Biología espacial con nanosatélite
Por Gina Vega
Monterrey, Nuevo León. 23 de septiembre de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Con el objetivo de realizar experimentos biológicos en el espacio para medir el envejecimiento en células de levadura, el investigador José Luis García Cordero, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) Unidad Monterrey, junto a un equipo de científicos mexicanos, desarrolla un nanosatélite.
Colonias de levadura en una placa de agar. Foto: Rainis Venta.
A través de un proyecto multidisciplinario en donde participan catedráticos del Cinvestav de Irapuato, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) se desarrolla un nanosatélite que permitirá realizar experimentos de biología en el espacio.
La característica de este nanosatélite es utilizar una célula de levadura como organismo modelo para medir el envejecimiento en los seres humanos durante su estancia en viajes espaciales.
En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, García Cordero destacó que este experimento ya se realizó en la Tierra; sin embargo, ahora se pretende replicar en el espacio a través de un microlaboratorio totalmente automatizado.
Objetivo del nanosatélite
El proyecto es desarrollado por un grupo de investigadores integrado por el doctor Alexander de Luna, investigador del Cinvestav de Irapuato; Saúl de la Rosa, investigador y catedrático de la UNAM; Alberto Cordero, investigador de la BUAP, además de un equipo formado por cuatro estudiantes de bioingeniería y biofísica del Cinvestav Monterrey.
José Luis García Cordero."Queremos enviar un satélite del tamaño de una caja de zapatos al espacio, será un nanosatélite, y dentro de este nanosatélite hacer un microlaboratorio en donde se investiguen las causas del envejecimiento humano usando las células de levadura como organismo modelo", dijo García Cordero.
Debido a que en el Cinvestav de Irapuato ya se realizó un estudio similar, García Cordero decidió unir esfuerzos con otros científicos y comenzar a crear el nanosatélite.
“Esta idea nació debido a que el doctor Alexander de Luna, de Cinvestav Irapuato, me platicó que él hizo ese estudio en la Tierra manipulando genéticamente las células de levadura y encontró unos genes que considera están relacionados con las causas de la longevidad, por lo que decidimos experimentar juntos con los genes en la gravedad y condiciones del espacio, ya que yo desarrollo microchips y dentro del chip es donde se hará el microlaboratorio y estarán las células de levadura para realizar el estudio, por eso pensamos en realizar el estudio espacial”, argumentó García Cordero.
El especialista en bioingeniería, biofísica y en aplicaciones de la microfluídica al diagnóstico de enfermedades, comportamiento del sistema inmunológico y biología de sistemas asegura que con este estudio espacial hay una gran oportunidad de contribuir con la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés) para asesorar y prevenir a los astronautas durante sus viajes.
“Hay muchas cosas que todavía se desconocen dentro de la longevidad, sobre la manera en que se ven afectadas las células, y el objetivo de este proyecto es explorar los genes en la gravedad, saber si envejecen o no, para saber cómo les va a afectar a los astronautas un viaje al espacio durante uno o varios años”, explicó el especialista.
Uniendo esfuerzos ejecutan proyecto
Cada investigador se encargará de diseñar piezas fundamentales para la construcción del nanosatélite, el cual, con asesoramiento logístico y técnico por parte de la NASA, esperan concluir con éxito y entender el proceso de envejecimiento en los seres humanos al estar en el espacio.
“Aunque estamos trabajando de manera individual cada investigador desde su laboratorio, la idea es que al final nos reunamos en el Cinvestav Monterrey, donde uniremos todas las piezas y probaremos que funcione bien”, dijo García Cordero.
Señaló que el diseño y trabajo del microdispositivo está a su cargo y que cuenta ya con un diseño de microchip, el cual es del tamaño de medio centímetro y ahora se encuentra en fase de prueba.
“Estoy a cargo del desarrollo del chip espacial, el cual trabajo junto a mi equipo de alumnos de doctorado en Ingeniería y Física Biomédica del Cinvestav, para integrar en las microestructuras, microbombas, compresores, microcámaras y equipo electrónico para regular temperatura, luz y presión”, explicó.
Saúl de la Rosa, de la UNAM, se encargará de la instrumentación del nanosatélite para que los sistemas de comunicación logren enviar las señales recabadas del microlaboratorio en tiempo real, así los datos serán recibidos en la Tierra por medio de una computadora.
La modificación genética de las células de levadura estará a cargo del doctor Alexander de Luna, quien las modificará alimentándolas para que expresen por medio de una proteína fluorescente su crecimiento.
“Los puntitos que se van a ir encendiendo en colores avisarán la manera en que se van comportando las células, cómo van creciendo; esto sería con el marcador fluorescente, mientras más luz emitan es que hay mayor cantidad de crecimiento”, explicó García Cordero.
García Cordero destacó que en el espacio no habrá quien lo pueda controlar y por eso están desarrollando microdispositivos (sistemas de instrumentación).
“Queremos automatizar el laboratorio, porque no habrá nadie que manipule las células, por lo que la idea es tener un dispositivo automático que las esté alimentando constantemente durante las tres semanas que durará el estudio espacial, y nosotros estaremos recibiendo la información y monitoreando que todo esté funcionando correctamente cada tres horas”, aseveró el investigador del Cinvestav Monterrey.
Agregó que lo que esperan del proyecto es que haya genes que se alteren y cambie la producción de algunas proteínas clave para con ello entender el proceso de envejecimiento en los seres humanos.
Alberto Cordero, investigador de la BUAP, diseñará el sistema óptico para hacer las mediciones de cómo se comportan las células en el espacio.
Materiales de los que estará compuesto
Alan Mauricio González Suárez.En el desarrollo del chip para el microlaboratorio también trabaja Alan Mauricio González Suárez, alumno del doctor José Luis García Cordero en el Cinvestav Monterrey. El nanosatélite contará con un chip hecho de un polímero elástico y en su interior contendrá microválvulas y microbombas con canales y estructuras de hasta una micra.
“El chip que estamos fabricando para integrar el laboratorio es de vidrio, polidimetilsiloxano, además de plástico resistente para las microestructuras que van a medir desde un micrómetro hasta 200”, explicó el estudiante de doctorado González Suárez.
José Luis García Cordero se encuentra supervisando el trabajo que sus alumnos desarrollan. “Entre mis alumnos y yo estamos diseñando el modelo para la fabricación del microchip y laboratorio, por lo que yo los voy supervisando y diciendo cómo lo podemos diseñar, y ellos lo desarrollan. Actualmente ya contamos con un diseño el cual es del tamaño de medio centímetro y ahora se encuentra en fase de prueba; sin embargo, se tiene proyectado que las células de levadura se depositen antes de armar el chip a través de válvulas, las cuales deben mantener una temperatura de hasta 36 grados en todo el dispositivo”, explicó.
Desafío espacial
García Cordero señaló que su desarrollo será el primer nanosatélite mexicano para estudios de biología espacial, por lo que dijo sentirse orgulloso de formar parte clave para el desarrollo, además de que espera resulte ser un éxito.
“Sin lugar a dudas el reto es probar que podemos hacer el primer nanosatélite con un equipo de diferentes ciudades de México, y si en eso somos exitosos creo que posteriormente vamos a poder hacer otros estudios como en biología de plantas”, dijo.
Destacó que con este chip, además del estudio de envejecimiento, se podrán realizar alrededor de mil experimentos más.
Al espacio en 2018
Los investigadores mexicanos esperan enviar el nanosatélite para el 2018, y sería enviado por la NASA en un cohete. “La NASA nos está apoyando en el desarrollo del nanosatélite, además nos reservaron un lugar en la Agencia Espacial Mexicana (AEM) para enviarlo en un cohete y al parecer estaría siendo enviado desde Rusia”, comentó García Cordero.
El estudio en el espacio será únicamente por tres semanas en las que los mexicanos estarán monitoreando cada tres horas el desarrollo de las células, esto debido a que recibirán la información en tiempo real.
El investigador del Cinvestav —que pertenece al Instituto Politécnico Nacional (IPN)— destacó que el proyecto avanza gracias a los recursos internos que le son asignados a cada investigador por parte del Cinvestav, la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP). También los científicos recibieron recursos por parte de la Fundación Miguel Alemán, donde aplicaron para una convocatoria.
“Solamente estamos recibiendo apoyo de la Fundación Miguel Alemán, donde estuvimos en una convocatoria, y por parte de las instituciones donde estamos trabajando cada investigador; sin embargo, estamos esperando los resultados de una propuesta que enviamos a la Agencia Espacial Mexicana y tocando puertas y aplicando para diferentes convocatorias del Instituto de Innovación y Transferencia Tecnológica de Nuevo León”, finalizó.
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