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Investigación

Regeneración Neural

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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Noticias sobre el grupo:

Sesiones Comunicativas del grupo:

Comunicaciones a Congresos:

  • Mateos-Martínez, P., et al. (2023). Studying the cellular and molecular evolution of familiar Alzheimer's disease using human cerebral organoids. 11th IBRO World Congress of Neuroscience. International Brain Research Organization. Granada. España.
  • Zapata, V., et al. (2023). Effects of polystyrene nanoplastics on the biology of human neural stem cells and human cerebral organoids. 11th IBRO World Congress of Neuroscience. International Brain Research Organization. Granada. España.
  • González-Sastre, R., et al. (2023). Highly efficient generation of human cerebral organoids bypassing embryoid body stage. 11th IBRO World Congress of Neuroscience. International Brain Research Organization. Granada. España.
  • Rosca, A., et al. (2023). Neurodevelopmental effects of cypermethrin in human neural stem cells. 11th IBRO World Congress of Neuroscience. International Brain Research Organization. Granada. España.
  • Coronel, R., et al. (2023). RNA-seq analysis reveals the implication of amyloid precursor protein (APP) in cell fate specification of human neural stem cells by several signaling pathways. 11th IBRO World Congress of Neuroscience. International Brain Research Organization. Granada. España.
  • González-Sastre, R., et al. (2023). Single- cell sequencing workflow to study cellular composition and cell type specific expression profiles of human cerebral organoids. 11th IBRO World Congress of Neuroscience. International Brain Research Organization. Granada. España.
  • Coronel, R., et al. (2021). Amyloid precursor protein (APP) regulates cell fate specification in human neural stem cells. 19th Nacional Meeting of Spanish Society of Neuroscience. Sociedad Española de Neurociencia. Lérida. España.
  • González-Sastre, R., et al. (2021). Improving the efficiency of human brain organoid generation from pluripotent stem cells. 19th Nacional Meeting of Spanish Society of Neuroscience. Sociedad Española de Neurociencia. Lérida. España.
  • Bernabeu-Zornoza, A., et al. (2021). Proliferate rate and neurogenesis in human neural strem cells are increased by Aβ40 peptide on human neural stem cells. 19th Nacional Meeting of Spanish Society of Neuroscience. Sociedad Española de Neurociencia. Lérida. España.
  • González-Sastre, R., et al. (2021). Gene expression pattern of hNS1 human neural stem cells in differentiation to applications in neuroscience. 19th Nacional Meeting of Spanish Society of Neuroscience. Sociedad Española de Neurociencia. Lérida. España.
  • Rosca, A., et al. (2021). Effects of chlorpyrifos on cell death and cellular phenotypic specification of human stem cells. 19th Nacional Meeting of Spanish Society of Neuroscience. Sociedad Española de Neurociencia. Lérida. España.
  • Coronel, R., et al. (2021). Role of amyloid precursor protein (APP) in the cell fate specification of human neural stem cells. ESGCT Collaborative Virtual Congress. European Society of Gene y Cell Therapy.
  • Rosca, A., et al. (2021). Effects of chlorpyrifos on stem cell biology: Cell death and phenotypic specification. ESGCT Collaborative Virtual Congress. European Society of Gene y Cell Therapy.
  • González-Sastre, R., et al. (2021). Improving the generation of human brain organoids from pluripotent stem cells. ESGCT Collaborative Virtual Congress. European Society of Gene y Cell Therapy.
  • Coronel, R., et al. (2019). Physiological functions of amyloid precursor protein (APP) in human neural stem cells. 18th Nacional Meeting of Spanish Society of Neuroscience. Sociedad Española de Neurociencia. Santiago de Compostela. España. 
  • Rosca, A., et al. (2019). Effects of chlorpyrifos on cell death and cellular phenotypic specification of human neural stem cells. 18th Nacional Meeting of Spanish Society of Neuroscience. Sociedad Española de Neurociencia. Santiago de Compostela. España.
  • Palmer, C., et al. (2019). p27Kip1 deficiency decreases early dopaminergic neuron development. 18th Nacional Meeting of Spanish Society of Neuroscience. Sociedad Española de Neurociencia. Santiago de Compostela. España.
  • Bernabeu-Zornoza, A., et al. (2019). Aβ40 and Aβ42 effects on the differentiation of human neural stem cells. 18th Nacional Meeting of Spanish Society of Neuroscience. Sociedad Española de Neurociencia. Santiago de Compostela. España

Miembros colaboradores:

  • Victoria López Alonso. Unidad de Biología Computacional. Científico Titular de OPIs. Instituto de Salud Carlos III. Código ORCID: 0000-0001-8129-8352
  • Laura Maeso Cuesta. Unidad de Biología Computacional. Técnico de Laboratorio (Contrato PEJ-2021-TL/BMD-21001). Instituto de Salud Carlos III. Código ORCID: 0009-0007-7453-2551
  • Viviana Stephanie Costa Gagosian. Investigadora Predoctoral (Estancia de Colaboración Internacional). Instituto Carlos Chagas ICC/FIOCRUZ (Brasil) 
  • Marta Ines Gallego Sanz. Unidad de Histología. UCCT. Instituto de Salud Carlos III
  • Berta Anta Felez. Unidad de Biología Celular. UFIEC. Instituto de Salud Carlos III
  • Rodrigo Barderas Manchado. Unidad de Proteómica Funcional. UFIEC. Instituto de Salud Carlos III
  • Eva Cano López. Unidad de Neuroinflamación. UFIEC. Instituto de Salud Carlos III
  • Eva Carro Díaz. Unidad de Neurobiología del Alzheimer. UFIEC. Instituto de Salud Carlos III
  • Alfonso Luque Jimenez. Unidad de Endotelio Funcional. UFIEC. Instituto de Salud Carlos III
  • Mª Carmen González Caballero. Centro Nacional de Sanidad Ambiental. Instituto de Salud Carlos III
  • Víctor Briz Herrezuelo. Centro Nacional de Sanidad Ambiental. Instituto de Salud Carlos III
  • Victoria Ramos González. Unidad de Investigación en Telemedicina y Salud Digital. Instituto de Salud Carlos III
  • Ana Vázquez González. Centro Nacional de Microbiología. Instituto de Salud Carlos III

Antiguos miembros:

  • Charlotte Palmer. PhD. 
  • Adela Bernabeu Zornoza. PhD. Código ORCID: 0000-0001-6238-1791
  • Andreea Stefania Rosca Rosca. PhD. Código ORCID: 0000-0002-6238-1844

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