El Nobel de Química, a las creadoras de método para modificar genes humanos

La investigación de la francesa Emmanuelle Charpentier y la estadunidense Jennifer Doudna contribuye al desarrollo de terapias contra el cáncer y a hacer realidad el sueño de curar enfermedades hereditarias, destaca el jurado

 

Estocolmo. El Premio Nobel de Química fue asignado este miércoles a dos mujeres genetistas, la francesa Emmanuelle Charpentier y la estadunidense Jennifer Doudna, por sus investigaciones sobre las "tijeras moleculares", capaces de modificar los genes humanos, un descubrimiento "revolucionario".

Se distingue "un método de edición de genes que contribuye a desarrollar nuevas terapias contra el cáncer y puede hacer realidad el sueño de curar enfermedades hereditarias", subrayó el jurado de la Real Academia de Ciencias sueca, en Estocolmo.

La francesa, de 51 años, y la estadunidense, de 56, son la sexta y séptima mujer que ganan un Nobel de Química desde 1901.

En junio de 2012, las dos genetistas y su equipo describieron en la revista Science una nueva herramienta con la que se podía simplificar el genoma. El mecanismo se llama Crispr/Cas9 y es conocido como tijeras moleculares.

Cambia el existente

Si la terapia genética consiste en introducir un gen normal en las células que tienen uno con problemas, como si fuera un caballo de Troya, para que haga el trabajo del gen que no funciona, Crispr va más lejos: en lugar de añadir un gen, modifica el existente.

Su uso es fácil, barato y permite a los científicos "cortar" el ADN exactamente donde quieren, para, por ejemplo, corregir una mutación genética y curar una enfermedad rara.

El descubrimiento es reciente, pero ha sido citado desde hace algunos años como candidato al Nobel. Este logro se ve envuelto, sin embargo, en disputas de patentes, concretamente con el investigador estadunidense de origen chino Feng Zhang, lo que hizo pensar a algunos que el galardón no llegaría por ahora.

Las dos genetistas han recibido varios galardones por este descubrimento: el Breakthrough Prize (2015), el Princesa de Asturias en España (2015) y el premio Kavli de las nanociencias en Noruega (2018).

Para William Kaelin, que ganó el Nobel de Medicina el año pasado, este descubrimiento genético es uno de los más grandes de la década.

Cultivos innovadores

"Hay un enorme poder en esta herramienta genética, que nos afecta a todos", señaló Claes Gustafsson, presidente del comité del Nobel de Química. "Esto no sólo ha revolucionado la ciencia básica, sino también ha dado lugar a cultivos innovadores y dará lugar a nuevos tratamientos médicos revolucionarios".

Según Gustafsson, como resultado cualquier genoma puede editarse ahora "para reparar el daño genético".

Sin embargo, advirtió que el "enorme poder de esta tecnología significa que tenemos que usarla con mucho cuidado" pero que "está igual de claro que esta es una tecnología, un método, que brindará grandes oportunidades a la humanidad".

"Yo estaba muy emocionada, tengo que decirlo", expresó Charpentier a reporteros por teléfono desde Berlín tras enterarse del premio.

Espera que este primer galardón a un dúo femenino sirva de inspiración para las jóvenes.

En el pasado, dos mujeres investigadoras habían conseguido el Nobel de forma individual, la francesa de origen polaco Marie Curie en 1911 y la británica Dorothy Crowfoot Hodgkin en 1964. Sin embargo, es la primera vez que el premio recae en un equipo científico ciento por ciento femenino.

Un mundo sin colores rojos: la visión de John Dalton

Si hubiese que resumir la historia científica en una declaración fundamental, esta podría ser: «Todas las cosas están compuestas por átomos». Tal afirmación, que hoy parece una perogrullada, no sería posible sin la teoría propuesta por el naturalista y químico inglés John Dalton en 1808, piedra angular de la física moderna.

Cuando murió en 1844, más de 40 000 personas desfilaron ante el cuerpo yacente y su cortejo fúnebre se prolongó más de tres kilómetros, una demostración de afecto y respeto hacia un maestro de escuela autodidacta que vivió de acuerdo con los modestos principios de sus creencias cuáqueras y que había pasado toda su adusta vida rehuyendo honores, homenajes, medallas y distinciones.

Por grande que sea la obra científica de Dalton, para este artículo nos interesa un pequeño ensayo que presentó en 1794. En él describía por primera vez un defecto visual que padecía, que descubrió accidentalmente, y en el que profundizó durante un tiempo en el que se dedicó al estudio de las flores.

Cuáquero convencido, Dalton vestía ropas casi talares, de modo que sus amigos quedaron muy sorprendidos el día que salió a la calle vestido con unas medias de un estridente color escarlata. Alertado por las chanzas, confesó que las había comprado pensando que eran grises.

De esta manera fue el primer científico en descubrir que era incapaz de distinguir determinados colores, un defecto congénito que hoy conocemos como discromatopsia o daltonismo. Aunque hay muchas variantes de este defecto, lo más común es que quienes lo padecen confundan el verde y el rojo.

Nuestros ojos contienen dos tipos de fotorreceptores responsables de la visión. Los bastoncillos nos ayudan a ver en condiciones de poca luz, pero no proporcionan información sobre el color. Los conos funcionan cuando hay luz abundante y dividen el mundo en tres colores: azul, verde y rojo.

Las personas daltónicas suelen carecer de uno de los tres tipos de conos, por lo que solo ven algunos colores. A las personas que no tienen conos y, en consecuencia, no ven los colores en absoluto, se las denomina acrómatas. Su principal problema no es que su mundo sea en blanco y negro, sino que la luz brillante les causa tremendas molestias y pueden quedar cegadas por la luz del sol.

El daltonismo es debido a fallos en los genes reguladores de la producción de los pigmentos de los conos. El defecto genético es hereditario y se transmite por un alelo recesivo ligado al cromosoma sexual X, del que los varones poseen uno y las hembras dos.

Basta con que un hombre herede un cromosoma X defectuoso para que sea daltónico. Las mujeres solo serán daltónicas si sus dos cromosomas X presentan la deficiencia, algo muy improbable. En caso contrario, como ocurre con la hemofilia, serán portadoras: no presentan el defecto, pero pueden transmitirlo a su descendencia.

Todo esto, que hoy se enseña en las escuelas, era absolutamente desconocido en tiempos de Dalton, de manera que sus elucubraciones sobre las causas de su defecto estaban basadas en las leyes físicas de la óptica, una rama del saber relativamente bien desarrollada por entonces gracias a la teoría tricromática propuesta en 1803 por Thomas Young.

Dalton supuso que el humor vítreo de sus ojos –la masa gelatinosa que ocupa el espacio entre el cristalino y la retina–, no sería transparente como en un ojo normal, sino que tenía que ser de color azulado y funcionaría como un filtro del rojo.

Su razonable hipótesis presentaba el inconveniente de que, para demostrarla y confirmarla, tendría que perforar su ojo para extraer el humor vítreo, algo que, por fuerte que fuera su amor a la ciencia y por seguro que estuviera de su hipótesis, no estuvo dispuesto a hacer.

Pero no parece que nuestro hombre fuese un hombre incapaz de defender sus principios incluso desde el más allá. En su testamento dispuso que le fueran extraídos los ojos para comprobar si el humor vítreo era azulado. Murió el 27 de julio de 1844, con 78 años, cincuenta años después de haber descrito su ceguera a los colores.

Al día siguiente, su médico de cabecera, Joseph Ransome, extrajo el humor vítreo de uno de los ojos, lo situó sobre una lente y escribió que era perfectamente transparente. Extrajo el segundo ojo, lo dejó casi intacto salvo en la parte opaca posterior, y comprobó que ni el rojo ni el verde se distorsionaban al mirar a través de él.

De esa expeditiva manera descartó la hipótesis daltoniana de que la ceguera al color se debiera a un "filtro prerretinal" y concluyó (erróneamente) que el defecto debía estar en el nervio óptico que conecta la retina con el cerebro.

Sabedor quizás de que en ciencia lo que se ignora hoy puede ser explicado mañana, Ransome guardó los ojos en un recipiente que pasó a ser orgullosamente custodiado por la Sociedad Filosófica y Literaria de Manchester.

En 1983, el bioquímico Kary Mullis desarrolló una novedosa técnica de biología molecular –la PCR– mediante la cual un pequeño fragmento de ácido nucleico puede clonarse varias veces para obtener copias secuenciales, algo que resulta de gran utilidad en múltiples aplicaciones biomédicas. La técnica se hizo muy popular a raíz de la concesión del Nobel de Química de 1993 a Mullis, de manera que científicos de todo el mundo se pusieron a ahondar en ella.

Para conmemorar el segundo centenario del ensayo de Dalton sobre la visión, en 1994 un grupo de genetistas y oftalmólogos ingleses solicitó permiso a la Sociedad de Manchester para tomar una pequeña muestra de la retina de Dalton con el fin de extraer y amplificar el ADN mediante PCR y examinar los genes de los tres tipos de conos retinianos implicados en la visión de los colores.

Los compuestos fotosensibles contienen unas proteínas llamadas opsinas. Utilizando las secuencias genéticas conocidas para las opsinas de los fotopigmentos rojos y verdes, los investigadores demostraron que Dalton tenía el gen opsina para el fotopigmento rojo, pero carecía del homólogo para el fotopigmento verde.

Dalton había sido en realidad un "deuteranope", con un defecto en el pigmento óptico sensible a longitudes de onda intermedias, y no, como había postulado Young en 1807 en una célebre recopilación de sus conferencias, un "protanope" falto del pigmento sensible al rojo.

Para un deuteranope, la parte roja del espectro se ve tenue porque las regiones que parecen amarillas, anaranjadas y rojas para los observadores normales son para él todos del mismo tono, pero el rojo es de menor luminosidad que las regiones amarilla y naranja a las que se yuxtapone.

La historia de la ciencia es como una galería de retratos en la que hay muchas copias y pocos originales. Siglo y medio después de su muerte, el original experimento que el físico inglés había comenzado con apenas treinta años para indagar sobre la causa de su defecto visual, finalmente concluyó.

Manuel Peinado Lorca 

Catedrático de Universidad. Departamento de Ciencias de la Vida e Investigador del Instituto Franklin de Estudios Norteamericanos, Universidad de Alcalá

Luis Monje

Biólogo. Profesor de fotografía científica, Universidad de Alcalá

30/08/2020

 

Este artículo ha sido publicado originalmente en The Conversation

Crispr causa graves alteraciones en embriones humanos

Investigadores de un laboratorio británico alteraron genéticamente embriones humanos con la técnica Crispr, forma de ingeniería genética usada en años recientes para experimentar en animales y plantas. El resultado fue impactante: casi la mitad de los embriones mostraron alteraciones no deseadas, con mutaciones imprevistas y efectos dañinos en el genoma, que podrían causar desde defectos de nacimiento hasta cáncer en la vida posterior.

El equipo liderado por Kathy Niakan, del Instituto Francis Crick, de Londres, estudia el rol de ciertos genes en el desarrollo humano. En este marco modificaron 18 embriones humanos –donados para investigación por personas que se han sometido a procesos de fertilización asistida– usando la técnica Crispr para eliminar un gen llamado POU5F1. El experimento comprendió 25 embriones. Siete fueron usados como control. De los 18 que fueron intervenidos, en ocho se detectaron cambios imprevistos y anormales. Estudios anteriores sobre ingeniería con Crispr ya habían mostrado que esta técnica puede provocar la eliminación y/o rearreglo de secuencias genéticas fuera de objetivo ( off target), es decir, alrededor y fuera del lugar donde se programó el experimento. Esto es un elemento clave de preocupación sobre los efectos secundarios del uso de esta técnica (https://tinyurl.com/y5r5cza4).

En el caso presentado por Niakan, el dato nuevo es que encontraron además mutaciones inesperadas dentro del objetivo ( on target), es decir, aunque la manipulación sucedió en el lugar previsto, se produjeron mutaciones no intencionales que afectan el funcionamiento del genoma y la vida posterior. Estos alarmantes resultados motivaron que los investigadores decidieran publicar su estudio en el sitio de artículos científicos BioRxiv, aunque aún no estaba arbitrado (https://tinyurl.com/y62dtx6o).

Se afirma a menudo que la técnica Crispr sería más precisa que las formas de ingeniería genética anteriores, porque actúa como "un GPS con tijeras". Se construye una sonda (Crispr) que reconoce el lugar donde se quiere intervenir en el cromosoma y se adjunta un sistema molecular asociado con capacidad de cortar ambas hebras del ADN (Cas9 u otros). Se busca así inhabilitar o silenciar la expresión de un gen, lo cual cambia las funciones del organismo. También se pueden insertar nuevas secuencias genéticas, es decir, construir un organismo transgénico.

Aunque en muchos países existe una prohibición para experimentar con ingeniería genética que cambie la línea germinal –hereditaria–de seres humanos, Reino Unido permitió, en una controvertida decisión, la experimentación con embriones humanos, a los que se impida llegar a término. Esta es la tercera vez que se publica la ingeniería de embriones humanos en el mundo. Los antecedentes legales anteriores fueron en China y Estados Unidos. También hubo un experimento ilegal en China en 2018, en que los embriones manipulados con Crispr se insertaron en una mujer que dio a luz mellizas, experimento mundialmente condenado, pero que no ha inhibido que otros investigadores expresen que deberían continuarse para crear bebés con "mejores" capacidades, es decir, "bebés de diseño". Esto abre a temas de amplísimas y aberrantes consecuencias que no se deben desvincular de la investigación legalmente permitida en algunos países, ya que ésta prepara el terreno, aunque ahora no permita usar embriones, para producir embarazos.

Interrogado sobre el nuevo estudio, el investigador Kiran Musunuru, de la Universidad de Pennsylvania, que investiga el uso de Crispr para terapias cardiacas, afirmó que esa técnica "cambia no solamente lo que se trata de editar, sino inadvertidamente mucho del ADN alrededor de ese sitio, afectando a otros genes, lo cual causa problemas". Agregó que si se compara el ADN humano con un libro, Crispr es como “arrancar una página y pegar otra … es un proceso muy crudo” y aunque "a menudo crea pequeñas mutaciones que quizá no sean preocupantes, también puede eliminar o rearreglar grandes secciones del ADN" (https://tinyurl.com/yanqwrkm).

El uso del sistema Crispr para experimentar en vacunas o animales y plantas de uso agropecuario no está regulado según los nuevos riesgos que presenta, sino que, en el mejor caso, se encuadra dentro de las normativas ya existentes, que no están diseñadas para estas nuevas biotecnologías, pese a que se sabe también que en animales y plantas acarrea anomalías y efectos no intencionales (https://tinyurl.com/y4et76c8).

Los cultivos manipulados con ingeniería genética, a la que llaman "edición genética" (trampa de la industria de agronegocios para que la gente no advierta que son transgénicos), podrían tener nuevos efectos nocivos en humanos al usarse como alimento o forraje.

Pese a estos nuevos riesgos, la industria de los agronegocios (Corteva, Bayer-Monsanto, etc) ha conseguido en varios países latinoamericanos (Argentina, Brasil, Paraguay, Honduras, Colombia y otros) debilitar las regulaciones de bioseguridad alegando que los productos de "edición genética" no serían transgénicos. Pese a que todos están modificados genéticamente y muy probablemente tienen cambios genómicos no intencionales, no pasarán por evaluación de riesgos ni etiquetado, y el público no sabrá de estos nuevos riesgos. Esto es una tendencia sumamente peligrosa que se debe impedir y/o revertir.

Por Silvia Ribeiro, iInvestigadora del Grupo ETC

Nueva gripe porcina: otra pandemia en ciernes

Un estudio publicado esta semana alerta que una nueva cepa de gripe porcina (G4 EA H1N1) ha mutado para infectar a humanos y se está expandiendo en varias provincias de China. Más de 300 trabajadores de instalaciones de cría industrial de cerdos dieron positivo a esa cepa. Los autores advierten que podría aumentar su capacidad de trasmisión para convertirse en epidemia o pandemia, tal como sucedió con la gripe porcina en México en 2009.

El 29 de junio un grupo de investigadores liderados por el científico Liu Jinhua, de la Universidad de Agricultura de China, publicó los resultados de sus estudios sobre patógenos en cerdos en ese país en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences, de Estados Unidos. (https://tinyurl.com/ycjqqv59). Se basan en 30 mil muestras tomadas entre 2011 y 2018 en cerdos de 10 provincias chinas. Identificaron 179 virus diferentes de gripe porcina. Uno les preocupó especialmente, el denominado G4. Es una combinación de tres linajes, entre ellos la cepa H1N1 que mutó de cerdos a humanos y originó la pandemia de 2009. En pruebas con hurones, que muestran síntomas de gripe similares a los de los humanos, concluyeron que esa cepa es "altamente infecciosa" y "causa síntomas graves" en animales, por lo que la consideran de alto riesgo.

En los últimos tres años del estudio tomaron también muestras de trabajadores de 15 granjas industriales y poblaciones vecinas: 10.4 por ciento de los trabajadores y 4.4 por ciento de otras personas mostraron tener anticuerpos contra G4 EA H1N1, indicador de que habían sido infectados. La incidencia entre personas de 18 a 35 años fue de 20.5 por ciento.

Aunque variantes de H1N1 han circulado por años en varios continentes, la presencia de enfermedad causada por el virus G4 en cerdos en China aumentó notablemente desde 2014. Se estima que la cepa ya está en la mayoría de las grandes instalaciones de cría de cerdos, lo cual acelera la posibilidad de nuevas mutaciones para infectar a humanos.

Ian H. Brown, jefe del Departamento de Virología de la Agencia de Salud Animal y Vegetal de Gran Bretaña, uno de los científicos que revisó el artículo, afirmó: "Puede ser que con un mayor cambio en el virus éste se vuelva más agresivo en las personas, tal como ha hecho el SARS-Cov-2", causante del Covid-19. Los científicos saben que esta cepa se replica con facilidad en las vías respiratorias humanas, y aunque aparentemente aún no causa enfermedad grave en humanos esto podría cambiar "sin previo aviso", ya que los virus G4 "tienen todas las características esenciales para convertirse en candidato a virus pandémico" (https://tinyurl.com/y7mbjxw5).

Como expliqué en artículos anteriores, el sistema agropecuario industrial tiene un rol fundamental en las pandemias, incluso la que estamos sufriendo actualmente, por las condiciones de cría industrial de ganado. Son millones de animales hacinados, genéticamente uniformes, con sistemas inmunológicos muy debilitados (https://tinyurl.com/ycfcksva).

Ahora sale a la luz el escenario de pesadilla: una nueva pandemia de gripe porcina se podría traslapar con la actual de Covid 19, porque no se ha hecho nada para cambiar el sistema de cría animal y el sistema agrícola industrial que lo sostiene, con extensos monocultivos, principalmente de transgénicos, cuya expansión es la principal causa de deforestación y destrucción de hábitats naturales. Al contrario, las empresas de agronegocios y cría animal han tenido abultadas ganancias y hasta subsidios gubernamentales en varios países en este periodo.

Al mismo tiempo, está en curso otra grave enfermedad en cerdos: la peste porcina africana (PPA), que ha diezmado la población de cerdos en China y Europa. Aunque este virus aún no ha mutado para contagiar humanos, muestra las enfermizas condiciones de la cría industrial. China es el mayor criador industrial de cerdos del mundo, y debido a la PPA ha perdido cerca de la mitad de su plantel de cerdos.

Paradójicamente, esto, aunque afectó al principio a WH Group, empresa china que es la mayor porcícola del mundo (dueña de la empresa Smithfield), la "escasez" aumentó significativamente los precios y WH terminó haciendo más ganancias, con la venta de sus cerdos y la importación de éstos desde Brasil, en un acuerdo con la principal criadora de ganado a escala global, la empresa JBS, de origen brasileño. (Grain, https://tinyurl.com/y9f98atd)

Las ganancias de estas empresas carnívoras son tan grandes, debido a que externalizan todos los costos de las enfermedades que provocan en humanos, animales y ambiente, que aún en medio de la peste y la pandemia actual siguen haciendo grandes negocios. En vista de lo que pasa con la PPA, WH Group hizo este año varios acuerdos para trasladar gran parte de la cría de cerdos a Argentina, con una inversión de 27 mil millones de dólares hasta 2028. Argentina pasaría de criar anualmente 6 millones a 100 millones de cerdos, en 5-8 años. WH eligió Argentina por sus condiciones climáticas y por la cercanía de millones de hectáreas de soya y maíz transgénico, base de la alimentación de ganado industrial (https://tinyurl.com/yaefy3mv).

En lugar de aumentarlo, urge desmantelar todo el sistema agrícola y pecuario industrial, máquina letal de producción de enfermedades para la gente, animales y ambiente.

* Investigadora del Grupo ETC

Durante la intervención quirúrgica en la clínica del Instituto Casey.Foto Ap

Empleada por primera vez, Crispr despejará el camino para tratar enfermedades // En un mes se dará a conocer el resultado de la intervención, señalan expertos

 

Washington. Científicos dicen que por primera vez usaron una herramienta que permite manipular genes dentro del cuerpo humano, en lo que parece marcar otro paso importante en los esfuerzos por modificar el ADN con la finalidad de tratar enfermedades.

El procedimiento se le practicó hace poco a un paciente con una forma hereditaria de ceguera en el Instituto Casey para el Ojo, de la Universidad de Salud y Ciencias de Oregón en Portland, informó la empresa que fabrica la herramienta, conocida como Crispr. No se dieron detalles sobre el paciente ni acerca de cuándo se produjo la intervención.

En un mes podría saberse si el paciente recuperó la visión o no. Si el procedimiento parece seguro, los médicos planean ensayarlo en otras 18 personas, incluidos adultos y niños.

"Existe la posibilidad de que personas básicamente ciegas puedan ver", explicó Charles Albright, jefe del departamento científico de Editas Medicina, compañía de Cambridge, Massachusetts, que desarrolla el tratamiento junto con Allergan, de Dublin. "Estimamos que esto despejará el camino para la producción de una serie de medicinas que pueden cambiar el ADN".

Jason Comander, cirujano oftalmólogo del hospital para el Ojo y el Oído Massachusetts de Boston, otro centro que planea aportar pacientes para el estudio, señaló que este puede ser "el comienzo de una nueva era en la medicina", en la que se usa la tecnología para "hacer que la modificación del ADN resulte mucho más sencilla y efectiva".

Mayor precisión

Los médicos trataron de modificar los genes en el propio cuerpo en 2017 para atender otro tipo de enfermedad genética, empleando los llamados dedos de zinc. Muchos científicos piensan que el Crispr es mucho más fácil de usar para localizar y cortar el ADN en un sitio específico, por lo que el interés en estas investigaciones es muy alto.

La gente de este estudio padece de una amaurosis congénita de Leber, causada por una mutación de genes que impide al cuerpo producir la proteína que necesita para convertir la luz en señales que van al cerebro, lo que permite ver. A menudo nacen viendo muy poco y pueden perder totalmente la visión en pocos años.

No se puede tratar con una terapia genética tradicional –remplazando genes– porque el que se necesita es demasiado grande como para caber en el virus desactivado empleado para hacerlo llegar a las células.

Por ello, tratan de modificar o impedir la mutación haciendo dos cortes a ambos lados. La esperanza es que los extremos del ADN se reconecten y permitan que el gen funcione como debe hacerlo.

El procedimiento toma una hora y se hace con anestesia total. Empleando un tubo del espesor de un cabello, los médicos sueltan tres gotas de un fluido que contiene el material para modificar el gen debajo de la retina, la capa en la parte trasera del ojo que contiene las células sensibles a la luz.

"Cuando la célula es modificada, es algo permanente, que esperemos se mantenga por el resto de la vida del paciente", indicó uno de los líderes del estudio que no participó en este primer caso, Eric Pierce, del hospital para el Ojo y el Oído Massachusetts.

Los médicos creen que necesitan restaurar entre un décimo y un tercio de las células para que el paciente pueda ver. En animales lograron corregir la mitad de las células con el tratamiento, puntualizó Albright.

La intervención en los ojos conlleva algunos riesgos, como infecciones y hemorragias, pero son poco frecuentes, sostuvieron los médicos.

Proyecto titánico busca penetrar los secretos genéticos del cáncer

Más de mil científicos realizan los trabajos más completos en la materia // Se apoyan en 2 mil 600 casos en el mundo

Tokio. Penetrar en los secretos del genoma de los tumores cancerosos para comprenderlos mejor y combatirlos es el proyecto titánico al que se ha consagrado más de un millar de científicos durante varios años, con la esperanza de lograr un día tratamientos personalizados y eficaces.

Fruto de la colaboración de mil 300 investigadores de cuatro continentes, estos trabajos, los más completos realizados en la materia, se apoyan en la secuenciación del genoma de más de 2 mil 600 tumores, correspondientes a 38 tipos de cáncer.

Los resultados de este programa de investigación, llamado Proyecto Pan-Cáncer, se desgranaron este miércoles en una veintena de artículos en Naturey otras revistas médicas del mismo grupo.

Sin aplicación a corto plazo

Aunque no tiene aplicación terapéutica concreta a corto plazo, sus enseñanzas teóricas son numerosas: mejor conocimiento de las mutaciones genéticas que provocan la multiplicación de células cancerosas, similitudes a veces sorprendentes entre diferentes tipos de cáncer o extrema variedad de tumores de un individuo a otro.

“Los conocimientos acumulados sobre el origen y la evolución de tumores permitirán desarrollar nuevas herramientas para detectar los cánceres antes, así como (crear) terapias más personalizadas, a fin de atender a los pacientes más eficazmente”, consideró Lincoln Stein, uno de los científicos que han liderado el proyecto, en un comunicado del Instituto de Ontario para la Investigación sobre el Cáncer, en Canadá.

Una de las lecciones es la gran variedad de genomas de tumores cancerosos, explicó otro científico involucrado en el proyecto, Peter Campbell, del Instituto Sanger Wellcome. “El hallazgo más impactante es la diferencia que puede haber entre el cáncer de un paciente a otro”, destacó.

Se debe al gran número de mutaciones genéticas que sufre un tumor, y que a veces depende de factores ligados al modo de vida del paciente, por ejemplo, el tabaquismo.

Otro punto que ha salido a la luz con el estudio es que el proceso de desarrollo de algunos cánceres puede iniciarse años antes del diagnóstico, a veces incluso en la infancia.

“Esto muestra que la ventana para una intervención precoz es mucho más amplia de lo que se pensaba”, señaló Campbell.

Puntos en común

Estos trabajos también muestran que desde la perspectiva genética, los cánceres que afectan a diferentes partes del cuerpo tienen más puntos en común de lo que se pensaba.

“Por ejemplo, puede haber algunos cánceres de mama y de próstata en los que las mutaciones son similares”, según Joachim Weischenfeldt, de la Universidad de Copenhague.

“Esto quiere decir que a un paciente afectado por un cáncer de próstata se le podría administrar el mismo tratamiento que a una enferma aquejada de un cáncer de mama”, sostuvo.

En promedio, cada genoma de tumor contiene de cuatro a cinco mutaciones susceptibles de haber causado el cáncer, lo que varía fuertemente según el tipo de enfermedad. En el caso de 5 por ciento de los tumores, no se ha identificado alguna variación, lo que significa que la investigación en este campo debe proseguir.

De manera general, conocer más sobre los cánceres desde el punto de vista genético mejorará el diagnóstico en los casos complicados y permitirá personalizar los tratamientos en función de las mutaciones específicas de una u otra enfermedad.

Creadas por primera vez “máquinas vivientes” con células animales

Científicos de EE UU presentan unos “organismos reprogramables”, a medio camino entre un robot y un ser vivo

Cuatro jóvenes científicos estadounidenses han creado por primera vez “máquinas vivientes”, elaboradas con células animales y capaces de llevar a cabo tareas muy sencillas. Los investigadores, financiados por el Departamento de Defensa de EE UU, creen que sus “organismos reprogramables” podrían servir en un futuro todavía muy lejano para aplicaciones médicas —como la detección de tumores, la eliminación de la placa de las arterias y el reparto inteligente de fármacos dentro del cuerpo humano— e incluso para operaciones de restauración ambiental de lugares contaminados.


Los autores de estas máquinas vivientes son dos biólogos, Michael Levin y Douglas Blackiston, y dos expertos en robótica, Josh Bongard y Sam Kriegman. Los investigadores han empleado como ladrillos dos tipos de células de la rana de uñas africana: las células de su corazón (contráctiles) y las de su piel (más pasivas). Durante meses, los científicos han utilizado un superordenador para simular miles de agregados celulares de diferentes formas e intentar predecir su comportamiento. Los diseños más prometedores se llevaron a cabo. El principal resultado es una máquina biológica de medio milímetro, con unos pocos cientos de células, capaz de moverse en una dirección determinada por los científicos (pincha aquí para ver su funcionamiento).


“Parece que estos biobots son una tercera clase de materia animada: no son robots ni son, estrictamente, organismos. Creo que estos biobots obligarán a los biólogos y a los filósofos a repensar nuestras definiciones de la vida y de lo que es una máquina. En el futuro, ¿los organismos diseñados por ordenador deberían tener los mismos derechos que las personas y los animales evolucionados naturalmente?”, se pregunta Josh Bongard, de la Universidad de Vermont.


Michael Levin reconoce que sus criaturas inducen a muchas preguntas. Los biobots están formados por células de rana, pero ni tienen forma de rana ni actúan como una rana. El biólogo cree que estos nuevos organismos servirán para entender grandes reglas de la vida hasta ahora invisibles. Lo explica con un ejemplo: ninguna hormiga tiene el plano del futuro hormiguero, pero todas cooperan para hacer uno. ¿Cómo habría que modificar genéticamente a las hormigas para que construyeran un hormiguero con dos entradas en lugar de una? Los científicos no tienen ni idea.


“La gran pregunta aquí es: ¿Cómo cooperan las células para construir cuerpos complejos y funcionales? ¿Cómo saben qué tienen que construir? ¿Qué señales intercambian entre ellas?”, reflexiona Levin, de la Universidad Tufts, cerca de Boston. “Una vez que descubramos cómo incitar a las células a construir estructuras específicas, no solo tendremos un impacto enorme en la medicina regenerativa —construyendo partes del cuerpo o induciendo su regeneración—, sino que podremos utilizar estos mismos principios para mejorar la robótica, los sistemas de comunicación y, quizás, las plataformas de inteligencia artificial”, calcula Levin.


Sus biobots, elaborados con cientos de células de rana, son solo una prueba de concepto. “Mostramos un modelo escalable para crear nuevas formas de vida funcionales”, señalan los autores en su investigación, publicada este lunes en la revista especializada PNAS. “Si logramos automatizar la fabricación de los diseños por ordenador, podríamos concebir enormes enjambres de biobots. Y estos podrían incluso ser capaces de unirse en tamaños cada vez mayores. Podríamos tener biomáquinas muy grandes en el futuro”, plantea como hipótesis Bongard. Su equipo ya ha hecho simulaciones de hasta 270.000 células. Un cuerpo humano tiene unos 30 billones.


Los autores dibujan un futuro en el que se harían “sistemas vivos a medida para una amplia gama de funciones”. En su laboratorio ya han diseñado un biobot con un agujero en el centro que, según los científicos, se podría utilizar como un bolsillo en el que transportar o neutralizar sustancias tóxicas. Las simulaciones del superordenador también predicen que, si se juntan varias de estas biomáquinas, se moverían de forma espontánea en círculos, empujando lo que encontrasen a su paso hasta un punto central. “Quizás, en el futuro, se podrían liberar en el océano grandes enjambres de biobots, para que reuniesen los microplásticos en grandes cúmulos que pudiesen ser recogidos por barcos. Al final, como los biobots son 100% biodegradables, se convertirían en alimento para la vida marina”, plantea Bongard.


“Otros enjambres podrían encontrar pequeñas cantidades de metales pesados en suelos contaminados. Y, si es posible hacerlos de un tamaño lo suficientemente pequeño, los biobots podrían flotar en el aire y recoger partículas contaminantes”, prosigue el experto en robótica.


El biólogo y físico Ricard Solé aplaude el nuevo trabajo, “estimulante y rompedor”, pero subraya que algunas de las aplicaciones imaginadas por los autores “todavía están a años luz”. Solé, de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, es experto en sistemas complejos, como la inteligencia colectiva de las hormigas. “El equipo de Levin ha dado un salto importante en biología sintética, pero esos miniorganismos necesitarán sensores para poder hacer cosas complejas. Añadir esos sensores será el salto cualitativo que habrá que dar en el futuro”, opina Solé.


La química Berta Esteban Fernández de Ávila lleva cinco años en la Universidad de California en San Diego desarrollando microrrobots, a veces combinándolos con células vivas, como espermatozoides. A su juicio, la estrategia del equipo de Levin tiene “muchísimas posibilidades”, sobre todo en aplicaciones como la microcirugía dentro del cuerpo humano. “Independientemente de la toxicidad de las células, habría que asegurar una forma de inactivarlas después de realizar la función deseada. Por dar un ejemplo, a veces aplicamos microrrobots en el estómago y aprovechamos la acidez del propio fluido gástrico para desactivarlos”, advierte la investigadora.


Levin explica que sus biobots no se multiplican. “Básicamente, se quedan como están y se disuelven en una semana”, apunta. Sin embargo, su investigación sí plantea la posibilidad de añadir a las células la capacidad de reproducirse. “Sería un camino arriesgado. Sin embargo, puede terminar siendo una de las mejores rutas para abordar los importantes desafíos ecológicos que plantea el cambio climático”, opina Bongard.


“Es difícil saber ahora si esta tecnología podría tener consecuencias no deseadas o cómo alguien podría abusar de ella. Pero creemos que, si esta tecnología madura, podríamos necesitar una regulación. Ya está ocurriendo con la inteligencia artificial y con la robótica, que durante mucho tiempo estuvieron sin regular”, remacha Bongard.

He Jiankui, el “Frankestein chino”. Condenaron al científico que editó el genoma de dos gemelas

En 2018 la noticia convulsionó al mundo. El investigador comunicaba que, a partir del uso de la técnica Crispr, creaba a las primeras bebes resistentes al HIV. Buscaba fama y fortuna pero cumplirá una condena de tres años

En noviembre de 2018 He Jiankui (Southern University of Science and Technology of China) comunicaba una noticia que, de tan explosiva, atravesaba las paredes de la comunidad científica. Gracias a las bondades de la revolucionaria técnica de edición genética, Crispr/Cas9, modificaba el genoma de gemelas chinas y las volvía resistentes al HIV. Esta semana el genetista fue declarado culpable por un tribunal de Shenzhen. Como castigo deberá cumplir con tres años de cárcel y con el pago de, aproximadamente, 430 mil dólares (tres millones de yuanes). Además, ya no estará habilitado para realizar ninguna tarea profesional relacionada al mundo de la salud. Dos de sus colaboradores recibieron sentencias equivalentes.


Para comprender el caso, rearmemos la cronología de los hechos. El año pasado He Jiankui adelantó la noticia por YouTube y, acto seguido, lo presentó en una cumbre de expertos celebrada en Hong Kong. Estaba exultante, se creía el protagonista de una nueva hazaña científica; su nombre quedaría grabado en la historia. Aunque en muchas naciones estaba prohibido, había modificado el genoma de Lulú y Nana para volverlas inmunes al virus. ¿Cómo? Luego de la fecundación, su propósito era intervenir el embrión y desactivar el gen específico (denominado “CCR5”) que codifica para la proteína que está en los glóbulos blancos y que funciona como puerta de entrada y salida del HIV en la célula.


Tras su experimento, como ambas estaban en perfecto estado de salud, creía que sus objetivos se habían cumplido con éxito. En el mismo movimiento, había abierto la puerta para la creación de “bebés de diseño”; y lo había conseguido a partir de las famosas tijeras genéticas, herramientas que editan genes y agitan las fantasías más oscuras del determinismo en el campo. En concreto, presentan la virtud de introducir, corregir o eliminar secuencias de ADN de manera totalmente dirigida y con precisión quirúrgica.


Hasta aquí, algún desconsiderado podría pensar que todas las revoluciones científicas necesitaron de genios y genias que se saltearan alguna regla. Cerebros iluminados que eludieran alguna norma; en definitiva, espíritus audaces y capaces de franquear los límites de las propias instituciones a las que pertenecían. No obstante, “el Frankestein chino" –así fue apodado a partir de este momento– fue demasiado lejos. Sus ansias de reconocimiento mundial lo llevaron a ignorar todos los manuales de ética habidos y por haber.


Según el fallo, adelantado por Xinhua –agencia oficial de China– el científico falsificó documentos y engañó a las parejas que se sometieron al experimento bajo pretextos tergiversados. En aquel momento, la polémica escaló de tal manera que más de 100 colegas de su propio país publicaron una declaración para despegarse de lo realizado y sancionaron la irresponsabilidad como “una locura”. Es una locura porque, hasta el momento, si bien la técnica empleada es muy prometedora –todos los años, de manera sucesiva, sus creadores resuenan como posibles premiados Nobel– no ha sido lo suficientemente perfeccionada. Se utiliza con cautela porque si no se manipula de manera correcta puede introducir problemas en lugares donde no los hay. Dijimos que su precisión era quirúrgica pero no infalible.


La historia de la ciencia y la tecnología ha demostrado, a través de innumerables ejemplos, que aquello que en un tiempo fue rechazado, con los siglos, obtuvo legitimidad científica y luego prestigio social. El conflicto con el trabajo realizado por He Jiankui es que, a pesar de estar disponibles, escogió burlar cualquier clase de protocolo. Sus conclusiones no fueron publicadas por los canales corrientes –revistas internacionales de prestigio– y, en efecto, el modus operandi no pudo ser juzgado ni replicado en laboratorios de otras partes del mundo. Su falta de rigurosidad puso en riesgo la vida de las gemelas. Aunque todavía no fue confirmado, para colmo de males, habría un tercer bebé víctima del mismo proceso.


De cualquier modo, proyectemos a largo plazo y, aunque resulte escabroso, démosle la derecha al científico chino con una hipótesis en forma de pregunta. ¿Qué hubiera pasado si, efectivamente, a partir de su experimento se materializaba la posibilidad de generar bebés resistentes al virus? Potencialmente podría abrirse una ventana hacia una nueva variante de estratificación social. Aquellos grupos sociales más pudientes podrían prolongar sus ventajas genéticas a gusto y piacere. Como alguna vez mencionó el prestigioso biólogo molecular Alberto Kornblihtt: “Tendríamos humanos hechos a medida”.


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Describen el árbol evolutivo de las plantas verdes más completo

Con datos genéticos de mil 147 especies, un equipo internacional de investigadores describe en Nature el árbol evolutivo para las plantas verdes más completo hasta la fecha.

En la actualidad, hay más de 500 mil especies de plantas en el mundo y todas evolucionaron de un antepasado común. Cómo sucedió este salto en la biodiversidad aún no está claro.

La historia y la evolución de las plantas se remontan a unos mil millones de años. Las algas fueron los primeros organismos en aprovechar la energía solar con la ayuda de cloroplastos. En otras palabras, fueron los primeros organismos vegetales en realizar la fotosíntesis.

El objetivo del nuevo estudio fue desentrañar los fundamentos genéticos para este desarrollo. "Algunas especies comenzaron a emerger y evolucionar hace varios cientos de millones de años. Sin embargo, en la actualidad tenemos las herramientas para mirar hacia atrás y ver qué sucedió en ese momento", explica el profesor de fisiólogos de plantas Marcel Quint, del Instituto de Ciencias Agrícolas y Nutricionales en Martin-Luther-Universität Halle-wittenberg (MLU).

Quint lidera un subproyecto con el bioinformático Ivo Grosse, también de MLU, como parte de la Iniciativa de los mil transcriptomos de la planta, una red global de unos 200 investigadores. El equipo recogió muestras de mil 147 especies de plantas terrestres y algas para analizar los patrones de expresión génica (transcriptoma) de todo el genoma de cada organismo.

Con esa información, los investigadores reconstruyeron el desarrollo evolutivo de las plantas y la aparición de especies individuales. Se centraron en especies de plantas que, hasta el momento, no se han estudiado a este nivel, incluidas numerosas algas, musgos y también de las que tienen flores.

 El químico estadounidense David Liu, de la Universidad de Harvard. En vídeo, charla TED en la que explica cómo se pueden evitar las enfermedades genéticas. FOTO: CASEY ATKINS | VÍDEO: TED

El método podría corregir el 89% de las 75.000 variantes genéticas asociadas a enfermedades, según sus autores

 

Al químico californiano David Liu le prohibieron la entrada en el casino del hotel MGM Grand, en Las Vegas, cuando tenía 29 años. Ganaba demasiado dinero apostando en la mesa del blackjack, el juego de cartas en el que hay que sumar una puntuación lo más cercana a 21, pero sin pasarse. Triunfaba utilizando “matemáticas simples”, según aseguró por entonces en una entrevista con la revista de su universidad, la de Harvard, en EE UU. Hoy, Liu es uno de los mejores científicos del planeta. Y acaba de descubrir una nueva técnica para modificar con una precisión sin precedentes la información genética de los seres vivos.

Las células humanas tienen su manual de instrucciones escrito con cuatro letras (ATTGCTGAA…) en dos metros de ADN plegados de manera asombrosa. Las herramientas de edición genética, como la técnica CRISPR que ha revolucionado los laboratorios desde 2012, son capaces de buscar una secuencia concreta de letras y cortarla de manera específica con una especie de tijeras moleculares, insertando nueva información como si fuera un procesador de textos. El problema es que, a menudo, la operación falla y se generan mutaciones no deseadas. Como resultado, la mayor parte de las 75.000 variantes genéticas humanas asociadas a enfermedades no se pueden corregir actualmente en el laboratorio, según los cálculos del equipo de Liu. Su método, afirman, puede reparar el 89%.

La técnica, bautizada prime editing (“edición de calidad”), es “elegante y fascinante”, en palabras del genetista Lluís Montoliu, del Centro Nacional de Biotecnología, en Madrid. “Estamos ante una propuesta disruptiva, algo nuevo, que no existía y que obligará a revisar las posibilidades terapéuticas derivadas de la edición genética”, celebra. El equipo de Liu publica hoy en la revista Nature los resultados de 175 experimentos en células humanas en el laboratorio, incluyendo la corrección de las causas genéticas de trastornos como la anemia de células falciformes y la enfermedad de Tay-Sachs.

En una célula, las instrucciones contenidas en el ADN se traducen a otro lenguaje, el ARN, como paso intermedio para dirigir la fabricación de proteínas, por ejemplo la hemoglobina que transporta el oxígeno en la sangre o los anticuerpos que defienden al organismo del ataque de virus y bacterias. En la técnica CRISPR habitual, los científicos diseñan una molécula de ARN complementaria a la secuencia de ADN que quieren editar y añaden una proteína Cas9, que actúa como unas tijeras. Esta máquina molecular es capaz de encontrar el tramo de ADN deseado y cortarlo, añadiendo si es preciso otro fragmento de ADN con nueva información sintetizada por los científicos.

La estrategia de David Liu es diferente. El californiano, según explica Montoliu, ha inventado “una nueva proteína quimérica”, que utiliza una variante de las tijeras Cas9 capaz de cortar una sola de las dos cadenas que forman la característica doble hélice del ADN, evitando así mutaciones indeseadas.

Para dirigir su máquina molecular a un lugar concreto del genoma, Liu utiliza una guía de ARN y “nada menos que una transcriptasa reversa, una proteína que usan fundamentalmente los virus para copiar su ARN en ADN, invirtiendo el flujo canónico de la información genética, que parte del ADN y se copia a ARN, para acabar convirtiéndose en una proteína”, detalla Montoliu. “La guía de ARN en este caso se extiende y tiene un extremo nuevo, más largo, que es usado como molde por la transcriptasa reversa para copiar nuevo ADN con la secuencia correcta, con la mutación corregida”, añade el investigador. El prime editing escribe nueva información genética directamente en el genoma.

“Se necesita mucha más investigación en una amplia variedad de tipos celulares y organismos para entender mejor el prime editing y perfeccionarlo”, reconoce el equipo de Liu en su publicación en la revista Nature. Montoliu también es cauto, a la espera de que otros laboratorios del mundo ensayen la nueva herramienta. “Esa será la prueba del nueve que nos dirá si este procedimiento innovador para editar genomas va a tener posibilidades y recorrido terapéutico o si se va a quedar como una más de las decenas de propuestas con variantes alternativas de CRISPR que conocemos cada semana”, zanja.

 

“Un avance fascinante”

 

El año pasado nacieron en China los dos primeros bebés cuyo genoma fue modificado para que fuesen inmunes al virus del sida. Este avance logrado por el polémico científico He Jiankui fue recibido con alarma por la comunidad científica porque la técnica de edición genética CRISPR aún no es perfecta y puede generar mutaciones no deseadas en otras partes del genoma. El equipo de Liu ha demostrado en líneas celulares de laboratorio que el prime editing genera menos errores de edición en los lugares a los que va dirigido, aunque no ha analizado si hay errores fuera de sitio, advierte Hilary Sheppard, bióloga molecular de la Universidad de Auckland (Australia) en opiniones recogidas por Science Media Centre. “Este es un avance fascinante que podría solucionar algunos de los problemas actuales de la edición genética, aunque aún queda tiempo hasta demostrar que puede corregir errores en el tipo de células esperado y en contextos clínicos”, explica la investigadora.

 

Por Manuel Ansede

22 OCT 2019 - 01:37 COT

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