Nuestro grupo de investigación se dedica al estudio de procesos evolutivos a múltiples escalas y en la aplicación del conocimiento adquirido en la mejora del estado de salud de las poblaciones humanas. Esta descripción es, necesariamente, general y ambigua, y se concreta en una serie de actividades investigadoras que se detallan a continuación.

• Epidemiología y evolución de microorganismos patógenos. Aprovechamos la capacidad de indagación que nos permite el acceso a la información genética (secuencias de genes y genomas) sobre la historia reciente y los procesos evolutivos que actúan y han actuado sobre los microorganismos, normalmente bacterias y virus, para su seguimiento y vigilancia, para trazar el origen rutas de transmisión, la introducción y expansión de genes y variantes de resistencia a fármacos, etc.
• Biología de sistemas evolutiva. Los desarrollos recientes en técnicas de secuenciación masiva y en bioinformática permiten acceder a la reconstrucción de la historia evolutiva de los organismos, de sus genes y genomas, así como de los componentes de los distintos sistemas que los integran. La aplicación de estas metodologías a organismos patógenos y a sus hospedadores nos permite una mejor comprensión de la patogenia así como de las alternativas y posibilidades para combatirlos.
• Mutación y evolución viral (VIRMUT). La mutación es la fuente última de variación genética y, como tal, un factor clave que explica la gran variabilidad y la rápida evolución de los virus de ARN. En este campo, hemos estimado la tasa de mutación de virus animales, de plantas y bacteriófagos (tanto de RNA como de DNA). Actualmente, estamos trabajando en la estima de tasas de mutación in vitro e in vivo de distintos virus humanos de gran relevancia biomédica, tales como HIV-1 o el virus de la hepatitis C. Mediante el uso de diversas aproximaciones experimentales, pretendemos detectar mecanismos desconocidos hasta la fecha en la generación de la diversidad de los virus de RNA.
• Robustez y complejidad biológica. La capacidad de los organismos para tolerar mutaciones (robustez mutacional o genética) determina la fuerza de la selección natural y juega un papel importante en la evolución. Mediante la técnica de mutagénesis dirigida, hemos caracterizado la distribución de efectos mutacionales sobre la eficacia biológica de diversos virus de RNA. Esto nos ha permitido observar niveles de robustez notoriamente bajos. Además, nuestro grupo ha propuesto la existencia de una correlación entre epistasia (interacción entre genes o loci) y complejidad genómica. La Biología de Sistemas proporciona actualmente herramientas para testar estas predicciones.
• Evolución experimental de virus oncolíticos. Diversos virus de RNA muestran cierto grado de selectividad espontánea por las células cancerosas, lo que los convierte en potenciales candidatos para el desarrollo de aplicaciones terapéuticas. El virus de la estomatitis vesicular (VSV), habitualmente empleado en nuestro laboratorio en estudios de evolución experimental, es un virus de RNA con actividad oncolítica natural. La adaptación de VSV a distintas líneas celulares cancerosas por evolución experimental, siempre que implique una disminución significativa de su eficacia en células primarias, nos permitirá obtener potenciales oncolíticos. Los virus candidatos serán testados in vivo mediante infecciones en ratón.

Las Ciencias de la Imagen, en sus múltiples vertientes, constituyen un renovado campo de investigación y desarrollo dentro de la Física que en la actualidad presenta una frenética actividad científica e innovadora. Hoy en día, el término imagen no sólo se refiere a la imagen óptica y sus múltiples técnicas de análisis, reconstrucción y visualización, sino también a la visión artificial, la visión por computador, la imagen médica, los algoritmos para procesado de imágenes o la visión tridimensional, entre otras muchas áreas. En las dos últimas décadas las investigaciones en las Ciencias de la Imagen han alcanzado grandes avances. Existen múltiples nuevos procedimientos en microscopía que están permitiendo superar el límite clásico de resolución. La industria informática está muy interesada con los asombrosos resultados de las técnicas de imagen computacional. Los avances en la obtención de imágenes a través de medios turbios permiten conseguir imágenes con muy buena resolución, bien de capas profundas de tejidos en seres vivos, bien del cosmos mediante telescopios situados sobre la superficie terrestre. Las nuevas modalidades no invasivas de formación de imágenes de material biológico in-vivo y las herramientas para trasladar dichos conocimientos y procedimientos para el estudio, diagnóstico y tratamiento de las enfermedades. Las fuentes de fotones entrelazados en fotónica cuántica permiten alcanzar imágenes de alta calidad con un nivel muy bajo de iluminación. A todo ello, hay que unir otras muchas áreas en pleno desarrollo como la óptica adaptativa, la imagen en medicina nuclear, las pinzas fotónicas que están abriendo nuevas vías para el estudio individual de las células, las nuevas generaciones de moduladores espaciales de luz, etc.

Por otra parte, la radiación asociada a los sistemas láser de femtosegundo presenta un conjunto de propiedades singulares: muy corta duración, alta potencia de pico, elevado ancho espectral y coherencia espectral estructurada. La combinación entre la Óptica Difractiva y Óptica de pulsos ha permitido diseñar nuevas aplicaciones tecnológicas para el micro y nanoestructurado de superficies, el procesado en volumen de muestras transparentes como el vidrio o polímeros, la excitación multifotónica en sistemas de microscopía por fluorescencia y la generación de otros efectos no lineales en la materia como la filamentación.

El objetivo de nuestros proyectos es investigar los principios mecánicos de la inserción, plegado y ensamblaje de la proteína de membrana en membranas lipídicas, e investigar los factores que determinan la estabilidad de la proteína de membrana. Nuestro interés se centra en las interacciones proteína-proteína, relevantes para el mantenimiento de la estructura y función terciaria y cuaternaria de los complejos integrales de proteínas de membrana. Más específicamente, investigamos el papel de los dominios de expansión de la membrana, es decir, de los segmentos transmembrana. El estudio se lleva a cabo a través de una investigación exhaustiva de la glucoforina A como modelo de proteína de membrana dimérica, y a partir del conocimiento de este sistema tratamos de entender la estructura y función de la proteína SP-C del surfactante pulmonar, una proteína de membrana extremadamente hidrofóbica.

Por otro lado, estamos interesados en el transporte celular de los fitovirus. Este proceso de transporte está mediado por proteínas especializadas de movimiento viral, que en los mismos casos son proteínas de membrana, que conducen el genoma viral a la membrana celular con el fin de ser transportado a las células huéspedes cercanas no infectadas, a través del canal de plasma. Actualmente estamos investigando los mecanismos de orientación e inserción de estas proteínas de membrana virales en las membranas biológicas.