Doctorado del académico Patricio Canales Salgado permitirá el desarrollo de la Mecanobiología en nuestra casa de estudios

El docente, quien pertenece a la Escuela de Kinesiología de la USACH, hace poco tiempo regresó de Singapur, luego de realizar una pasantía que estudia esta disciplina, que permitirá nuevos conocimientos y enfoques para investigar enfermedades de alta prevalencia en Chile.

Durante su formación Patricio se radicó en Singapur con el fin de realizar una pasantía en el Instituto de Mecanobiología de la Universidad Nacional de ese país asiático. 

La posibilidad de trasladarse se dio en el contexto del doctorado que cursa en Ingeniería Biológica y Médica en la Pontificia Universidad Católica de Chile, donde trabaja en el Laboratorio de Mecanobiología y Transformación de Sistemas del Dr. Andrea Ravasio y Laboratorio de Adhesión Celular de la Dra. Cristina Bertocchi. 

El doctorado,  le permitirá a Canales y a la Escuela de Kinesiología de la USACH el desarrollo de la disciplina, apoyo que agradece el académico tanto a su unidad menor como a la Facultad de Ciencias Médicas, pues ha podido tener dedicación exclusiva para su formación doctoral, bajo el alero de permiso por comisión de estudios.

Mecanobiología y migración celular

La línea de trabajo en la que se centra Patricio Canales tiene relación con la migración celular colectiva y la utilización de herramientas de Mecanobiología para su estudio.  En ese contexto, cuenta el académico, “la migración celular colectiva es fundamental para una serie de funciones biológicas, como por ejemplo el desarrollo embrionario, la cicatrización de heridas, función de barrera, homeostasis mecánica de los tejidos, etc”. Asimismo, esta rama de la ciencia contribuye en el inicio y desarrollo de enfermedades como heridas crónicas, inmunodeficiencias, fibrosis sistémica, malformaciones congénitas y en la invasión de células tumorales (metástasis). De hecho, Canales ya ha trabajado preliminarmente en este ámbito junto a otros investigadores y ya publicó como co-autor una investigación al respecto en la prestigiosa revista Nature Comm.

De esta manera, Patricio Canales describe que: “nuestro enfoque es investigar el efecto físico mecánico que genera el micro-ambiente celular en las decisiones y/o destino que las células puedan tener. Los avances en mecanobiología, nos han permitido saber por ejemplo que a través de estudios in vitro, que la dureza del microambiente celular, es capaz de perturbar el comportamiento de las células y hacer que estas se muevan a territorios distales con mucho más velocidad, similar a lo que sucede en la metástasis de tumores altamente agresivos como los adenocarcinomas mamarios. Entonces en términos concretos nuestra atención está en comprender el mecanismo que explica cómo esas fuerzas externas provocan cambios en el comportamiento celular más allá de las señales químicas y así para muchos otros fenómenos biológicos que tienen alcance clínico, es sin duda una mirada diferente.

Por otro lado, llevado al mundo kinesiológico, se sabe que tanto la disciplina como la profesión estudian el movimiento humano para prevenir, recuperar y rehabilitar alteraciones motrices. “Nuestro ejercicio profesional utiliza el ejercicio físico como herramienta clave para la recuperación de una función perdida, ahora cómo lo logramos?, una explicación es que el estímulo mecánico, es sensado por complejos celulares interfaciales capaces de transformar una señal física es una cascada de señales internas que incluyen modificaciones del citoesqueleto hasta cambios químicos conocido como mecano transducción de señales, pero bien poco sabemos de esto, aquí nuevamente la mecanobiología es un aporte para comprender más, por ejemplo sobre los mecanismos que pueden explicar la plasticidad neuronal a partir de estímulos físicos, la debilidad muscular del paciente crítico o la disfunción diafragmática asociada a la ventilación mecánica, consecuencias que hoy día podemos tratar y son claves para favorecer la sobreviva de los pacientes”.

Para llegar a estos resultados existen diversas herramientas que utilizan los investigadores mientras trabajan en los laboratorios. Por ejemplo, “cuando caminas, generas una fuerza de desplazamiento respecto de la superficie (acción y reacción en física), las células también lo hacen y es posible conocer esta magnitud”. La técnica de vanguardia con la que trabajó Canales para aquello se llama TFM (Traction Force Microscopy, por sus siglas en inglés), siendo pionero en Chile en su utilización. “Lo que hace esta técnica es medir las fuerzas que realizan las células. Colocamos sobre un sustrato biomimético -elaboración de un microambiente celular que confeccionamos con bioingeniería- para hacerlo lo más parecido a un ambiente fisiológico, al cual se le adicionan perlas fluorescentes y de esta manera podemos mirarlas al microscopio y grabar películas en el tiempo”. Esto, explica Canales, ofrece la oportunidad de cuantificar ese desplazamiento y transformarlo en una magnitud de fuerza utilizando códigos matemáticos en un lenguaje de programación.

Otras herramientas que se utilizan son sensores de tensión celular con una técnica llamada FRET (FRET tensión sensor), para detectar y cuantificar la magnitud de fuerza transmitida pero ahora entre células. “Esto es realmente notable dado que nos permite saber, que bajo ciertas condiciones de la matriz extracelular por ejemplo la rigidez, las células pierden sus conexiones con las vecinas, entonces podríamos dilucidar si esta pérdida se debió a una menor transmisión de fuerza entre ellas o no, esto nos aproxima a saber más acerca de cómo y por qué se produce la metástasis en el cáncer”. Adicionalmente, estas técnicas, han podido llevarse a cabo gracias a un trabajo interdisciplinario en los laboratorios, donde co-existen Bioquímicos, Biólogos, Ingenieros, kinesiólogos, etc., por lo que la investigación tiene un alto componente biológico ingenieril y perspectiva clínica. “La idea de mi investigación es finalizar con un modelo matemático capaz de explicar cómo se mueven las células cuando están bajo distintas variables y condiciones de su medio ambiente ”, proyectó Canales.

Su experiencia en el continente asiático

El año 2024, Patricio Canales fue aceptado por la Universidad Nacional de Singapur, entidad educativa que se posiciona actualmente en el Ranking QS Nº8 a nivel global, con el objetivo de realizar un trabajo colaborativo con tres laboratorios diferentes del Instituto de Mecanobiología. “Ellos creyeron en mi iniciativa y pusieron a disposición sus espacios y recursos para llevarlo a cabo”, dice Canales; lo que le llevó a trabajar con importantes investigadores en la materia como el Dr. Andrew Holle (Confinement Mechanobiology Lab); el Dr. Tsuyoshi Irashima (Multicelluar Biophysics in Development and Reproduction Laboratory); y el Dr. Pakorn Tony Kanchanawong (Kanchanawong Lab). 

Junto a su familia, se radicó en el país asiático ese mismo año y confesó que: “fue una experiencia enriquecedora para todos. Singapur es un país maravilloso, altamente tecnológico y todo funciona de forma muy estructurada”. Un desafío grande, cuenta Canales, ya que no solo pasó a formar parte de uno de los más grandes e importantes laboratorios del mundo en Mecanobiología, sino que también fue adaptarse a una nueva cultura. 

Así, para hacer un aporte sustancial a la ciencia y la academia es importante la rigurosidad y la curiosidad de seguir adquiriendo nuevos conocimientos. En ese aspecto, concluye Patricio Canales, “mi sugerencia para las nuevas generaciones es que proyecten tempranamente su formación científica optando a programas de doctorado interdisciplinarios en Chile o en el extranjero. Para esto nuestro País a través de ANID pone a disposición más de 1800 becas entre programas de doctorado nacionales e internacionales, es una gran oportunidad que en mi caso pude adjudicar, pero requiere de esfuerzo, compromiso y mucha dedicación, dado lo competitivo del proceso”, finaliza.