Un equipo de científicos del CONICET, liderado por el Dr. Francisco Barrantes, hizo un descubrimiento revolucionario. Por primera vez, lograron visualizar directamente la dinámica de una proteína clave interactuando con el colesterol en neuronas. Este proceso está alterado en enfermedades como el Alzheimer o la miastenia gravis.
Los investigadores combinaron la microscopía de superresolución más avanzada del mundo, llamada MINFLUX, con métodos de inteligencia artificial. Esta tecnología les permitió observar el comportamiento de las células en una escala nanoscópica, es decir, extremadamente pequeña. Un verdadero logro de la ciencia nacional.
"Los receptores de neurotransmisores juegan un papel crucial en el sistema nervioso, con importantes implicancias en patologías neurológicas y neuropsiquiátricas y nosotros, por primera vez, pudimos verlos en forma directa en una célula viva, interactuando con el colesterol, explicó Barrantes, quien investiga el receptor de acetilcolina nicotínico (nAChR).
El poder de ver lo invisible
Desde 2008, el equipo cuenta con un microscopio de superresolución STORM, uno de los pocos en el país. Este instrumento, construido con ayuda del premio Nobel Stefan Hell, permite estudiar la estructura de células vivas sin dañarlas. Antes, para observarlas, había que someterlas a radiación que las alteraba o destruía.
La verdadera innovación vino al complementar estas imágenes con técnicas de IA. Lucas Saavedra y Héctor Buena-Maizón, graduados en Computación de la UCA, son parte clave del equipo. Juntos refinaron las imágenes del microscopio para extraer información con una precisión nunca antes alcanzada.
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"Estamos pudiendo abordar aspectos antes inalcanzables, como estudiar la movilidad de proteínas de membrana y del lípido más importante que tienen dichas membranas, el colesterol, en tiempo real", señaló Barrantes.
¿Qué rol jugó la inteligencia artificial?
Lucas Saavedra detalló el proceso: aplicaron técnicas de deep learning para analizar la difusión del receptor. Luego, usaron redes neuronales orientadas a grafos (GNN) para cuantificar la formación de nanoagregados moleculares sin intervención manual. Esto automatizó y potenció el análisis.
Más recientemente, una red neuronal basada en modelos de convolución temporal (WadTCN) permitió analizar trayectorias moleculares con una precisión superior a los métodos tradicionales. Identificaron patrones de difusión anómala y segmentaron los movimientos en distintos estados. La IA no solo mejoró la imagen, sino la interpretación de lo que allí ocurre.
Un impacto concreto en la salud
El impacto trasciende lo académico. Ver cómo se desplaza un receptor en una célula patológica permitió detectar la formación de agregados supramoleculares. Estos "acúmulos" señalan el comienzo de enfermedades autoinmunes como la miastenia gravis.
La miastenia gravis es una enfermedad devastadora que destruye los receptores de acetilcolina, afectando la transmisión neuro-muscular. En etapas terminales, paraliza los músculos respiratorios y puede ser mortal. Este hallazgo ayuda a entender sus mecanismos iniciales.
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"Estamos trabajando de manera similar en otras patologías neurológicas y neuropsiquiátricas que cursan con agregación patológica de receptores en la sinapsis, como la enfermedad de Alzheimer", aseguró Barrantes. Entender los factores que gatillan esta acumulación es crucial para futuros tratamientos.
Este avance, publicado en la prestigiosa Nature Communications, posiciona a la Argentina a la vanguardia de la investigación neurocientífica. Muestra cómo la colaboración interdisciplinaria entre biólogos y expertos en computación puede generar conocimiento transformador.
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