Álvaro Arana: «La ciencia es un trabajo en equipo: la competitividad es menos fructífera que la colaboración»

La colaboración y el trabajo en equipo juegan un papel crítico en una comunidad científica que se quiera sana y pujante, centrada en una generación y transferencia de conocimiento que repercuta en nuestra sociedad. Compartir los avances, poner en común las dudas que surjan y mantener una mentalidad abierta en relación a las compañeras y compañeros son dinámicas realmente beneficiosas para la investigación. Y personas como Álvaro Arana Díaz predican con el ejemplo.    

Doctor cum laude en Biología por la USC, investigador postdoctoral en el Campus Terra y miembro del grupo de investigación ZebraBioRes, su forma de trabajar pone en valor la necesidad de tejer redes de cooperación científica para el enriquecimiento de la investigación y la aceleración de los nuevos descubrimientos. 

Estos valores fueron los que acompañaron en los últimos años a Álvaro Arana en su trayectoria investigadora y profesional, con la mirada puesta en un futuro realmente prometedor pero que ya está dando sus frutos en el presente.

Sus líneas de investigación actuales se centran en temas tan importantes para el conjunto de la sociedad como el estudio de enfermedades raras a través de la edición genética con CRISPR/Cas9 o la conservación de poblaciones de peces salvajes afectadas por el virus de la necrosis nerviosa. 

Hoy hablamos con él de esto y otras cuestiones de gran interés. No duden en dedicarle unos minutos, vale mucho la pena...

-Usted se convirtió en doctor cum laude gracias a su tesis doctoral sobre la generación de un modelo de pez cebra del síndrome de CHARGE. ¿Sobre qué bases se asienta el modelado de animales? ¿Cuáles son los beneficios de esta práctica a nivel científico y social?

-El modelado de animales consiste en la utilización de animales vivos, no humanos, para reproducir características específicas de enfermedades humanas concretas, con el fin de estudiar y comprender sus causas y las alteraciones que producen en los organismos para identificar posibles tratamientos. En este sentido, es muy común la pregunta si realmente es comparable lo que ocurre en un animal y en un humano, o por qué estudiamos estas enfermedades en los animales y no en las personas o métodos alternativos.
Para ser un buen modelo animal en investigación, es crucial que el animal tenga similitudes biológicas con los humanos y pueda reproducir por lo menos parte de la enfermedad en cuestión, que sea fácil de manejar en el laboratorio, y que los resultados obtenidos sean consistentes y reproducibles.

En nuestro caso, trabajamos con el pez cebra como modelo animal de enfermedades genéticas raras. El pez cebra tiene mucho más en común con el ser humano del que la gente acostumbra a pensar. En primer lugar, es un vertebrado, como nosotros, lo que implica que muchos procesos del desarrollo embrionario de los vertebrados son muy similares, y los embriones comparten muchas estructuras anatómicas, órganos y tejidos homólogos. Muchas de estas enfermedades genéticas raras se producen durante el desarrollo embrionario o en tejidos y órganos que se forman en este momento, por lo que los vertebrados son un buen modelo para reproducirlas. Estas enfermedades genéticas están producidas por mutaciones en el ADN, por lo que el animal modelo que utilicemos debe tener ese gen en el que su alteración produce la enfermedad en el ser humano. Por esto, en segundo lugar, el pez cebra tiene una homología del 70% en el ADN, y alrededor del 85 % de los genes que producen enfermedades en humanos están presentes en el pez cebra. De este modo, mediante lo uso de técnicas de edición genética, el pez cebra facilita la creación de modelos precisos para estudiar estas enfermedades humanas.

Se conocen alrededor de 7000 enfermedades raras que afectan al 6-8 % de la población. Aunque son muchas, las enfermedades raras se llaman así porque poca gente las padece. Este número limitado de pacientes hace difícil obtener datos suficientes en ensayos clínicos, por lo que los modelos animales permiten trabajar con un mayor número de individuos, proporcionando así resultados más robustos. Además, probar nuevas terapias en modelos animales antes de los ensayos clínicos reduce los riesgos para los pacientes y permite evaluar la eficacia y seguridad de los tratamientos. Los resultados en modelos animales, como el pez cebra, deben ser validados y transferidos a otros modelos antes de ser aplicados en humanos, asegurando que sean efectivos y seguros.

A diferencia de lo que mucha gente cree, a día de hoy sería imposible prescindir completamente de los estudios en modelos animales a favor de los estudios computacionales. Los enfoques computacionales, útiles para simular procesos biológicos y prever resultados teóricos, dependen de la complejidad e interacción de los sistemas biológicos reales. Los modelos animales son esenciales para proporcionar información detallada y descubrir nuevos aspectos que pueden pasar desapercibidos en los estudios computacionales. Nos permiten estudiar la fisiología, patología y respuesta a tratamientos en un organismo completo, lo que es vital para la validación y comprensión de los resultados computacionales. Ambos enfoques son complementarios y necesarios para garantizar un avance significativo en la investigación biomédica, con el objetivo último de reducir y, en última instancia, eliminar el uso de animales.

-En el mismo ámbito, usted trabajó en el grupo de investigación ZebraBioRes de la USC. ¿Cuál es el enfoque principal del grupo? ¿Qué papel juega este tipo de grupos de investigación en el panorama científico? 

-Nuestro enfoque principal es el uso del pez cebra como modelo para estudiar enfermedades humanas, como el cáncer, a través de genotransplantes, y enfermedades genéticas mediante edición genética con CRISPR/Cas9. También realizamos estudios toxicológicos de compuestos utilizados en la industria textil y el cribaje de nuevos fármacos.

Los grupos de investigación como ZebraBioRes son fundamentales en el avance científico, especialmente en áreas como la medicina traslacional y la biotecnología. El uso de modelos animales como el pez cebra nos permiten estudiar enfermedades humanas de forma ética y con más individuos que los ensayos clínicos, proporcionando datos más robustos sobre la eficacia y seguridad de nuevos tratamientos. Además, en nuestras investigaciones en especies acuáticas, vamos a comenzar también a utilizar el pez cebra para validar resultados de los estudios en lubina y dorada sobre resistencia viral, mejorando así la calidad de vida y la sostenibilidad de estas especies muy importantes en nuestro ecosistema.

ZebraBioRes forma parte del grupo ACUIGEN, que se especializa en la transferencia tecnológica la empresas y administraciones relacionadas con la acuicultura y el medio ambiente. ACUIGEN cuenta con la empresa GENEAQUA, una spin-off de la Universidade de Santiago de Compostela, que ofrece servicios de genética a las empresas acuícolas para mejorar la producción de forma rentable y sostenible. Las líneas de investigación de ACUIGEN incluyen genética evolutiva, análisis citogenética y molecular del genoma, y desarrollo de herramientas genómicas, así como la gestión y conservación de recursos genéticos.

-En entrevistas previas a otros compañeros, se exploró la relevancia del pez cebra como modelo en investigación por su similitud con el genoma humano. ¿Dado que usted disfruta de una remarcable experiencia en este tema, que otras ventajas aporta trabajar con el pez cebra? 

-Además de su similitud genética con el ser humano, el pez cebra ofrece varias ventajas prácticas. Tiene un ciclo de vida corto y una alta tasa de fecundidad, permitiendo estudios de múltiples generaciones en un corto período de tiempo. Sus embriones son transparentes, lo que facilita la observación del desarrollo en tiempo real. El pequeño tamaño tanto del embrión como del adulto permite tener un gran número de individuos en un espacio más reducido que lo de otras especies. Y, además, su cría y mantenimiento es relativamente barata comparada con otros modelos animales, lo que permite realizar estudios a gran escala con un coste menor.

Actualmente, estamos introduciendo el killifish en nuestras investigaciones. El killifish, es una especie de pez pequeño conocido por su corta esperanza de vida de 3-6 meses y por su envejecimiento acelerado. Esta adición nos permitirá ampliar nuestra capacidad para estudiar enfermedades relacionadas con la edad y explorar terapias potenciales en un sistema biológico que envejece rápidamente, complementando así nuestro trabajo con el pez cebra.
 

-Usted también investiga con otras especies de peces. De hecho, uno de sus proyectos actuales tiene como protagonistas a la lubina y a la dorada. ¿Qué hace del pez como animal un modelo en investigación tan utilizado o un objeto de estudio tan valioso? 

-En este caso, la lubina y la dorada no son un modelo, sino que son el objeto de estudio. En esta investigación estamos intentando descubrir la implicación de un gen específico en la resistencia de ciertos individuos al virus de la necrosis nerviosa. Este virus causa mucha mortalidad en las poblaciones salvajes de lubina y dorada, lo que tiene un impacto significativo en la industria pesquera. La identificación de este gen podría permitir el desarrollo de estrategias para la selección de individuos resistentes, contribuyendo así a la conservación de las poblaciones y a la sostenibilidad de la industria pesquera.

-Parte de su trabajo está relacionado con la identificación de genes candidatos, que están potencialmente ligados a diferentes enfermedades. ¿Una vez hallados los resultados, como es el proceso de transferencia de conocimiento al mundo de la medicina humana? 

-Parte de nuestro trabajo, realizada por el grupo de Diego Robledo en Edimburgo, implica la identificación de genes candidatos que potencialmente están relacionados con la resistencia a virus específicos en especies de peces utilizados en acuicultura. Este proceso implica primero la identificación de los genes que pueden jugar un papel crítico en la resistencia al virus, utilizando técnicas avanzadas de secuenciación y análisis bioinformática. Una vez identificados, procedemos a estudiar estos genes en modelos celulares para entender mejor como interactúan con el virus y cuál es el mecanismo que les confiere resistencia. Este tipo de estudios son cruciales para la acuicultura, pero no se pueden transferir directamente al mundo de la medicina humana, ya que están enfocados en enfermedades específicas de peces.

Por otro lado, en los estudios de enfermedades genéticas humanas, trabajamos con genes que ya se sabe que causan la enfermedad en humanos. Utilizamos el pez cebra como modelo para realizar edición genética y estudiar los efectos de las mutaciones de estos genes. Este proceso comienza por establecer un modelo del pez cebra que porta la mutación del gen en cuestión, de modo que reproduzca la enfermedad humana tanto como sea posible. A continuación, estudiamos los procesos biológicos alterados que producen la enfermedad, buscando tratamientos que puedan mitigar los síntomas observados previamente.

Los tratamientos efectivos son probados en el modelo de pez cebra, para evaluar su eficacia y seguridad antes de ser trasladados a los ensayos clínicos en humanos. Este proceso garantiza que los tratamientos tengan una base científica sólida antes de ser probados en humanos, lo que reduce los riesgos y maximiza las posibilidades de éxito en los ensayos clínicos.

-A lo largo de su período formativo, realizó varias estancias fuera de Galicia. Una de ellas tuvo lugar en el instituto i3S de Oporto, donde se centró en técnicas como la hibridación in situ o la inmunohistoquímica. ¿Cuál es la importancia de establecer vías de colaboración entre instituciones científicas internacionales? 

-La colaboración internacional es fundamental para el avance de la ciencia. Permite el intercambio de ideas, técnicas y recursos, enriqueciendo la investigación y acelerando los descubrimientos. Estancias en centros de investigación de prestigio, como el i3S, ofrecen la oportunidad de aprender nuevas técnicas y metodologías, que pueden ser aplicadas y adaptadas a los proyectos propios. Además, estas colaboraciones fomentan la formación de redes de investigación que pueden resultar en proyectos multidisciplinares e innovadores.

Además, algo que no es naif, este tipo de interacciones permiten conocer nuevas culturas y enriquecerse con la historia y la arquitectura locales. Es una oportunidad única para ampliar horizontes, aprender nuevos idiomas y establecer relaciones personales y profesionales que pueden durar toda la vida. Estas experiencias personales son tan valiosas como las académicas, pues contribuyen a formar una perspectiva global y multicultural que es esencial en el mundo interconectado de hoy en día. Conocer gente nueva y formar parte de redes internacionales de colaboración abre puertas a futuras oportunidades y fortalece la comunidad científica global.

Estas estancias permiten estar al tanto de si otros grupos están trabajando en lo mismo que tú, saber cómo lo hacen y evitar competir por los mismos resultados. En mi opinión, la competitividad es menos fructífera que la colaboración. Trabajar en colaboración en lugar de en competición fomenta un ambiente más productivo y positivo, donde se comparten recursos y conocimientos para alcanzar objetivos comunes. Esta filosofía de cooperación enriquece la ciencia y acelera el progreso, beneficiando a toda la comunidad científica y, en última instancia, a la sociedad en su conjunto.

-La manipulación genética y la mutación de especies animales vislumbra un futuro muy prometedor para el tratamiento de enfermedades heredadas. ¿Qué consejos les daría a los jóvenes que quieran dedicarse a este ámbito científico? 

-Mi recomendación para los más jóvenes es que sigan su curiosidad y pasión por la ciencia. Es fundamental adquirir una base sólida en biología, genética y técnicas de laboratorio. Buscar oportunidades para participar en proyectos de investigación desde etapas tempranas de su formación, así como realizar estancias en diferentes laboratorios para obtener una perspectiva amplia.

Además, este es un campo que avanza a gran velocidad, por lo que es importante mantenerse al día con los avances científicos, asistir a congresos para informar de tus avances, escuchar los de los demás y resolver tus dudas con los expertos. No tengas miedo de preguntar y aprender de los más experimentados. La ciencia es un trabajo en equipo, y como ya comenté, la colaboración es mucho más fructífera que la competitividad. Mantener una mentalidad abierta, ser persistente y estar dispuesto a trabajar arduamente son ingredientes esenciales para una carrera de éxito en la manipulación genética y la investigación de enfermedades heredadas.

También es importante recordar que, en la ciencia, a veces puede ser frustrante cuando no se obtienen los resultados esperados o cuando los experimentos no salen como deberían por diferentes cuestiones. No obstante, es fundamental no desistir en estos momentos. Cada desafío y percance son parte del proceso de aprendizaje y nos ayudan a crecer cómo científicos. La perseverancia, preguntar a los compañeros y mantener la motivación al máximo son cualidades importantes que te ayudarán a superar esos momentos difíciles y a seguir adelante.