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Investigación

Neuro-Inflamación

Líneas de investigación

Contenidos con Investigacion Proteómica Funcional .

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

Contenidos con Investigacion Proteómica Funcional .

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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Validation of a novel and accurate ApoE4 assay for automated chemistry analyzers

Veiga S, Rodríguez-Martín A, Garcia-Ribas G, Arribas I, Menacho-Román M, Calero M. Validation of a novel and accurate ApoE4 assay for automated chemistry analyzers. Sci Rep. 2020 10(1):2138. doi: 10.1038/s41598-020-58841-7.

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Advances in Alzheimer’s Disease Research: Human Cerebral Organoids

Mateos P., González R., Coronel R., Rosca A, Martín S., Bernabeu A, López-Alonso V and Liste I. Advances in Alzheimer’s Disease Research: Human Cerebral Organoids. American Journal of Biomedical Science & Research. 2023; 715:719.

Multiomics Profiling of Alzheimer’s Disease Serum for the Identification of Autoantibody Biomarkers

San Segundo-Acosta P, Montero-Calle A, Jernbom-Falk A, Alonso-Navarro M, Pin E, Andersson E, Hellström C, Sánchez-Martínez M, Rábano A, Solís-Fernández G, Peláez-García A, Martínez-Useros J, Fernández-Aceñero MJ, Månberg A, Nilsson P, Barderas R. Multiomics Profiling of Alzheimer’s Disease Serum for the Identification of Autoantibody Biomarkers. Journal of Proteome Research 2021 20 (11), 5115-5130.

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Kynurenic Acid Levels are Increased in the CSF of Alzheimer's Disease Patients

González-Sánchez M, Jiménez J, Narváez A, Antequera D, Llamas-Velasco S, Martín AH, Arjona JAM, Munain AL, Bisa AL, Marco MP, Rodríguez-Núñez M, Pérez-Martínez DA, Villarejo-Galende A, Bartolome F, Domínguez E, Carro E. Kynurenic Acid Levels are Increased in the CSF of Alzheimer's Disease Patients. Biomolecules. 2020 Apr 8;10(4):571. doi: 10.3390/biom10040571.

DOI

EGFR-dependent mechanisms in glioblastoma: towards a better therapeutic strategy

Zahonero C and Sánchez-Gómez P. (2014) EGFR-dependent mechanisms in glioblastoma: towards a better therapeutic strategy. Cel. Mol. Life Sci. 71 (18): 3465-88. PMID: 24671641 doi: 10.1007/s00018-014-1608-1

DOI

Working Group on Disorders Related to Iodine Deficiency and Thyroid Dysfunction of the Spanish Society of Endocrinology and Nutrition. Iodine supplementation during pregnancy and lactation. Position statement of the working group on disorders related to iodine deficiency and thyroid dysfunction of the Spanish Society of Endocrinology and Nutrition

Donnay S, Arena J, Lucas A, Velasco I, Ares S; Working Group on Disorders Related to Iodine Deficiency and Thyroid Dysfunction of the Spanish Society of Endocrinology and Nutrition.. Iodine supplementation during pregnancy and lactation. Position statement of the working group on disorders related to iodine deficiency and thyroid dysfunction of the Spanish Society of Endocrinology and Nutrition. Endocrinol Nutr. 2014 Jan; 61(1):27-34. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24035326) doi:10.1016/j.endonu.2013.05.004

PUBMED DOI

Treatment of Parkinson’s disease using human stem cells

Palmer, C.; Coronel, R.; Liste, I. (2016). Treatment of Parkinson’s disease using human stem cells. J Stem Cell Res Med. 1, 71-77. doi: 10.15761/JSCRM.1000113.

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Spanish CJD Surveillance Group. Human prion disease surveillance in Spain, 1993-2018: an overview

De Pedro-Cuesta J, Almazán-Isla J, Tejedor-Romero L, Ruiz-Tovar M, Avellanal F, Rábano A, Calero M, García López FJ; Spanish CJD Surveillance Group. Human prion disease surveillance in Spain, 1993-2018: an overview. Prion. 2021. 15(1):94-106. doi: 10.1080/19336896.2021.1933873.

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Human neural stem cells in developmental neurotoxicology: Current scenario and future prospects. Alternative Methods in Neurotoxicology

Rosca A., Coronel R., López-Alonso V, Liste I, González-Caballero M. Carmen. Human neural stem cells in developmental neurotoxicology: Current scenario and future prospects. Alternative Methods in Neurotoxicology. Advances in Neurotoxicology. 2023; 197:226.

In-depth quantitative proteomics analysis revealed C1GALT1 depletion in ECC-1 cells mimics an aggressive endometrial cancer phenotype observed in cancer patients with low C1GALT1 expression

Montero-Calle A, López-Janeiro Á, Mendes ML, Perez-Hernandez D, Echevarría I, Ruz-Caracuel I, Heredia-Soto V, Mendiola M, Hardisson D, Argüeso P, Peláez-García A, Guzman-Aranguez A, Barderas R. In-depth quantitative proteomics analysis revealed C1GALT1 depletion in ECC-1 cells mimics an aggressive endometrial cancer phenotype observed in cancer patients with low C1GALT1 expression. Cell Oncol. 46, 697–715 (2023).

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Annexin A5 prevents amyloid-β-induced toxicity in choroid plexus: implication for Alzheimer's disease

Bartolome F, Krzyzanowska A, de la Cueva M, Pascual C, Antequera D, Spuch C, Villarejo-Galende A, Rabano A, Fortea J, Alcolea D, Lleo A, Ferrer I, Hardy J, Abramov AY, Carro E. Annexin A5 prevents amyloid-β-induced toxicity in choroid plexus: implication for Alzheimer's disease. Sci Rep. 2020 Jun 10;10(1):9391. doi: 10.1038/s41598-020-66177-5.

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A new link between diabetes and cancer: enhanced Wnt/beta-catening signaling by high glucose

García-Jiménez C, Garcia-Martinez JM, Chocarro-Calvo A, and De la Vieja A. A new link between diabetes and cancer: enhanced Wnt/beta-catening signaling by high glucose. Journal of Molecular Endocrinology 2014 52(1): R51-R66. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24049067) doi: 10.1530/JME-13-0152

PUBMED DOI

DYRK1A destabilizes EGFR and reduces EGFR-dependent glioblastoma growth

Pozo Zahonero, Fernández P, Liñares JM, Ayuso A, Hagiwara M, Pérez A, Ricoy JR, Hernández-Laín A, Sepúlveda JM, Sánchez-Gómez P. (2013) Inhibition of DYRK1A destabilizes EGFR and reduces EGFR-dependent glioblastoma growth. J. Clin. Invest. 123(6):2475-87. PMID: 23635774 doi: 10.1172/JCI63623

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Genetic Diversity, Antimicrobial Resistance and Survival upon Manure Storage of Campylobacter jejuni Isolated from Dairy Cattle Farms in the Cantabric Coast of Spain

Varsaki, A.; Ortiz, S.; Santorum, P.; López, P.; López-Alonso, V.; Martínez-Suárez, J.V. Genetic Diversity, Antimicrobial Resistance and Survival upon Manure Storage of Campylobacter jejuni Isolated from Dairy Cattle Farms in the Cantabric Coast of Spain. Zoonotic Dis. 2022, 2, 82–94

Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative. Long runs of homozygosity are associated with Alzheimer's disease

Moreno-Grau S, Fernández MV, de Rojas I, Garcia-González P, Hernández I, Farias F, Budde JP, Quintela I, Madrid L, González-Pérez A, Montrreal L, Alarcón-Martín E, Alegret M, Maroñas O, Pineda JA, Macías J; GR@ACE study group; DEGESCO consortium, Marquié M, Valero S, Benaque A, Clarimón J, Bullido MJ, García-Ribas G, Pástor P, Sánchez-Juan P, Álvarez V, Piñol-Ripoll G, García-Alberca JM, Royo JL, Franco-Macías E, Mir P, Calero M, Medina M, Rábano A, Ávila J, Antúnez C, Real LM, Orellana A, Carracedo Á, Sáez ME, Tárraga L, Boada M, Cruchaga C, Ruiz A; Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative. Long runs of homozygosity are associated with Alzheimer's disease. Transl Psychiatry. 2021 11(1):142. doi: 10.1038/s41398-020-01145-1.

DOI

Endothelial-specific deficiency of megalin in the brain protects mice against high-fat diet challenge

Bartolome F, Antequera D, de la Cueva M, Rubio-Fernandez M, Castro N, Pascual C, Camins A, Carro E. Endothelial-specific deficiency of megalin in the brain protects mice against high-fat diet challenge. J Neuroinflammation. 2020 Jan 14;17(1):22. doi: 10.1186/s12974-020-1702-2.

DOI

Pursuing precision in medicine and nutrition: the rise of electrochemical biosensing at the molecular level

Campuzano S, Barderas R, Moreno-Casbas MT, Almeida A. Pursuing precision in medicine and nutrition: the rise of electrochemical biosensing at the molecular level. Anal Bioanal Chem 416, 2151–2172 (2024)

DOI

Glucose-Induced b-Catenin Acetylation Enhances Wnt Signaling in Cancer

Chocarro-Calvo A, Garcia-Martinez JM, Ardila-González S, De la Vieja A and García-Jiménez C*. Glucose-Induced b-Catenin Acetylation Enhances Wnt Signaling in Cancer. Molecular Cell 2013 49(3):474-486. PMID: 23273980. doi: 10.1016/j.molcel.2012.11.022

DOI

Experimental Radiation System for Effects Assessment in Biological in Vitro and in Vivo Models

V. Ramos, P. Marina, M. Torres-Ruiz, O. J. Suárez, V. López, I. Liste, M. de Alba. "Experimental Radiation System for Effects Assessment in Biological in Vitro and in Vivo Models," 2021 Photonics & Electromagnetics Research Symposium (PIERS), 2021, pp. 2800-2807, doi: 10.1109/PIERS53385.2021.9695112

DOI

TREM2 expression in the brain and biological fluids in prion diseases

Diaz-Lucena D, Kruse N, Thüne K, Schmitz M, Villar-Piqué A, da Cunha JEG, Hermann P, López-Pérez Ó, Andrés-Benito P, Ladogana A, Calero M, Vidal E, Riggert J, Pineau H, Sim V, Zetterberg H, Blennow K, Del Río JA, Marín-Moreno A, Espinosa JC, Torres JM, Sánchez-Valle R, Mollenhauer B, Ferrer I, Zerr I, Llorens F. TREM2 expression in the brain and biological fluids in prion diseases. Acta Neuropathol. 2021 141(6):841-859. doi: 10.1007/s00401-021-02296-1.

DOI

Contenidos con Investigacion Proteómica Funcional .

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Información adicional

La inmunidad innata es la primera línea de defensa contra patógenos invasores y en respuesta a los antígenos asociados a daño celular. En el cerebro, esta primera línea de defensa incluye las membranas meníngeas y los plexos coroideos, que actúan como barreras físicas pobladas por células mieloides. Para entender cómo el sistema nervioso central (SNC) responde al daño, se requiere un mejor conocimiento del papel y origen de las diferentes células mieloides cerebrales implicadas: microglia, monocitos periféricos, macrófagos y células dendríticas cerebrales. Las respuestas producidas por los macrófagos cerebrales, las células microgliales, es de gran interés en la búsqueda de nuevas estrategias farmacológicas. Nuestros esfuerzos se centran en:

  • Descripción de las células mieloides cerebrales y sus firmas moleculares en distintos procesos neuroinflamatorios.
  • Estudio de las bases moleculares y celulares del proceso neuroinflamatorio, que puedan ser traducida en enfoques inmunoterapéuticos y de diseño de plataformas de cribado de nuevos fármacos. El desarrollo de plataformas celulares y moleculares específicos de cada tipo celular implicado en la inflamación del SNC y cómo suministrar estas drogas a este sistema inmunoprivilegiado, sigue siendo uno de los retos en el campo.