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Investigación

Proteómica Funcional

Líneas de investigación

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Caracterización molecular, identificación y validación de biomarcadores de cáncer colorrectal


El desarrollo del cáncer colorrectal se produce durante décadas como resultado de múltiples y acumulativas alteraciones genéticas que provocan la transformación de una lesión benigna en un adenoma y finalmente en un adenocarcinoma colorrectal (la secuencia adenoma-carcinoma). Este modelo propuesto por Bert Vogelstein en los años 80 que incluía alteraciones en APC, KRAS y p53 actualmente se considera demasiado escueto y múltiples estudios sugieren que la carcinogénesis es un proceso extremadamente complejo con múltiples alteraciones genéticas adicionales en un gran número de oncogenes y genes supresores de tumores. Estas mutaciones producidas en la célula tumoral provocan por un lado alteraciones a nivel de proteína (expresión, localización, mutación, quimeras, proteínas aberrantes, sobreactivación,…) y por otro lado una respuesta inmune humoral (autoanticuerpos) frente a proteínas alteradas en los pacientes -inmunómica- durante la formación y progresión tumoral, que una vez identificadas mediante proteómica pueden servir como biomarcadores de la patología.
Los objetivos de esta línea de investigación consisten en:

i) el análisis mediante proteómica del cáncer colorrectal con el fin de encontrar proteínas alteradas durante la formación y progresión de la enfermedad,

ii) análisis inmunómico y validación de autoantígenos específicos de la enfermedad, y

iii) desarrollo de inmunoensayos que permitan la detección múltiple de autoanticuerpos y proteínas alteradas para el diagnóstico temprano del cáncer colorrectal
Responsable de la línea: Rodrigo Barderas

 

Identificación de biomarcadores de deterioro cognitivo y Enfermedad de Alzheimer


La enfermedad de Alzheimer (EA) es la forma más común de demencia a nivel mundial. El desarrollo de la EA puede durar más de 20 años, pasando por las fases pre-clínica (surgen los primeros cambios histopatológicos, pero no se manifiestan síntomas clínicos), prodrómica (deterioro cognitivo leve, primeros síntomas clínicos leves) y clínica (enfermedad de Alzheimer). Las dos principales marcas histopatológicas de la EA incluyen la formación de placas amiloides extracelulares por la acumulación del péptido -amiloide, y la formación de ovillos neurofibrilares intraneuronales por la acumulación de la proteína TAU hiperfosforilada.

Además, durante la progresión de la enfermedad se producen también otros cambios histopatológicos, como son pérdida sináptica, disminución de neurotransmisores específicos, inflamación o muerte neuronal. Todos estos cambios están relacionados con alteraciones en las proteínas cerebrales, a nivel de expresión, localización, activación, mutaciones o frameshifts (expresión de proteínas aberrantes).

Además, las técnicas actuales para el diagnóstico de esta enfermedad son técnicas muy invasivas, poco específicas o que permiten un diagnóstico tardío de la enfermedad, cuando los tratamientos actualmente disponibles no van a ser eficaces para frenar la enfermedad.

Por todo ello, la caracterización del contenido proteico del cerebro de estos pacientes permitiría una mejor compresión de la patología, así como de los procesos biológicos que se ven alterados durante su progresión, lo cual posibilitaría la identificación de nuevas dianas terapéuticas y, potencialmente, el desarrollo de nuevos fármacos que permitan el tratamiento temprano y eficaz de la enfermedad. 
Los objetivos de esta línea de investigación consisten en:

i) analizar el contenido proteico del cerebro de pacientes de la EA e individuos sanos para identificar proteínas alteradas durante la progresión de la enfermedad mediante proteómica cuantitativa,

ii) identificar el papel funcional y patológico de dichas proteínas y su potencial implicación en el desarrollo de la enfermedad mediante el empleo de organoides y modelos murinos de la enfermedad,

iii) identificar proteínas desreguladas en individuos con deterioro cognitivo leve que puedan ser útiles para un diagnóstico temprano de la enfermedad mediante proteómica cuantitativa, empleando plasma y PBMCs (células mononucleares de sangre periférica) de dichos individuos y personas sanas,

iv)  identificación de biomarcadores plasmáticos con una alta capacidad diagnóstica de la enfermedad que permitan su diagnóstico temprano mediante análisis sanguíneo, y

v) desarrollo de inmunoensayos que permitan la detección múltiple de autoanticuerpos y proteínas alteradas para el diagnóstico temprano de la Enfermedad de Alzheimer. 
Responsables de la línea: Ana Montero Calle y Rodrigo Barderas Manchado

Otras líneas de Investigación (en colaboración):

Responsable: Rodrigo Barderas Manchado

  • Desarrollo de biosensores para la detección temprana de enfermedades crónicas con un foco especial en cáncer colorrectal y Enfermedad de Alzheimer (Dra. Susana Campuzano Ruiz, UCM).
  • Caracterización proteómica de enfermedades crónicas con un alto componente inflamatorio (Dra. Ana Guzmán Aránguez, UCM).
  • Obtención de anticuerpos y mimotopos mediante Phage Display para la detección de toxinas (Dra. Elena Benito Peña, UCM).
  • Desarrollo de micromotores para la detección de la EA (Dr. Alberto Escarpa, UAH).
  • Super-resolution analysis of protein markers: combining proteomics and super-resolution confocal microscopy (Dra. Susana Rocha, KU Leuven).
  • Proteomics analyses of chronic diseases (Dra. Marta L. Mendes, Luxembourg Institute of Health).

Responsable: Pablo San Segundo Acosta

 

  • Colaboración con la Doctora Bonnie J. Murphy, directora del laboratorio de enzimas redox y metaloproteínas del Instituto Max Planck de Biofísica, para el estudio estructural y bioquímico de NADPH oxidasas bacterianas mediante criomicroscopía electrónica y otras técnicas afines.
  • Colaboración con la Doctora Bonnie J. Murphy y el profesor Seigo Shima (Max Planck Institute of Terrestrial Microbiology), para el estudio de supercomplejos metanogénicos mediante criomicroscopía. 
     

Proyectos de investigación

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Proyectos en curso

  • PROYECTO: Desfragmentación del papel principal en cáncer colorrectal como biomarcadores y para intervención terapéutica de proteínas de unión a RNA, proteínas oscuras y PTMs. Entidad Financiadora: AES-ISCIII. Investigador Principal: Rodrigo Barderas Manchado. Duración: 2024-2026. Cuantía: 152.000 €. PI23CIII/00027
  • PROYECTO: Enfermedades crónicas y proteoma fantasma: identificación y validación de proteínas alternativas como marcadores específicos (GhostProtCD). Entidad Financiadora: MINECO. Investigador Principal: Rodrigo Barderas Manchado. Duración: 2023-2027. Cuantía: 200.000 €. PID2022-140307OB-I00
  • PROYECTO: ALADDIN - Accelerated Discovery Nanobody Platform. Entidad Financiadora: European Union: HORIZON-EIC2023-PATHFINDEROPEN-01-01. Investigadores Principales: Luis Ángel Fernández (CNB-CSIC), Rodrigo Barderas Manchado (ISCIII), Dina Schneidman (HUJI), Alar Inla & Lorena Dieguez (INL), Lasse Jensen (LIU), Carmen Palomino (Zirka InnoTech), Georgios Lolas (InCELLIA), Javier Martínez Useros (IIS-FJD). Duración: 2024-2027. Cuantía: 3.316.191 €. 101130574
  • PROYECTO: Medicina Personalizada (MedPer) en la detección precoz del deterioro cognitivo (DC) preclinico. Desarrollo de un modelo predictivo de riesgo. Entidad Financiadora: Proyectos de Investigación de Medicina Personalizada de Precisión de la Acción Estratégica en Salud 2021-2023. Investigadores Principales: Ángeles Almeida Parra, Mayte Moreno Casbas y Rodrigo Barderas Manchado. Duración: 2022-2024. Cuantía: 1.793.750 €. PMP22/00084 
  • PROYECTO: Desarrollo preclínico y evolución de anticuerpos de segunda generación para el tratamiento del cáncer colorrectal metastásico. Entidad Financiadora: Proyectos de I+D+I vinculados a la medicina personalizada y terapias avanzadas. Investigadores Principales: Jose Ignacio Casal Álvarez, Juan Ignacio Imbaud, Joaquín Arribas y Rodrigo Barderas Manchado. Duración: 2023-2024. Cuantía: 629.877,22 €. PMPTA22/00108
  • PROYECTO: Identificación y validación de biomarcadores de cáncer colorrectal involucrados en la diseminación del tumor. Entidad Financiadora: AES-ISCIII. Investigador Principal: Rodrigo Barderas. Duración: 2021-2024.  Cuantía: 112.000 €. PI20CIII/00019.

Proyectos anteriores

  • PROYECTO: Análisis inmunómico y proteómico cuantitativo dl cáncer colorrectal y enfermedades crónicas negativamente relacionadas para su diagnóstico temprano. Entidad Financiadora: AES-ISCIII. Investigador Principal: Rodrigo Barderas. Duración: 2018-2021. Cuantía: 89000 € + Técnico FPII. PI17CIII/00045.
  • PROYECTO: Disfunción de la barrera epitelial y marcadores específicos: hacia conceptos y metodologías emergentes. Entidad Financiadora: MINECO. Investigador Principal: Rodrigo Barderas y Mayte Villalba. Duración: 2015-2017. Cuantía: 140.000 € + costes indirectos. SAF2014-53209-R.
  • PROYECTO: Plataforma en Red de Recursos Biomoleculares y Bioinformáticos (Proteored ISCIII). Entidad Financiadora: ISCIII. Investigador Asociado al Nodo del CIB: Investigador Principal: Ignacio Casal. 2014-2017
  • PROYECTO: ASMA, REACCIONES ADVERSAS Y ALÉRGICAS. Redes Temáticas de Investigación Cooperativa en Salud (ARADyAL). Entidad Financiadora: Ministerio de Economía y competitividad. ISCIII RD16/0006/0014. Investigador Principal: María José Torres. Duración: 2017-2020. Investigador en Grupo UCM.
     
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Structural variation analysis of 6,500 whole genome sequences in amyotrophic lateral sclerosis

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Gargini R*, Segura-Collar B*, Sánchez-Gómez P. (* Co-1st author) (2019) Novel Functions of the Neurodegenerative-Related Gene Tau in Cancer. Front Aging Neurosci. 11:231. PMID: 31551755 doi: 10.3389/fnagi.2019.00231

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Zarich N, Oliva JL, Martínez N, Jorge R, Ballester A, Gutiérrez-Eisman S, García-Vargas S, Rojas JM. Grb2 is a negative modulator of the intrinsic Ras-GEF activity of hSos1. Molecular Biology of the Cell (2006) 17-8, pp.3591-3597.PMCID: PMC1525251 doi:10.1091/mbc.E05-12-1104

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Magnetic microbeads-based amperometric immunoplatform for the rapid and sensitive detection of N6-methyladenosine to assist in metastatic cancer cells discrimination

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SOS GEFs in health and disease

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Thyroid hormone increases bulk histones expression by enhancing translational efficiency

Thyroid hormone increases bulk histones expression by enhancing translational efficiency. Zambrano A, García-Carpizo V, Villamuera R, Aranda A. Mol Endocrinol. 2015 Jan;29(1):68-75. doi: 10.1210/me.2014-1235. PMID: 25422881; PMCID: PMC5414774.

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Epidemiological bases and molecular mechanisms linking obesity, diabetes, and cancer

Gutiérrez-Salmerón M, Chocarro-Calvo A, García-Martínez JM, de la Vieja A, García-Jiménez C. Epidemiological bases and molecular mechanisms linking obesity, diabetes, and cancer. Endocrinol Diabetes Nutr. 2017 Feb; 64(2):109-117. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28440775) doi:10.1016/j.endinu.2016.10.005

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Salivary lactoferrin as biomarker for Alzheimer's disease: Brain-immunity interactions

Bermejo-Pareja F, Del Ser T, Valentí M, de la Fuente M, Bartolome F, Carro E. Salivary lactoferrin as biomarker for Alzheimer's disease: Brain-immunity interactions. Alzheimers Dement. 2020 Aug;16(8):1196-1204. doi: 10.1002/alz.12107.

DOI

Ocoxin Modulates Cancer Stem Cells and M2 Macrophage Polarization in Glioblastoma

Hernández SanMiguel, E.; Gargini, R.; Cejalvo, T., Segura-Collar B, Núñez-Hervada P, Hortigüela R, Sepúlveda-Sánchez JM, Hernández-Laín A, Pérez-Núñez A, Sanz E, Sánchez Gómez, P. (2019) Ocoxin Modulates Cancer Stem Cells and M2 Macrophage Polarization in Glioblastoma. Oxid.Med.Cell. Longev. pp.9719730. PMID: 31467641. doi: 10.1155/2019/9719730

DOI

Impact of environmental neurotoxic: current methods and usefulness of human stem cells

Rosca, A.; Coronel, R.; Moreno, M.; González, R.; Oniga, A.; Martín, A.; López, V.; González, M.C.; Liste, I. (2020). Impact of environmental neurotoxic: current methods and usefulness of human stem cells. Heliyon. 6, e05773. doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e05773.

DOI

Genomic Characterization of Host Factors Related to SARS-CoV-2 Infection in People with Dementia and Control Populations: The GR@ACE/DEGESCO Study

de Rojas I, Hernández I, Montrreal L, Quintela I, Calero M, Royo JL, Huerto Vilas R, González-Pérez A, Franco-Macías E, Macías J, Menéndez-González M, Frank-García A, Diez-Fairen M, Lage C, García-Madrona S, Aguilera N, García-González P, Puerta R, Sotolongo-Grau O, Alonso-Lana S, Rábano A, Arias Pastor A, Pastor AB, Corma-Gómez A, Martín Montes A, Martínez Rodríguez C, Buiza-Rueda D, Periñán MT, Rodriguez-Rodriguez E, Alvarez I, Rosas Allende I, Pineda JA, Bernal Sánchez-Arjona M, Fernández-Fuertes M, Mendoza S, Del Ser T, Gr Ace/Degesco Consortium, Garcia-Ribas G, Sánchez-Juan P, Pastor P, Bullido MJ, Álvarez V, Real LM, Mir P, Piñol-Ripoll G, García-Alberca JM, Medina M, Orellana A, Butler CR, Marquié M, Sáez ME, Carracedo Á, Tárraga L, Boada M, Ruiz A. Genomic Characterization of Host Factors Related to SARS-CoV-2 Infection in People with Dementia and Control Populations: The GR@ACE/DEGESCO Study. J Pers Med. 2021 11(12):1318. doi: 10.3390/jpm11121318.

DOI

Impact of environmental neurotoxic: current methods and usefulness of human stem cells

Rosca A, Coronel R, Moreno M, Gonzalez R, Oniga A, Martin A, et al. Impact of environmental neurotoxic: current methods and usefulness of human stem cells. Heliyon. 2020,6(12):e05773. Q1

Bringing to Light the Importance of the miRNA Methylome in Colorectal Cancer Prognosis Through Electrochemical Bioplatforms

Povedano E, Ruiz-Valdepeñas Montiel V, Sebuyoya R, Torrente-Rodríguez RM, Garranzo-Asensio M, Montero-Calle A, Pingarrón JM, Barderas R, Bartosik M, Campuzano S. Bringing to Light the Importance of the miRNA Methylome in Colorectal Cancer Prognosis Through Electrochemical Bioplatforms. Analytical Chemistry 2024;96:4580

DOI

Minilungs from Human Embryonic Stem Cells to Study the Interaction of Streptococcus pneumoniae with the Respiratory Tract

Sempere J, Rossi SA, Chamorro-Herrero I, González-Camacho F, de Lucas MP, Rojas-Cabañeros JM, Taborda CP, Zaragoza O, Yuste J & Zambrano A. Minilungs from Human Embryonic Stem Cells to Study the Interaction of Streptococcus pneumoniae with the Respiratory Tract. Microbiology Spectrum. 2022; 10(3):e00453-22. doi: 10.1128/spectrum.00453-22

DOI

The thyroid hormone receptor β induces DNA damage and premature senescence

The thyroid hormone receptor β induces DNA damage and premature senescence. Zambrano A, García-Carpizo V, Gallardo ME, Villamuera R, Gómez-Ferrería MA, Pascual A, Buisine N, Sachs LM, Garesse R, Aranda A. J Cell Biol. 2014 Jan 6;204(1):129-46. doi: 10.1083/jcb.201305084. PMID: 24395638; PMCID: PMC3882795.

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From obesity to diabetes and cancer: epidemiological links and role of therapies

García-Jiménez C, Gutiérrez-Salmerón M, Chocarro-Calvo A, García-Martínez JM, Castaño A, De la Vieja A. From obesity to diabetes and cancer: epidemiological links and role of therapies. Br J Cancer. 2016 Mar 29; 114(7):716-22. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26908326) doi: 10.1038/bjc.2016.37

PUBMED DOI

Aquaporin 5 in Alzheimer's disease: a link between oral and brain pathology?

Municio C, Carro E. Aquaporin 5 in Alzheimer's disease: a link between oral and brain pathology? Neural Regen Res. 2023 Jul;18(7):1491-1492. doi: 10.4103/1673-5374.361545.

DOI

The Netrin-4/ Neogenin-1 axis promotes neuroblastoma cell survival and migration

Villanueva AA, Falcón P, Espinoza N, R LS, Milla LA, Hernández-SanMiguel E, Torres VA, Sanchez-Gomez P, Palma V. (2017) The Netrin-4/ Neogenin-1 axis promotes neuroblastoma cell survival and migration. Oncotarget 8(6):9767-9782. PMID: 28038459 doi: 18632/oncotarget.14213

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Analysis of Benzalkonium Chloride Resistance and Potential Virulence of Listeria monocytogenes Isolates Obtained from Different Stages of a Poultry Production Chain in Spain

Lopez-Alonso V, Ortiz S, Corujo A, Martinez-Suarez JV. Analysis of Benzalkonium Chloride Resistance and Potential Virulence of Listeria monocytogenes Isolates Obtained from Different Stages of a Poultry Production Chain in Spain. J Food Prot. 2020,83(3):443-51. Q2

Physiological and pathological effects of amyloid-β species in neural stem cell biology

Bernabeu-Zornoza, A.; Coronel, R.; Palmer, C.; Monteagudo, M.; Zambrano, A.; Liste, I. (2019). Physiological and pathological effects of amyloid-β species in neural stem cell biology. Neural Regen Res. 14, 2035-2042. doi: 10.4103/1673-5374.262571.

DOI

null

Leoni SG, Sastre-Perona A, De la Vieja A*, Santisteban P*. Selenium Increases Thyroid-Stimulating Hormone-Induced Sodium/Iodide Symporter Expression Through Thioredoxin/Apurinic/Apyrimidinic Endonuclease 1-Dependent Regulation of Paired Box 8 Binding Activity. Antioxid Redox Signal. 2016 May 20; 24(15):855-66. (*co-corresponding authors) (IF: 6,337)

PUBMED DOI

Content with Investigacion Proteómica Funcional .

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El objetivo principal de la Unidad de PROTEÓMICA FUNCIONAL consiste en la identificación de biomarcadores de las enfermedades crónicas más prevalentes utilizando herramientas proteómicas de última generación. Para ello utilizamos técnicas basadas en espectrometría de masas y microarrays de anticuerpos para identificar proteínas alteradas durante la formación y progresión de dichas enfermedades, así como microarrays de proteínas y fagos para analizar la respuesta humoral que tiene lugar en dichos pacientes e identificar autoanticuerpos como biomarcadores específicos de dichas enfermedades. Asimismo, buscamos desarrollar e implementar nuevos métodos que permitan el diagnóstico temprano de dichas patologías.     Nuestro foco de estudio es el cáncer de colon y enfermedades crónicas relacionadas negativamente. Una vez identificadas las moléculas alteradas buscamos entender mediante ensayos funcionales cómo dichas alteraciones afectan a nivel molecular durante la formación y progresión de dichas patologías con el fin de identificar nuevas dianas terapéuticas que permitan actuar contra ellas.     Las principales contribuciones científicas del Grupo de investigación están enmarcadas en el campo de la Proteómica, Cáncer e Inmunología, contribuyendo en los últimos años a la identificación de proteínas y autoanticuerpos específicos de cáncer colorrectal, y al desarrollo de inmunoensayos que permitan un diagnóstico temprano de la patología.
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