Los puntos cuánticos permiten cuantificar proteínas deslocalizadas dentro de las células para detectar señales patológicas de ELA
26.05.2026
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Imagen: Patricia Bondía. |
- Una nueva estrategia permite identificar proteínas mal localizadas en células de pacientes de esclerosis lateral amiotrófica (ELA).
- La técnica combina nanotecnología y citometría de flujo para detectar biomarcadores con rapidez, algo fundamental en la práctica clínica.
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Madrid, 26 de mayo, 2026. El cambio de localización de algunas proteínas dentro de las células es una señal característica de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). En condiciones normales, ciertas proteínas cumplen su función dentro del núcleo celular; sin embargo, en pacientes con ELA algunas de ellas se acumulan en el citoplasma, reduciéndose su número en el núcleo celular. Para cuantificar estas proteínas se pueden utilizar marcadores fluorescentes, que iluminan las proteínas independientemente de dónde se encuentren dentro de la célula. Para poder detectar la deslocalización, es necesario utilizar la microscopía de fluorescencia, que permite ver la ubicación exacta de dichas proteínas en células individuales. Mientras que esta técnica es fiable para analizar células individuales, no es la más adecuada para analizar muchas células de distintos pacientes, algo fundamental la práctica clínica.
Un equipo de investigadoras de IMDEA Nanociencia, liderado por Valle Palomo, ha desarrollado una estrategia que permite detectar rápidamente esta deslocalización de proteínas utilizando equipamiento habitual en la clínica, como posible biomarcador de Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA). La estrategia está basada en puntos cuánticos, nanopartículas que pueden emitir en distintos colores y cuya señal es muy estable. Al utilizar puntos cuánticos unidos a anticuerpos o biomoléculas que reconocen proteínas específicas, el equipo consiguió detectar y cuantificar varias proteínas en las células investigadas —linfocitos preservados, derivados de pacientes con ELA. La gran diferencia de este método frente al uso de marcadores fluorescentes tradicionales consiste en que los puntos cuánticos no penetran en el núcleo celular de los linfocitos, marcándose sólo las proteínas presentes en el citoplasma. Aprovechando este fenómeno, las investigadoras pudieron medir de una manera rápida y eficiente la deslocalización de la proteína TDP-43 fuera del núcleo celular. La deslocalización de esta proteína es uno de los marcadores más relevantes de la ELA, y además pudieron analizar simultáneamente otras tres proteínas con cuatro colores distintos de puntos cuánticos. Los resultados muestran que las células de pacientes presentan niveles significativamente mayores de TDP-43 fuera del núcleo que las de individuos sanos.
Además de analizar células en cultivo, el equipo comprobó la técnica en tejido cerebral de ratón en colaboración con el Centro de Neurociencias Cajal (CSIC). Los experimentos confirmaron que los puntos cuánticos se mantienen fuera del núcleo celular, y sugieren que la estrategia podría utilizarse para identificar de forma rápida agregados patológicos de proteínas relevantes en el estudio de enfermedades neurodegenerativas.
La posibilidad de medir proteínas solo en una parte concreta de la célula representa un avance clave, y tiene aplicación directa en la técnica más utilizada en hospitales para analizar las células de la sangre: la citometría de flujo. A diferencia de la microscopía, con la citometría no se visualiza la célula, sino únicamente la intensidad de fluorescencia que emite, y por ello no es posible saber si la señal proviene del núcleo o del citoplasma. La estrategia basada en puntos cuánticos de la investigadora Valle Palomo es clave en este sentido. Como estas nanopartículas no penetran en el núcleo en los linfocitos, la fluorescencia detectada por citometría refleja únicamente la cantidad de proteína presente en el citoplasma. Gracias al proyecto CaixaImpulse, financiado por la Fundación ‘La Caixa’, y en colaboración con el Instituto de Investigación del Hospital Clínico San Carlos, las investigadoras han analizado las células de pacientes de ELA, obtenidas a través de un análisis de sangre convencional.
El desarrollo de esta técnica no ha estado exento de retos, ya que la cantidad de proteína y la permeabilidad de las células a los puntos cuánticos varía entre individuos. Para solucionarlo, el equipo diseñó un método de normalización que permite comparar las muestras de manera fiable. Hasta ahora han analizado células de cinco pacientes y planean ampliar el estudio para poder validarlo clínicamente. Los resultados están demostrando un claro potencial de la técnica como herramienta de cribado rápido.
Según Valle Palomo, autora principal del estudio, este enfoque abre nuevas posibilidades para estudiar la biología de la enfermedad: “Los puntos cuánticos actúan como un chivato de la deslocalización de la proteína, y nos permiten detectar proteínas fuera del núcleo con citometría de flujo, una técnica muy rápida y de alto rendimiento que normalmente no ofrece información espacial”. En experimentos comparativos, cuando se utilizaban fluoróforos convencionales no se observaban diferencias entre células sanas y de pacientes, porque todas las proteínas quedaban marcadas sin distinguir su ubicación. Con puntos cuánticos, en cambio, la señal procede solo del citoplasma y las diferencias se vuelven evidentes.
Los resultados se han publicado en la revista ACS Sensors y forman parte de un proyecto que combina nanotecnología, biomedicina y diagnóstico. El trabajo es fruto de la colaboración entre investigadoras en IMDEA Nanociencia, el Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Clínico San Carlos, el Centro de Neurociencias Cajal-CSIC, y el Centro de Investigaciones Biológicas "Margarita Salas"-CSIC y ha sido financiado parcialmente por la Agencia Estatal de Investigación, la Fundación ‘La Caixa’, y la acreditación Excelencia Severo Ochoa a IMDEA Nanociencia.
Palabras clave: puntos cuánticos, esclerosis lateral amiotrófica, ELA, TDP-34, mal localización de proteínas, detección multiplexada de proteínas.
Glosario:
- Esclerosis lateral amiotrófica (ELA): Enfermedad del sistema nervioso que afecta a las neuronas del cerebro y la médula espinal. Se origina cuando las células del sistema nervioso se degeneran progresivamente, provocando parálisis muscular. Se desconoce la causa exacta, y en un pequeño número de casos (5 %) es hereditaria.
- Citometría de flujo: es una técnica de laboratorio avanzada que analiza, cuantifica y clasifica células o partículas individuales (como sangre, médula ósea o células tumorales) en suspensión líquida. Permite analizar miles de células por segundo y es fundamental para el diagnóstico de leucemias, linfomas y otros estudios de viabilidad celular.
Referencia:
Contacto:
Valle Palomo, PhD
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Biosensors in Neuroscience Group
https://www.nanociencia.imdea.org/biosensorsinneuroscience/home
Oficina de Divulgación y Comunicación en IMDEA Nanociencia
divulgacion.nanociencia [at]imdea.org
Fuente: IMDEA Nanociencia.
El Instituto IMDEA Nanociencia es un centro de investigación interdisciplinar en Madrid dedicado a la exploración de la nanociencia y el desarrollo de aplicaciones de la nanotecnología en relación con industrias innovadoras. IMDEA Nanociencia es un centro de Excelencia Severo Ochoa desde 2017, máximo reconocimiento a la excelencia investigadora a nivel nacional.
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Valle Palomo recibe una beca de innovación sanitaria de CaixaImpulse de la Fundación «la Caixa» https://www.nanociencia.imdea.org/biosensorsinneuroscience/news/item/valle-palomo-receives-a-caixaimpulse-health-innovation-grant-from-the-la-caixa-foundation?category_id=1479