Álvaro Arana: «A ciencia é un traballo en equipo: a competitividade é menos frutífera que a colaboración»

A colaboración e o traballo en equipo xogan un papel crítico nunha comunidade científica que se queira sa e puxante, centrada nunha xeración e transferencia de coñecemento que repercuta positivamente na nosa sociedade. Compartir os avances, poñer en común as dúbidas que xurdan e manter unha mentalidade aberta en relación ás compañeiras e compañeiros son dinámicas realmente beneficiosas para a investigación. E persoas como Álvaro Arana Díaz predican co exemplo.    

Doutor cum laude en Bioloxía pola USC, investigador posdoutoral no Campus Terra e membro do grupo de investigación ZebraBioRes, a súa forma de traballar pon en valor a necesidade de tecer redes de cooperación científica para o enriquecemento da investigación e a aceleración dos novos descubrimentos. 

Estes valores foron os que acompañaron nos últimos anos a Álvaro Arana na súa traxectoria investigadora e profesional, coa mirada posta nun futuro realmente prometedor pero que xa está dando os seus froitos no presente.

As súas liñas de investigación actuais céntranse en temas tan importantes para o conxunto da sociedade como o estudo de enfermidades raras a través da edición xenética con CRISPR/Cas9 ou a conservación de poboacións de peixes salvaxes afectadas polo virus da necrose nerviosa. 

Hoxe falamos con el disto e outras cuestións de gran interese. Non dubiden en dedicarlle uns minutos, paga moito a pena...

-Converteuse en doutor cum laude grazas á súa tese doutoral sobre a xeración dun modelo de peixe cebra do síndrome de CHARGE. Sobre que bases se asenta o modelado de animais? Cales son os beneficios desta práctica a nivel científico e social?

-O modelado de animais consiste na utilización de animais vivos, non humanos, para reproducir características específicas de enfermidades humanas concretas, co fin de estudar e comprender as súas causas e as alteracións que producen nos organismos para identificar posibles tratamentos. Neste sentido, é moi común a pregunta se realmente é comparable o que ocorre nun animal e nun humano, ou por que estudamos estas enfermidades nos animais e non nas persoas ou métodos alternativos.

Para ser un bo modelo animal en investigación, é crucial que o animal teña similitudes biolóxicas cos humanos e poida reproducir polo menos parte da enfermidade en cuestión, que sexa fácil de manexar no laboratorio, e que os resultados obtidos sexan consistentes e reproducibles.

No noso caso, traballamos co peixe cebra como modelo animal de enfermidades xenéticas raras. O peixe cebra ten moito máis en común co ser humano do que a xente acostuma a pensar. En primeiro lugar, é un vertebrado, como nos, o que implica que moitos procesos do desenvolvemento embrionario dos vertebrados son moi similares, e os embrións comparten moitas estruturas anatómicas, órganos e tecidos homólogos. Moitas destas enfermidades xenéticas raras prodúcense durante o desenvolvemento embrionario ou en tecidos e órganos que se forman neste momento, polo que os vertebrados son un bo modelo para reproducilas. Estas enfermidades xenéticas están producidas por mutacións no ADN, polo que o animal modelo que utilicemos debe ter ese xene no que a súa alteración produce a enfermidade no ser humano. Por isto, en segundo lugar, o peixe cebra ten unha homoloxía do 70 % no ADN, e ao redor do 85 % dos xenes que producen enfermidades en humanos están presentes no peixe cebra. Deste xeito, mediante o uso de técnicas de edición xenética, o peixe cebra facilita a creación de modelos precisos para estudar estas enfermidades humanas.

Coñécense ao redor de 7000 enfermidades raras que afectan ao 6-8 % da poboación. Aínda que son moitas, as enfermidades raras chámanselle así porque pouca xente as padece. Este número limitado de pacientes fai difícil obter datos suficientes en ensaios clínicos, polo que os modelos animais permiten traballar cun maior número de individuos, proporcionando así resultados máis robustos. Ademais, probar novas terapias en modelos animais antes dos ensaios clínicos reduce os riscos para os pacientes e permite avaliar a eficacia e seguridade dos tratamentos. Os resultados en modelos animais, como o peixe cebra, deben ser validados e transferidos a outros modelos antes de seren aplicados en humanos, asegurando que sexan efectivos e seguros.

A diferenza do que moita xente cre, a día de hoxe sería imposible prescindir completamente dos estudos en modelos animais a favor dos estudos computacionais. Os enfoques computacionais, útiles para simular procesos biolóxicos e prever resultados teóricos, dependen da complexidade e interacción dos sistemas biolóxicos reais. Os modelos animais son esenciais para proporcionar información detallada e descubrir novos aspectos que poden pasar desapercibidos nos estudos computacionais. Permítennos estudar a fisioloxía, patoloxía e resposta a tratamentos nun organismo completo, o que é vital para a validación e comprensión dos resultados computacionais. Ambos enfoques son complementarios e necesarios para garantir un avance significativo na investigación biomédica, co obxectivo último de reducir e, en última instancia, eliminar o uso de animais.

-No mesmo ámbito, vostede traballou no grupo de investigación ZebraBioRes da USC. Cal é o enfoque principal do grupo? Que papel xoga este tipo de grupos de investigación no panorama científico? 

-O noso enfoque principal é o uso do peixe cebra como modelo para estudar enfermidades humanas, como o cancro, a través de xenotransplantes, e enfermidades xenéticas mediante edición xenética con CRISPR/Cas9. Tamén realizamos estudos toxicolóxicos de compostos utilizados na industria téxtil e o cribado de novos fármacos.

Os grupos de investigación como ZebraBioRes son fundamentais no avance científico, especialmente en áreas como a medicina traslacional e a biotecnoloxía. O uso de modelos animais como o peixe cebra permítenos estudar enfermidades humanas de forma ética e con máis individuos que os ensaios clínicos, proporcionando datos máis robustos sobre a eficacia e seguridade de novos tratamentos. Ademais, nas nosas investigacións en especies acuáticas, imos comezar tamén a utilizar o peixe cebra para validar resultados dos estudos en robaliza e dourada sobre resistencia viral, mellorando así a calidade de vida e a sustentabilidade destas especies moi importantes no noso ecosistema.

ZebraBioRes forma parte do grupo ACUIGEN, que se especializa na transferencia tecnolóxica a empresas e administracións relacionadas coa acuicultura e o medio ambiente. ACUIGEN conta coa empresa GENEAQUA, unha spin-off da Universidade de Santiago de Compostela, que ofrece servizos de xenética ás empresas acuícolas para mellorar a produción de forma rendible e sostible. As liñas de investigación de ACUIGEN inclúen xenética evolutiva, análise citoxenética e molecular do xenoma, e desenvolvemento de ferramentas xenómicas, así como a xestión e conservación de recursos xenéticos.

-En entrevistas previas a outros compañeiros, explorouse a relevancia do peixe cebra como modelo en investigación pola súa similitude co xenoma humano. Dado que vostede goza dunha notable experiencia neste tema, que outras vantaxes aporta traballar co peixe cebra? 

-Ademais da súa similitude xenética co ser humano, o peixe cebra ofrece varias vantaxes prácticas. Ten un ciclo de vida curto e unha alta taxa de fecundidade, permitindo estudos de múltiples xeracións nun curto período de tempo. Os seus embrións son transparentes, o que facilita a observación do desenvolvemento en tempo real. O pequeno tamaño tanto do embrión como do adulto permite ter un gran número de individuos nun espazo máis reducido que o de outras especies. E ademais, a súa cría e manutención é relativamente barata comparada con outros modelos animais, o que permite realizar estudos a gran escala cun custo menor.

Actualmente, estamos a introducir o killifish nas nosas investigacións. O killifish, é unha especie de peixe pequeno coñecido pola súa curta esperanza de vida de 3-6 meses e polo seu envellecemento acelerado. Esta adición permitiranos ampliar a nosa capacidade para estudar enfermidades relacionadas coa idade e explorar terapias potenciais nun sistema biolóxico que envellece rapidamente, complementando así o noso traballo co peixe cebra.
 

-Vostede tamén investiga con outras especies de peixes. De feito, un dos seus proxectos actuais ten coma protagonistas á robaliza e á dourada. Que fai do peixe como animal un modelo en investigación tan utilizado ou un obxecto de estudo tan valioso?

-Neste caso, a robaliza e a dourada non son un modelo, senón que son o obxecto de estudo. Nesta investigación estamos a tentar descubrir a implicación dun xene específico na resistencia de certos individuos ao virus da necrose nerviosa. Este virus causa moita mortalidade nas poboacións salvaxes de robaliza e dourada, o que ten un impacto significativo na industria pesqueira. A identificación deste xene podería permitir o desenvolvemento de estratexias para a selección de individuos resistentes, contribuíndo así á conservación das poboacións e á sustentabilidade da industria pesqueira.

-Parte do seu traballo está relacionado coa identificación de xenes candidatos, que están potencialmente ligados a diferentes enfermidades. Unha vez achados os resultados, como é o proceso de transferencia de coñecemento ao mundo da medicina humana? 

-Parte do noso traballo, realizada polo grupo de Diego Robledo en Edimburgo, implica a identificación de xenes candidatos que potencialmente están relacionados coa resistencia a virus específicos en especies de peixes utilizados en acuicultura. Este proceso implica primeiro a identificación dos xenes que poden xogar un papel crítico na resistencia ao virus, utilizando técnicas avanzadas de secuenciación e análise bioinformática. Unha vez identificados, procedemos a estudar estes xenes en modelos celulares para entender mellor como interactúan co virus e cal é o mecanismo que lles confire resistencia. Este tipo de estudos son cruciais para a acuicultura, pero non se poden transferir directamente ao mundo da medicina humana, xa que están enfocados en enfermidades específicas de peixes.

Por outro lado, nos estudos de enfermidades xenéticas humanas, traballamos con xenes que xa se sabe que causan a enfermidade en humanos. Utilizamos o peixe cebra como modelo para realizar edición xenética e estudar os efectos das mutacións destes xenes. Este proceso comeza por establecer un modelo do peixe cebra que porta a mutación do xene en cuestión, de modo que reproduza a enfermidade humana tanto como sexa posible. A continuación, estudamos os procesos biolóxicos alterados que producen a enfermidade, buscando tratamentos que poidan mitigar os síntomas observados previamente.

Os tratamentos efectivos son probados no modelo de peixe cebra, para avaliar a súa eficacia e seguridade antes de seren trasladados aos ensaios clínicos en humanos. Este proceso garante que os tratamentos teñan unha base científica sólida antes de seren probados en humanos, o que reduce os riscos e maximiza as posibilidades de éxito nos ensaios clínicos.

-Ao longo do seu período formativo, realizou varias estancias fóra de Galicia. Unha delas tivo lugar no instituto i3S de O Porto, onde se centrou en técnicas como a hibridación in situ ou a inmunohistoquímica. Cal é a importancia de establecer vías de colaboración entre institucións científicas internacionais? 

-A colaboración internacional é fundamental para o avance da ciencia. Permite o intercambio de ideas, técnicas e recursos, enriquecendo a investigación e acelerando os descubrimentos. Estancias en centros de investigación de prestixio, como o i3S, ofrecen a oportunidade de aprender novas técnicas e metodoloxías, que poden ser aplicadas e adaptadas aos proxectos propios. Ademais, estas colaboracións fomentan a formación de redes de investigación que poden resultar en proxectos multidisciplinares e innovadores.

Ademais algo que non é naif, este tipo de interaccións permiten coñecer novas culturas e enriquecerse coa historia e a arquitectura locais. É unha oportunidade única para ampliar horizontes, aprender novos idiomas e establecer relacións persoais e profesionais que poden durar toda a vida. Estas experiencias persoais son tan valiosas como as académicas, pois contribúen a formar unha perspectiva global e multicultural que é esencial no mundo interconectado de hoxe en día. Coñecer xente nova e formar parte de redes internacionais de colaboración abre portas a futuras oportunidades e fortalece a comunidade científica global.

Estas estancias permiten estar ao tanto de se outros grupos están a traballar no mesmo que ti, saber como o fan e evitar competir polos mesmos resultados. Na miña opinión, a competitividade é menos frutífera que a colaboración. Traballar en colaboración en lugar de en competición fomenta un ambiente máis produtivo e positivo, onde se comparten recursos e coñecementos para alcanzar obxectivos comúns. Esta filosofía de cooperación enriquece a ciencia e acelera o progreso, beneficiando a toda a comunidade científica e, en última instancia, á sociedade no seu conxunto.

-A manipulación xenética e a mutación de especies animais albisca un futuro moi prometedor para o tratamento de enfermidades herdadas. Que consellos lle daría ao máis xoves que queiran dedicarse a este ámbito científico? 

-A miña recomendación para os máis novos é que sigan a súa curiosidade e paixón pola ciencia. É fundamental adquirir unha base sólida en bioloxía, xenética e técnicas de laboratorio. Buscar oportunidades para participar en proxectos de investigación desde etapas temperás da súa formación, así como realizar estancias en diferentes laboratorios para obter unha perspectiva ampla.

Ademais, este é un campo que avanza a gran velocidade, polo que é importante manterse ao día cos avances científicos, asistir a congresos para informar dos teus avances, escoitar os dos demais e resolver as túas dúbidas cos expertos. Non teñas medo de preguntar e aprender dos máis experimentados. A ciencia é un traballo en equipo, e como xa comentei, a colaboración é moito máis frutífera que a competitividade. Manter unha mentalidade aberta, ser persistente e estar disposto a traballar arduamente son ingredientes esenciais para unha carreira de éxito na manipulación xenética e a investigación de enfermidades herdadas.

Tamén é importante lembrar que na ciencia, ás veces pode ser frustrante cando non se obteñen os resultados esperados ou cando os experimentos non saen como deberían por diferentes cuestións. Non obstante, é fundamental non desistir nestes momentos. Cada desafío e contratempo son parte do proceso de aprendizaxe e axúdanos a crecer como científicos. A perseveranza, preguntar aos compañeiros e manter a motivación ao máximo son calidades importantes que te axudarán a superar eses momentos difíciles e a seguir adiante.