and the GRIB for some genetic, biochemical and computer modelling aspects of the studies. “We do truly translational research, and are compulsive collaborators”, concludes Valverde with a smile.
|
Ajuts i beques
Gestió de sessions
Tornar
