Eduardo CesarLos servicios de microscopía confocal y de secuenciación genética son de los más solicitados entre las facilities de São PauloEduardo Cesar
En el mes de agosto del año pasado, la Universidad de São Paulo (USP) inauguró un laboratorio que combina, en un mismo ambiente, un conjunto de modernos aparatos de uso compartido para investigaciones en biología celular y genómica, según el modelo de las research facilities existentes en universidades del exterior. El Centro de Facilidades de Apoyo a la Investigación Científica de la USP (Cefap-USP), distribuido en 10 salas de uno de los edificios del Instituto de Ciencias Biomédicas, pone a disposición de los investigadores de todo el país, servicios de secuenciación de nueva generación, microscopía para el estudio de células vivas, separación celular y espectrometría de masa para la identificación de macromoléculas, entre otros. Al cabo de un año de funcionamiento, la facility ya ha recibido a alrededor de 80 grupos de investigación y brindó apoyo a estudios en temas tales como genes de reparación de ADN, búsqueda de drogas contra el paludismo y plasticidad muscular, entre varios otros. La mayoría de los usuarios son provenientes de la USP, de las universidades Federal de São Paulo (Unifesp), Estadual Paulista (Unesp) y de Campinas (Unicamp). El Cefap recibió inversiones por alrededor de 4 millones de dólares de la FAPESP para la adquisición de equipos, mientras que la estructura del laboratorio y la contratación de personal le cupo a la USP. También hubo apoyo de la propia USP y de la Coordinación del Personal de Nivel Superior (Capes) para la compra de aparatos.
Para obtener los servicios de uno de los 15 equipos del laboratorio, los investigadores necesitan verificar la disponibilidad y registrarse, en el sitio web del Cefap, consignando fecha y horario de uso. Uno de los servicios más solicitados es el de microscopía confocal, utilizado por 51 grupos de investigación en más de 180 proyectos. Se trata de una herramienta importante para estudios en biología celular, ya que colabora para la localización de proteínas en el interior de las células y en la visualización e interacción entre proteínas. Hay dos instrumentos disponibles en ese servicio: un microscopio Zeiss LSM 780-NLO, que utiliza un láser para generar imágenes de fluorescencia en células, y el InCell Analyzer 2200 GE, específico para las investigaciones que requieren una gran cantidad de imágenes. “La idea subyacente en los equipos multiusuarios es facilitar el acceso a herramientas de última generación y de difícil adquisición”, dice Carlos Menck, docente del ICB-USP y presidente del Cefap.
Eduardo CesarInvestigador del IQSC-USP dispone las muestras que serán analizadas en el espectrómetro de masasEduardo Cesar
El modelo de las research facilities asegura un acceso más inclusivo a tecnologías esenciales para realizar estudios de categoría internacional, y también economiza costos, mediante el uso compartido de técnicos e insumos. En países de Europa y en Estados Unidos, ese esquema forma parte de la rutina de muchos grupos de investigación científica. En Brasil, las experiencias de ese tipo se verificaban en situaciones aisladas, que sirvieron de referencia para iniciativas más recientes. El principal ejemplo es el Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS), que se encuentra en operación desde 1997. Allí funciona la única fuente de luz sincrotrón de América Latina, utilizada tanto por científicos brasileños como extranjeros para estudios de la estructura de proteínas y materiales. “El Programa de Equipos Multiusuarios está logrando paulatinamente promover la cultura de facilities en el estado”, analiza José Antonio Brum, docente del Instituto de Física Gleb Wataghin de la Unicamp y coordinador adjunto de Programas especiales de la FAPESP.
Eduardo CesarEspectrometría de masas como fuente de ionización electrospray en el Cefap-USPEduardo Cesar
En el mes de junio, Brum participó en el primer Workshop on Multi-User-Equipment and Facilities, que convocó a representantes de facilities instaladas en São Paulo. A su juicio, muchos investigadores aún se resisten a la utilización de aparatos alquilados en laboratorios administrados por otros grupos. “A muchos les gustaría contar con su propio equipamiento”, dice. La FAPESP promueve el uso de las facilities en los proyectos de investigación que financia, a menos que el investigador muestre que la adquisición de un nuevo aparato le es imprescindible.
Algunas cifras presentadas por el Laboratorio Nacional de Nanotecnología (LNNano) ‒que así como el Laboratorio Sincrotrón está vinculado con el Centro Nacional de Investigación en Energía y Materiales (CNPEM), en Campinas‒ sugieren que mermó la resistencia al uso compartido. “La demanda por nuestros equipamientos y consultoría aumenta cada año”, dice Fernando Galembeck, profesor jubilado del Instituto de Química de la Unicamp y director del LNNano. En sus cinco laboratorios ‒de Microscopía Electrónica (LME), de Microfabricación (LMF), de Caracterización y Procesamiento de Metales (CPM), de Ciencia de Superficies (LCS) y de Metales Nanoestructurados (LMN)‒ ya se ejecutaron, hasta 2013, alrededor de 2.700 proyectos de investigación. Tan sólo el LME, el más antiguo del LNNano, ya brindó apoyo a más de 2 mil proyectos. En 2001, se habían remitido al LME 86 proyectos. En 2012, ese número había trepado a 207. Esa cifra no aumentó en los últimos tres años, pues la utilización de la capacidad instalada es prácticamente de un 100%. El LME, fundado en 1999, forma parte del LNNano desde 2011.
Eduardo CesarServicio de Criomicroscopía Electrónica, en el LNNano, que permite la obtención de estructuras con una resolución cercana a la atómicaEduardo Cesar
Según Galembeck, las facilities cumplen un rol importante en el sistema de ciencia y tecnología, que consiste en acelerar la realización de las investigaciones. Es cada vez mayor la utilización de las instalaciones del LNNano por investigadores que no pertenecen a los cuadros de la institución: en el LCS, fue del 50% en 2012, de un 70% en 2013 y casi del 80% en mayo de 2014. En ese período, la mayor parte de los usuarios externos provenía de la Unicamp (13%), Unesp (10%) y USP (9%). La mayor demanda es por servicios de microscopía electrónica y de sondas, que se utilizan para la caracterización de sustancias y desarrollo de nuevos materiales en proyectos académicos y empresariales. El análisis de la estructura de los polímeros, una de las últimas etapas del doctorado de Rafael Bergamo Trinca en el Instituto de Química de la Unicamp, por ejemplo, no se podría haber llevado a cabo sin la ayuda de un Nanoscope III, un microscopio de fuerza atómica que suministra imágenes tridimensionales de la superficie de materiales a escala nanométrica. La directora de tesis de Trinca, la profesora Maria Isabel Felisberti, sugirió que éste recurriese al LNNano, que no sólo dispone de equipamiento sino que también ofrece capacitación para su utilización. “Aprendí a utilizar el microscopio y a obtener de él resultados excelentes”, dice Trinca. Su investigación, que cuenta con el apoyo de la FAPESP, apunta a la obtención de membranas biocompatibles capaces de liberar fármacos a partir de ciertos estímulos, tales como el aumento de la temperatura, por ejemplo.
La capacitación de los denominados superusuarios, es decir, investigadores que dominan el uso de los aparatos y pueden utilizarlo sin la ayuda de los técnicos, es algo que el Cefap, de la USP, también apunta a desarrollar. “Hay escasez de expertos que trabajen en los laboratorios. Una solución radica en la capacitación de los propios usuarios”, explica Menck. Pero la mayor parte del trabajo que se lleva a cabo en el centro aún la realizan los técnicos, que reciben muestras enviadas por los investigadores. “La consolidación de esa cultura de facilities en el país es lenta, pues, entre otros factores, todavía no existe personal suficiente como para operar los equipamientos”, analiza Menck. “Además, muchos coordinadores de facilities no pueden dedicarse exclusivamente a la gestión de los laboratorios, porque también lideran investigaciones y supervisan alumnos”.
Eduardo CesarTécnico del LCE-UFSCar analiza imágenes de nanotubos de carbono generadas por un microscopio de barridoEduardo Cesar
Para evitar esa situación, el Laboratorio Central de Tecnologías de Alto Desempeño (LaCTAD) de la Unicamp ‒una facility inducida por la FAPESP e inaugurada el año pasado‒ creó el cargo de gerente general con dedicación exclusiva a la administración del laboratorio, ocupado por la química Sandra Krauchenco. “Se necesita que esa administración sea profesional”, dice Paulo Arruda, docente del Instituto de Biología de la Unicamp y miembro del consejo administrativo del LaCTAD, creado con el objetivo de brindar soporte a investigaciones en genómica, bioinformática, proteómica y biología celular. La FAPESP invirtió 6 millones de reales en la compra de los equipamientos para el laboratorio, en el ámbito del EMU.
Para los trabajos en el área de genómica, el LaCTAD cuenta con tres secuenciadores. En el campo de la proteómica, uno de los dispositivos realiza cromatografía líquida para el análisis y purificación de proteínas, y también hay un calorímetro, empleado para determinar parámetros termodinámicos de interacciones bioquímicas (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 206). En biología celular, el servicio con mayor demanda es el de microscopía confocal, que, a diferencia del resto de los aparatos requiere la presencia del usuario en el momento del análisis. “En el caso de la microscopía, el usuario es quien observa la imagen y decide qué parte de la célula se observará”, explica Sandra Krauchenco.
Eduardo CesarEmpleados del LaCTAD, en la Unicamp, observan células de la flora intestinal en un microscopio confocalEduardo Cesar
Una peculiaridad del LaCTAD en comparación con otros laboratorios es el apoyo a los investigadores desde la planificación y preparación de las muestras hasta el procesamiento y análisis de los datos obtenidos. En el exterior, si el usuario no supiera solicitar explícitamente lo que desea extraer de la muestra, el experimento podría resultar erróneo, porque la facility sigue al pié de la letra lo que pide el investigador. “Aquí buscamos al investigador y pensamos en conjunto”, dice Arruda.
Antes de la creación del LaCTAD, los miembros del consejo visitaron laboratorios en Estados Unidos para conocer el modelo adoptado en las instituciones de aquel país. Una de esas facilities fue la secuenciación del ADN y del ARN en la Universidad de Carolina del Norte (UCN), coordinada por Piotr Mieczkowski. Una de las misiones de la facility de la UCN consiste en el estímulo a las investigaciones que desarrollaron técnicas para su implementación en sus servicios. Esta característica le llamó la atención al equipo del LaCTAD. “Pretendemos invertir en esa capacidad investigativa, para perfeccionar el uso de algunas técnicas y generar otras”, dice Paulo Arruda. En la conferencia que brindó en São Paulo, Mieczkowski resaltó el ritmo “industrial” con el que opera el laboratorio: en 2013 se llevaron a cabo 6 mil secuenciaciones. “El desarrollo de una facility debe hallarse asociado a grandes y estables proyectos de investigación”, concluye Mieczkowski.
Otra facility destacada del exterior es la de la Escuela de Medicina de la Universidad Duke. Allí se encuentran a disposición más de 70 laboratorios multiusuarios distribuidos por todo el campus. Cada uno posee un sitio web propio, en el cual el usuario puede solicitar el servicio y consultar los precios cobrados. La Facultad de Medicina de la USP también sigue un modelo descentralizado, en el cual, los aparatos se encuentran disponibles en diferentes lugares. Pero la coordinación está centralizada en el programa Red Premium de Equipos Multiusuarios, que propicia el acceso de investigadores de la institución y externos a tecnologías de investigación biomédica. Uno de los servicios más solicitados es el de microscopía confocal, cuyo aparato, un LSM 510 Meta, de Carl Zeiss, se obtuvo mediante financiación de la FAPESP.
En algunos casos, la facility puede ser un punto de encuentro para establecer colaboraciones científicas. En el Instituto de Química de São Carlos (IQSC), de la USP, uno de los aparatos, un espectrómetro de masas de alta resolución fue el soporte basal en el acercamiento entre dos grupos de investigación. El instrumento fue adquirido en 2013 con recursos de la FAPESP, para el grupo de Emanuel Carrilho, docente del IQSC, quien estudia biomarcadores para el diagnóstico del cáncer y de enfermedades tales como el paludismo. Dos profesores de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto, de la USP, Vitor Marcel Faça y José César Rosa, quienes también trabajan con investigaciones proteómicas en cáncer, solicitaron permiso para utilizar el artefacto, ya que no forman parte del equipo original de usuarios que enviaron el proyecto a la FAPESP. Lo que inicialmente era tan sólo prestación del servicio se transformó en una colaboración. “Nos percatamos de que poseíamos objetivos en común”, dice Carrilho. El espectrómetro, un LTQ Orbitrap de la marca Velos, costó 700 mil dólares y está acoplado a un cromatógrafo líquido de alto rendimiento, que se utiliza para la aislación de proteínas.
Ese dispositivo resultó de importancia para una investigación coordinada por Daniel Rodrigues Cardoso, del IQSC-USP, en colaboración con Embrapa y la Universidad de Copenhague, en Dinamarca. Mediante el agregado de extracto de yerba mate en el pienso para el ganado, los investigadores lograron una carne roja más tierna y con mayor plazo de conservación, un efecto que se le atribuye a la presencia de antioxidantes en la yerba mate. El espectrómetro se está utilizando para dilucidar las alteraciones en el metabolismo animal. “Hemos analizado muestras de carne y de yerba mate para identificar las variaciones metabólicas”, dice Cardoso.
El Laboratorio de Caracterización Estructural (LCE) de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) se dedica activamente a la capacitación de microscopistas, como una forma de optimizar el uso de sus aparatos, además de prestar servicios. “Nuestro modelo se basa en la capacitación de microscopistas, porque no tenemos forma de disponer de técnicos que operen durante ocho horas diarias cada uno de nuestros ocho microscopios electrónicos y de sonda”, explica Walter Botta Filho, coordinador del LCE. “Aspiramos a que los usuarios regulares necesiten un mínimo de ayuda para la operación de los dispositivos, lo cual flexibiliza los horarios de uso”, dice. El concepto de facilities no es algo novedoso para el Departamento de Ingeniería de Materiales, que alberga al LCE. A partir de 1976, el laboratorio de microscopía y rayos X de esa unidad se encuentra abierto al uso para investigadores de otras instituciones, lo cual sirvió como base para que, 10 años después, el LCE sistematice el modelo para otros servicios. Entre 2012 y mayo de 2014, hubo 1.018 investigadores que utilizaron la facility, y 419 de ellos fueron habilitados para la operación del instrumental por su cuenta. Botta relata que al momento de concertar la utilización de un equipamiento, el usuario puede optar por operarlo por sí mismo, luego de pasar por un período de capacitación, o solicitar la asistencia de un técnico. De cualquier manera, se cobra el tiempo de utilización del instrumental.
José Antonio Brum considera que en São Paulo coexistirán varios modelos de facilities. “Cada laboratorio posee sus propias dificultades y requerimientos, lo que deriva en una variedad de modelos. Eso no es necesariamente perjudicial”, dice. Otro desafío radica en aprender a administrar recursos. Según Brum, muchos laboratorios no logran realizar una estimación certera de los costos de mantenimiento, mano de obra y depreciación de los instrumentos, lo cual atenta contra el establecimiento de los precios cobrados por los servicios. El workshop que realizó la FAPESP planteó el debate sobre las circunstancias en que las facilities deben cobrar por el uso de los equipamientos. “Lo ideal sería cobrar siempre”, sostiene Menck, del Cefap. “Constituye una forma de valoración del servicio. El problema radica en que la cultura de investigación científica brasileña no avanza en esa dirección”, añade. En el Cefap, el valor que se abona por el uso del microscopio confocal es de 200 reales para los proyectos patrocinados por organismos gubernamentales y de 275 para los que cuentan con financiación de otras fuentes. Menck dice que, en general, el valor se estableció teniendo en cuenta principalmente los gastos en insumos. Los recursos obtenidos por el cobro a los usuarios no son suficientes para solventar contratos de mantenimiento de algunas máquinas, que llegan a costar 150 mil reales por año cada uno. “Si incluyésemos otros gastos, el valor que se cobra no sería competitivo”, dice Menck.
La situación es diferente en el LNNano, donde no se les cobra el servicio a los investigadores. El laboratorio está vinculado al Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación, que cada año asigna recursos para cubrir los gastos de mantenimiento de los equipos, sueldos e insumos. “Tan sólo les cobramos a las empresas, que nos contratan para proyectos de investigación y desarrollo (I&D) y prestación de servicios”, dice Fernando Galembeck. Las facilities no siempre ofrecen precios competitivos. “Cuando un investigador brasileño mantiene una colaboración en el exterior, logra abonar el precio como usuario interno en la facility de la universidad colaboradora, que, generalmente, es más barata que la local”, explica Sandra Krauchenco, del LaCTAD. “Cuando el usuario no cuenta con colaboración internacional, entonces podemos competir de igual a igual”, dice.
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