MEMORIA CIENTÍFICO-TÉCNICA DEL PROYECTO

 INVESTIGADOR PRINCIPAL:   

JOSÉ ANTONIO LÓPEZ GUERRERO

                                               CENTRO DE BIOLOGÍA MOLECULAR SO

                                               DPTO. DE BIOLOGÍA MOLECULAR

                                               FACULTAD DE CIENCIAS

                                               UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID

                                               T. 91 497 2375

                                               Fax. 91 497 4799

                                               e-Mail: ja.lopez@uam.es

 

 

 

RESUMEN

            “La Sociedad demanda información científica, y la demanda de aquellos que la producen”. Las técnicas de laboratorio basadas en los ácidos nucleicos avanzan tan rápidamente que podría constituirse, per se, un área docente basado en la actualización continua de dichas técnicas. En este contexto, el presente Proyecto pretende acercar a los formadores de los futuros universitarios (Profesores de Bachillerato) algunas de las técnicas y conceptos básicos en biología molecular. Se propone, en un curso intensivo de 3 días de duración, mostrar algunos de los procedimientos para purificar, caracterizar, clonar y expresar genes específicos. Asimismo, el curso ofrecerá una serie de seminarios y vídeos multimedia sobre los grandes y controvertidos avances en investigación. En cuanto al aspecto económico del Proyecto, gran parte del material fungible, los denominados “Kits” de enseñanza en experimentación correrán a cargo de la empresa líder en técnicas de biología molecular y bioquímica Bio-Rad, la cual lleva años organizando y ofreciendo cursos similares al propuesto. Además de la oferta de Bio-Rad, el proyecto requerirá del material de laboratorio del Departamento de Biología Molecular de la Universidad Autónoma de Madrid, así como de parte de su personal docente e investigador.

           

“La Sociedad demanda información científica, y la demanda de aquellos que la producen”. Cada vez con más frecuencia aparecen en los medios de comunicación noticias relacionadas con el desarrollo científico donde empiezan a aflorar de forma destacada estudios relacionados con la biología molecular y biotecnología. Por otra parte, la investigación basada en estas técnicas de biología molecular: transgénesis, terapia génica, manipulación de células troncales (madre) o prácticamente cualquier área de estudio básico con bacterias como vehículos de expresión de genes va a requerir unos conocimientos mínimos basados en la purificación y manipulación de la “molécula de la vida”, como lo cantara Francis Crick en el Pub Eagle hace 50 años: el ADN. Recientemente se ha celebrado el medio siglo de vida de aquella mítica “nota” publicada en Nature sobre la estructura en doble hélice del ADN. Un par de décadas después del trascendental descubrimiento, Herbert Boyer se hacía multimillonario produciendo insulina en bacterias para el tratamiento de millones de casos de diabetes en todo el mundo. Desde entonces, los acontecimientos sobre noticias con base en técnicas de biología molecular se han sucedido a un ritmo mayor que el asimilable por los medios de comunicación y la sociedad, en general, o el sistema educativo, en particular: manipulación y transferencia de genes a eucariotas, producción de embriones modificados genéticamente, elaboración de animales superiores transgénicos o secuenciación de los tres primeros genomas de mamíferos (hombre, ratón y rata). Todo ello se ha desarrollado a lo largo de prácticamente la última década, acrecentado drásticamente a partir del desarrollo de la técnica de la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) que le valió el premio Nobel a su inventor, Kary Mullis en 1993. Apenas adaptados al uso de moléculas de ARN como bloqueadores “antisentido” de moléculas de mensajeros, entramos de lleno en el enorme abanico que supone el reciente descubrimiento del ARN interferente. Lo mismo podríamos decir entre la técnica descrita anteriormente del PCR y su versión reciente del PCR en tiempo real. Dejamos atrás el estudio gen a gen, para sumergirnos en las comparaciones de la expresión génica que nos permiten los microarrays (bio-chips).

Las técnicas de laboratorio basadas en los ácidos nucleicos avanzan tan rápidamente que podría constituirse, per se, un área docente basado en la actualización continua de dichas técnicas. Si la actualización del conocimiento y dominio de las más elementales técnicas actuales con base en biología molecular supone un arduo esfuerzo para el personal docente e investigador de la comunidad universitaria y sus alumnos, ¿qué podríamos decir de los formadores de los futuros universitarios? La Enseñanza Secundaria, desprovista de la retroalimentación que supone la investigación directa en los campos en donde se imparte docencia, tiene la necesidad de una actualización periódica del conocimiento científico. Si queremos que el estudiante de bachillerato, próximo alumno universitario, adquiera unos conocimientos tanto teóricos como prácticos que le permitan adentrarse en el reto de las licenciaturas con alto contenido curricular en el área de la bioquímica o biología molecular, debemos preparar a sus profesores. En este sentido, cada Comunidad Autónoma contempla programas de “Actualización” en materias concretas que le suponen al profesor de estudios secundarios, además de un reconocimiento retributivo, una mayor adaptación al progreso conceptual científico. Por otra parte, no hay que olvidar que, con la publicación en el BOE el pasado 25 de enero de los Reales Decretos que regulan las estructuras de las enseñanzas, el proceso de convergencia europea en la enseñanza universitaria  es una realidad. Esto nos obliga a adoptar cambios profundos en el proceso de enseñanza que, por supuesto, tendrá una repercusión directa también en aquellas licenciaturas con alto contenido en clases prácticas, la cual se verá reflejada ya en los primeros cursos, por lo que obligará a adoptar medidas paralelas en los estudios preuniversitarios.

La Universidad Autónoma de Madrid (UAM) está considerada como una de las mejores instituciones de enseñanza de Europa, según refleja un estudio reciente en un monográfico de la prestigiosa revista de divulgación científica Scientific American. Entre los estudios que la UAM oferta, se encuentran los correspondientes al segundo ciclo de Bioquímica. La mayoría de sus profesores pertenecen al Departamento de Biología Molecular y están adscritos al prestigioso Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO), centro mixto entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la UAM. El CBMSO es considerado como el primer centro de investigación de España y uno de los mejores de Europa en cuanto a productividad. Su excelente programa de doctorado y la gran cantidad de estudiantes que lo cursan contribuye decisivamente a que la UAM sea la segunda universidad de España, tras la de Alcalá de Henares, en número de alumnos de doctorado. Por lo tanto, consideramos que el personal docente e investigador del departamento de biología molecular de la UAM está altamente preparado para llevar a cabo el proyecto presentado en el presente documento.

En dicho contexto, el presente Proyecto pretende acercar a los formadores de los futuros universitarios (Profesores de Educación Secundaria) algunas de las técnicas y conceptos básicos en biología molecular. Se pretende, en un curso intensivo de 3 días de duración, mostrar algunos de los procedimientos para purificar, caracterizar, clonar y expresar genes específicos, mediante clases teórico-prácticas. La novedad de este curso la aporta la empresa Bio- Rad. Esta empresa ha desarrollado unos “kits” que pone al servicio de los profesores de secundaria. Mediante éstos, cualquier profesor de Biología destinado en un centro de secundaria de este país puede poner a punto unas prácticas sencillas de biología molecular que pueden desarrollarse de acuerdo con el programa normal de docencia. Su sencillez, así como su precio permite aproximar a las aulas las técnicas modernas de biología molecular. No obstante, el profesor debe tener la posibilidad de ensayar él mismo estos “kits”, antes de “lanzarse” a la aventura. No se trata, por tanto, de una mera puesta al día, sino de mostrar a los profesores un recurso didáctico de fácil empleo y asequible a los centros.

En cuanto al desarrollo práctico y económico del Proyecto, y como ya hemos indicado, una de las bazas más importantes con la que contaríamos sería la experiencia y el patrocinio de la empresa líder en técnicas de biología molecular y bioquímica Bio-Rad. Dicha empresa lleva años organizando y ofreciendo cursos similares al propuesto en toda Europa. Su experiencia con profesores de secundaria y estudiantes universitarios de los tres ciclos se plasma en el libro sobre experimentos básicos denominado: “Achieving National Standards for Science Education”. La participación de Bio-Rad en el proyecto se materializaría con la cesión de parte del material fungible y aparatos necesarios, así como la participación de un asesor técnico. Aparte de la fundamental ayuda de la empresa Bio-Rad, para llevar a cabo el curso se requeriría la participación de varios Coordinadores y Monitores, un Laboratorio y el resto del material no suministrado por Bio-Rad (baños, centrífugas, diferentes tampones, pipetas...).

Asimismo, el curso ofrecerá una serie de seminarios sobre los grandes y controvertidos avances en investigación: obtención y caracterización de plantas y animales transgénicos, manipulación y diferenciación de células pluripotentes, avances en neurobiología y neurovirología. El curso concluirá con la proyección de algunos vídeos sobre divulgación científica, diferentes centros de investigación y la visita guiada a las instalaciones del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa. Finalmente, el presente proyecto pretende el reconocimiento oficial, por parte de la UAM, del curso propuesto.

 

REFERENCIAS

1. Biotechnology Explorer. Captivating Science Education. Bio-Rad.
2. Madrid. Technology Capital open for business. 2005. Scientific American.
3. Real Decreto 55/2005, de 21 de enero, por el que se establece la estructura de las enseñanzas universitarias y se regulan los estudios universitarios oficiales de Grado. P. 2842.
4. Watson, J.D. 2003. ADN. El secreto de la vida. Taurus.
5. http://www.uam.es/
6. http://www.uam.es/ja.lopez

 

El objetivo general consistiría en el desarrollo de un curso teórico-práctico de actualización de conocimientos de biología molecular para Profesores de Educación Secundaria, especialmente para aquellos que imparten docencia relacionada con Ciencias Biológicas en 1º y 2º de Bachiller. El curso  giraría en torno a los protocolos y “Kits” educacionales proporcionados por la empresa Bio-Rad y reflejados en el manual “Biotechnology Explorer” y “Achieving National Standards for Science Education”. La realización del proyecto tendrá lugar en los laboratorios de prácticas del Departamento de Biología Molecular, Facultad de Ciencias (Edificio Biológicas) a lo largo de los días 12, 13 y 14 de julio del 2005.

En cuanto a objetivos concretos, podremos señalar los siguientes:

1.      Realización de 4 experimentos basados en técnicas de bioquímica y biología molecular con 10 grupos de dos Profesores de Bachiller cada uno:

a.       ELISA immuno Explorer. Una de las técnicas más utilizadas en investigación básica, aplicada o en clínica, el ELISA, se realizará, como el resto de los experimentos, siguiendo el protocolo (traducido al español) proporcionado por Bio-Rad. En este caso, el antígeno a detectar será gammaglobulina de pollo.

b.      Genes in a Bottle. Uno de los experimentos más atractivos y visuales del curso. Se conseguirá extraer y purificar el propio ADN del alumno. Tras procesarlo y teñirlo se introducirá en el interior de un pequeño frasco que servirá como colgante.

c.       pGLO Bacterial Transformation. Una de las experiencias claves en biología molecular, la transformación bacteriana. En este caso, con el gen de la Proteína Verde Fluorescente intacto o con una mutación que inactivará su función introducido en una bacteria, podremos visualizar directamente la efectividad de la técnica.

d.      DNA Fingerprinting. ¿Quién no ha oído hablar de esta técnica? La posibilidad de identificar a un sospechoso, a un familiar o relacionar animales separados evolutivamente hasta millones de años se materializa con esta técnica: separación y visualización de fragmentos concretos de ADN.

 

2.      Impartir varios seminarios sobre diferentes temas relacionados con la investigación en Bioquímica, Biología Molecular o Biotecnología:

a.       ¿Qué es un Transgénico?

b.       Células Troncales (Madre) y su potencial en terapia celular

c.       Neurovirología. Implicación de virus en neurodegeneración

d.      Neurobiología. Estudio molecular de la neurodegeneración

e.       Terapia génica. Los virus al servicio de la clínica

 

3.      Visualización de material audiovisual sobre los temas anteriores:

a.       Vídeo institucional del CBMSO

b.      Vídeo Institucional del CSIC

c.       Vídeo del Proyecto “Rebeca” sobre los pasos a seguir para la realización de una Tesis Doctoral en la UAM.

 

4.      Visita guiada a las instalaciones y departamentos de investigación del CBMSO:

a.       Servicios comunes: Cuarto de cultivo de bioseguridad, centrífugas, contadores de radioactividad o bioinformática

b.      Servicios técnicos: Genómica, Microscopía electrónica o Fermentación, Animalario

c.       Otras instalaciones: Laboratorios de genética del desarrollo, cuartos de micromanipulación, almacén o cámaras frías y calientes.    

 

Se expondrá el plan de trabajo según los objetivos detallados en el apartado anterior. Se estructuran las actividades que se pueden llevar a cabo en tres días, en el orden previsto:

Día 12 de julio: Recepción de los alumnos por la mañana. Presentación del curso y seminario inaugural. Por la tarde, extracción del ADN y electroforesis (prácticas “b y d” del apartado anterior).

Día 13 de julio: Seminario por la mañana. Visita guiada al CBMSO. Análisis de los resultados del día anterior. Por la tarde, ELISA y transformación bacteriana (prácticas “a y c” del apartado anterior).

Día 14 de julio: Seminario y vídeos por la mañana. Comentario de los experimentos del día anterior. Por la tarde, Seminario de clausura.