Estudiantes de la UPNA modifican bacterias para convertirlas en biosensores que detectan dos contaminantes ambientales

Quince estudiantes de los grados en Biotecnología, Ciencia de Datos, Ciencias e Ingeniería Biomédica de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) participan del 31 de octubre al 4 de noviembre en el concurso internacional de biología sintética iGEM (International Genetically Engineered Machine), convocado anualmente por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés). En Boston (Estados Unidos).

En concreto, presentarán los biosensores bacterianos que han desarrollado mediante la modificación de bacterias, de modo que detecten dos contaminantes ambientales (nitratos y metales pesados), que pueden llegar a ser nocivos para la salud, y reaccionen ante ellos.

Los quince estudiantes que integran el equipo participante en el concurso son: Aarón Adrián Ochoa, Laura Giménez Casado, Daniel Palacios Alonso, Álex Pascual Cid, Hugo Salas Pedroarena y Diego Vinatea Samperio, del grado en Biotecnología; Onintza Agirrezabala Urkia, Lorena Ariceta García, Leire Murillo Larrey, Irati Oiza Zapata, Irene Oquiñena Iturria y Leire Paz Arbáizar, del grado en Ingeniería Biomédica; Nerea Villar Idoate, del grado en Ciencias; y Pablo Allo Martínez y Xabier González García, del grado en Ciencia de Datos.

Las encargadas de gestionar el proyecto son Inmaculada Farran Blanch, investigadora del Instituto IMAB (Institute for Multidisciplinary Research in Applied Biology-Instituto de Biología Multidisciplinar Aplicada), como investigadora principal; María Ancín Rípodas, doctora por la UPNA, como investigadora secundaria, y Sara Iglesias Rey, máster por la UPNA e investigadora en Navarrabiomed (centro mixto de investigación biomédica de la institución académica y el Gobierno de Navarra), como instructora.

Además, toman parte como tutores los responsables de los cuatro grados que cursan los estudiantes. Se trata de Esther González García (Ciencias), Delia Muñoz Labiano (Biotecnología), Carlos López Molina (Ciencia de Datos) e Israel Arnedo Gil (Ingeniería Biomédica).

Para participar en esta competición internacional, el equipo (del que han acudido a Boston diez estudiantes y las gestoras Sara Iglesias y María Ancín) cuenta con el apoyo económico del Gobierno de Navarra y, dentro de la UPNA, de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos (ETSIA), la Cátedra Grupo AN y la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación (ETSIIT), además de haber lanzado una campaña de microfinanciación colectiva.

"Un biosensor consiste en cualquier dispositivo que, aplicado a un ser vivo, es capaz de obtener información útil de un proceso. Entre ellos, los biosensores bacterianos son producidos con facilidad y muy precisos. Por estas razones, empleamos la bacteria 'Escherichia coli' en nuestro proyecto", explica en un comunicado la instructora Sara Iglesias.

El alumnado de la UPNA ha creado diferentes sistemas biológicos con el fin de analizar cada una de las substancias contaminantes. "Las bacterias cambian de color dependiendo del nitrato o metal pesado que se quiere detectar y la cantidad presente. Por tanto, nuestros biosensores podrían ofrecer una alternativa óptima y más sencilla para medir en el agua la contaminación por nitrato y metales pesados", apunta la investigadora María Ancín.

Una de las sustancias contaminantes objeto del biosensor son los metales pesados, constituyentes naturales de la corteza terrestre, que no pueden ser degradados ni destruidos, aunque la actividad humana ha alterado drásticamente sus ciclos geoquímicos y su balance químico. "Se introducen en nuestro cuerpo mediante la comida, la bebida y el aire al respirar o, simplemente, a través de la piel, ya que se acumulan como partículas atmosféricas. Algunos metales pesados, como el cobre, el selenio o el zinc, son esenciales para mantener el metabolismo del cuerpo humano. Sin embargo, exposiciones prolongadas a metales pesados tóxicos o cancerígenos, como el cadmio, el plomo, el arsénico y el mercurio, pueden causar efectos nocivos para la salud humana", indica Sara Iglesias.

Según este equipo, "múltiples estudios muestran que la presencia de metales pesados en la comida puede causar un daño irreparable al ser humano en forma de envenenamiento, efectos teratogénicos o daños en el feto, cáncer e, incluso, la muerte", añade la instructora.

AGUAS CONTAMINADAS POR NITRATOS

En el caso de los nitratos, estos son "iones, sin color ni sabor, que se encuentran disueltos en agua en la naturaleza". "Su presencia en las reservas de agua superficiales o subterráneas es consecuencia del ciclo natural del nitrógeno. Sin embargo, al igual que ocurre con los metales pesados, debido a la actividad humana, ha habido un alteración de este ciclo natural, lo que ha dado lugar a un incremento de la concentración en ciertas zonas", señala María Ancín. "Esta acumulación excesiva se debe, sobre todo, al uso masivo de fertilizantes nitrogenados en los cultivos y a las explotaciones ganaderas carentes de una gestión adecuada de los purines", indica.

La contaminación por nitratos "afecta a las reservas de agua superficiales y subterráneas y puede llegar a suponer un alto riesgo para la salud humana". "El consumo de agua con una alta concentración de nitratos da lugar a una inhibición del transporte de oxígeno en la sangre", explica la investigadora María Ancín. "Estos efectos nocivos pueden ser reversibles si se identifican a tiempo, pero hay riesgo de muerte en casos con niños infectados, debido a su mayor sensibilidad", apunta.

El concurso iGEM ofrece a estudiantes de todo el mundo la oportunidad de superar los límites de la biología sintética. Esta es un área emergente de investigación en la que el trabajo genético se aborda desde la perspectiva de la ingeniería, lo que significa que se manipula la genética de los seres vivos (generalmente, bacterias, plantas u hongos) para que cumplan tareas para las que no estaban preparados. En el concurso, equipos multidisciplinares trabajan juntos para diseñar, construir, probar y medir un sistema de diseño propio, utilizando piezas biológicas intercambiables y técnicas estándar de biología molecular.

Cada año, alrededor de 6.000 personas de todo el mundo dedican el verano a este certamen y, posteriormente, se reúnen en otoño para presentar su trabajo y convivir en la final, denominada 'Giant Jamboree', que este año tiene lugar del 31 de octubre al 4 de noviembre en Boston.

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