Después de 7 años de arduo trabajo, constancia, disciplina y esfuerzo, el doctor José de Jesús García-Trejo y su equipo de investigación fueron reconocidos con el prestigioso Premio a la Investigación Médica “Jorge Rosenkranz” 2024, galardón otorgado por su innovador método de medición en tiempo real de la enzima nitrato reductasa, investigación que aporta y abre nuevas posibilidades en salud y medio ambiente hacia un futuro más seguro y saludable.

El doctor García-Trejo es egresado de la Licenciatura en Investigación Biomédica Básica (LIBB) de la Facultad de Medicina de la UNAM y trabaja en el Departamento de Biología de la Facultad de Química como Profesor Investigador Titular C desde hace 18 años. “Ganar este reconocimiento me genera un sentimiento enorme de agradecimiento y alegría, pero también un mayor compromiso de seguir trabajando, para que estos proyectos avancen con fuerza hacia la investigación clínica, biotecnológica y sus aplicaciones, además de la investigación básica en el laboratorio”, manifestó.

Su historia en la LIBB

El galardonado estudió en el Colegio de Ciencias y Humanidades Oriente. Aunque no estaba completamente seguro de qué carrera elegir, a pocos días de tomar la decisión, encontró en la LIBB una oportunidad: “Me gustaba mucho la Biología y también me interesaba la licenciatura en QFB, pero una amiga me comentó que la LIBB se enfocaba en formar profesionales en investigación, además de que brindaba la posibilidad de desarrollarse en laboratorios y en la rama que más nos interesara. Decidí aplicar a los exámenes e intentarlo”.

La carrera proporciona una formación sólida en Química, Física, Matemáticas, Biología y Biología Molecular: “Esa formación inicial fue clave para mi posterior desarrollo. Además, hay grandes profesores, la mayoría de los cuales son investigadores de institutos, lo que permite discutir temas, dudas e ideas en el laboratorio, además de que los grupos son reducidos. También tuvimos la oportunidad de rotar por varios laboratorios, lo que me permitió conocer diversas líneas de investigación antes de decidirme por el área que más me gustó”.

El doctor García-Trejo compartió algunos consejos con los estudiantes de la LIBB o con aquellos interesados en elegirla en el futuro: “Tengan la mente abierta, ya que muchas veces tendrán que buscar formas de cumplir los objetivos de sus proyectos, independientemente de los pocos o muchos recursos que tengan en el laboratorio. Tendrán que trabajar el doble o el triple para conseguir los reactivos, las condiciones o el equipo necesarios para realizar los experimentos”.

“Realicen todos sus trabajos con disciplina, constancia y limpieza experimental. Busquen modelos experimentales donde las variables que se puedan modificar sean pocas, porque si son demasiadas, será difícil saber por qué funciona o no un experimento. Además, deben aprender a lidiar con la frustración, pero les aseguro que todo su esfuerzo dará frutos”, concluyó.

¿En qué consiste el método?

El método desarrollado por el doctor García-Trejo “nació de la necesidad experimental de trabajar con una bacteria Paracoccus denitrificans, la cual se usa en plantas de tratamiento de aguas para remover o consumir nitratos y nitritos, y producir nitrógeno atmosférico molecular. La reacción completa tiene 4 etapas principales. Sin embargo, los métodos convencionales para medir la primera reacción que es la de la nitrato reductasa o Nar, requieren mucho tiempo y son peligrosos, por lo que decidí inventar un nuevo método más eficiente y menos riesgoso”, explicó.

El doctor García-Trejo se inspiró en trabajos previos realizados con la enzima ATP sintasa que midió utilizando un método acoplado, es decir, combinando 2 o 3 reacciones. En este caso, acopla la hidrólisis del ATP al consumo de NADH, pero en el nuevo método denominado Nar-JJ, se acopla la oxidación del NADH por el Complejo I respiratorio, a la reducción del nitrato catalizado por la nitrato reductasa o Nar, ya que ambas enzimas existen de manera nativa dentro de la membrana de la bacteria, lo que permite medirlas directamente en el espectrofotómetro.

El método tiene aplicaciones no sólo para ensayar y generar nuevos antimicrobianos que utilicen esta enzima como blanco terapéutico, sino también para medir la actividad de la enzima en muestras de plantas de tratamiento de aguas residuales o contaminadas. “Este método hará más eficiente el proceso de descontaminación de aguas tratadas o de potabilización, ya que también funciona en plantas de potabilización de agua. Esperamos que se utilice mucho, porque además de ser eficaz, es económico y sencillo, ya que no requiere de enzimas acoplantes adicionales”.

El método es muy confiable debido a la baja cantidad de ruido en los resultados, su baja desviación estándar y su alta reproducibilidad. Además, no sólo se puede emplear para aplicaciones biotecnológicas con Paracoccus denitrificans, sino también para la identificación de bacterias patógenas y generación de nuevos antimicrobianos contra Salmonella y Brucella, por ejemplo.

Es un método en tiempo real porque “se observa con tus propios ojos mientras transcurre la reacción”, detalló. Además, la reacción sólo toma entre 5 y 10 minutos, lo que permite medir varias reacciones en media hora, realizar análisis estadísticos, estudiar la cinética enzimática y medir las constantes cinéticas de la enzima, verificando que coincidan con los parámetros establecidos.

También mencionó que el doctor Stuart J. Ferguson, de la Universidad de Oxford, fue el primero en investigar algo similar, aunque nunca lo publicó ni lo estandarizó ni lo validó como nuevo método de manera formal. “Lamentablemente, el doctor Ferguson falleció en abril del 2024, antes de que publicáramos este método en septiembre del 2024 (García-Trejo, J.J. y cols., Int. J. Mol. Sci, 2024; https://www.mdpi.com/1422-0067/25/18/9770). No lo vio, pero estoy seguro de que le hubiera gustado conocerlo”, añadió.

Principales obstáculos en su camino

A lo largo de los años de investigación, los mayores retos que enfrentó el equipo del doctor García-Trejo, compuesto por 7 integrantes, fueron sobrellevar algunos problemas serios de salud; conseguir los recursos necesarios, lo cual ha sido en los últimos años únicamente gracias al apoyo de la UNAM; encontrar los experimentos y las condiciones adecuadas para optimizar el método Nar-JJ, así como para comprobar las hipótesis y responder a las preguntas planteadas. “Dado que se trataba de estudiar una enzima relativamente nueva para nuestro laboratorio, que investiga principalmente a la ATP sintasa bacteriana y mitocondrial, trabajar y publicar con otro modelo experimental, u otra enzima como lo es la nitrato reductasa o Nar, siempre es un reto y un obstáculo muy difícil poder publicar en un campo de investigación nuevo. Sin embargo, este artículo del nuevo método Nar-JJ ha sido el artículo que más rápidamente me han aceptado para su publicación, aunque un revisor nos pidió un experimento control que logramos realizar de manera eficiente y oportuna”.

“Además, para el otorgamiento de la patente asociada a este proyecto, nos pidieron que escaláramos la reacción en un biorreactor, algo con lo que no contábamos. Afortunadamente, conseguimos uno prestado de una empresa, y comenzaron a salir los resultados que, aunque al principio eran preliminares y no estaban bien estandarizados, el método funcionaba y empezamos a medir la actividad de la nitrato reductasa o Nar, hasta estandarizarlo de manera óptima por ensayo y error en los últimos años”.

Alan Valdez