Miércoles, 17 Abril 2019 06:12

El padre de las tijeras genéticas

El padre de las tijeras genéticas

Sus investigaciones en bacterias permitieron el desarrollo de las “tijeras genéticas”, que prometen mejorar los tratamientos de cáncer y otras enfermedades.

Francisco Martínez Mojica vendrá a Argentina por primera vez y será reconocido el 2 de mayo por la Universidad Nacional de Quilmes con el título de Doctor Honoris Causa. Durante más de 20 años, este biotecnólogo (Universidad de Alicante) estudió el sistema inmunológico de las bacterias y sus capacidades para defenderse de la infección por virus. Hoy la comprensión de este mecanismo constituye uno de los mayores avances en biomedicina porque ha habilitado el desarrollo CRISPR (la sigla en inglés, por Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas). Se trata de las conocidas como “tijeras genéticas”, que permiten editar el genoma de cualquier ser vivo, eliminar virus de células infectadas y corregir defectos genéticos.


Quienes conocen bien a “Francis” señalan que es modesto, persistente, tranquilo y humano. Hasta hace muy poco tiempo andaba sin celular pero, afortunadamente, lo tenía encima cuando lo llamó Eric Lander, el asesor científico de Obama. Había quedado impactado por la potencia de sus investigaciones. Incluso, en un comienzo sonaban tan descabellados sus hallazgos que ninguna revista prestigiosa quería publicar su trabajo. En 2018 fue uno de los nombres que más rebotó entre las paredes de la Real Academia de Ciencias de Suecia para recibir el Nobel en Medicina. Pese a no ser laureado, las chances se mantienen intactas para 2019. Aquí describe el futuro de CRISPR que, a corto plazo, modificará los tratamientos de cáncer, enfermedades neurodegenerativas y otros trastornos.


–¿Por qué sus investigaciones en bacterias son precursoras de la técnica CRISPR?


–La técnica deriva de un sistema que tienen las bacterias para defenderse frente a la infección por virus. Este mecanismo lo descubrimos en 2003, luego de 10 años de un arduo trabajo de inspección en el genoma de estos microorganismos. Se trata de un sistema inmune muy peculiar porque tiene memoria: las bacterias son capaces de recordar infecciones, transmitir esa información a la descendencia y reconocer a los invasores en el futuro.


–Su trabajo estimuló a muchísimos laboratorios de todo el mundo y revolucionó el campo de la biomedicina.


–Fue en 2005. Debo admitir que en un comienzo las revistas científicas no aceptaban mi trabajo, lo veían demasiado descabellado como para ser real. Enseguida múltiples equipos internacionales comenzaron a aplicar los mecanismos moleculares que nosotros habíamos advertido y ello dio lugar a CRISPR. Una tecnología con una potencia increíble que permite reescribir el material genético, ya no de bacterias sino de cualquier ser vivo, incluidos humanos. Son tijeras que pueden ser programadas para cortar el ADN. Hoy tenemos en nuestras manos –ni más ni menos– que la posibilidad de rectificar errores que producen muchas enfermedades.


–Cuando señala “reescribir” el material genético, ¿a qué se refiere?


–A que es una herramienta que corta los segmentos del genoma en cualquier célula y permite editar (reparar) las áreas dañadas e introducir cambios en el material genético. En la actualidad, es empleada para conocer cuáles son las causas de enfermedades, reproducir los defectos genéticos en pruebas experimentales con animales de laboratorio y modificar plantas. La técnica puede ser dirigida a un sitio concreto con una precisión sorprendente; sin embargo, aun no es perfecta y esperamos que gane eficacia para conseguir mejores resultados. En el presente se realizan ensayos clínicos en humanos pero son “ex-vivo”: se extraen células sanguíneas de un paciente y se modifican en el laboratorio, para más tarde ser devueltas al organismo cuando ya fueron curadas. Otra historia sería “in-vivo”, esto es, si inyectamos a las personas, algo que hoy no sería prudente.

–¿Qué ocurrió luego de su publicación con bacterias?


–No dejaba de sorprenderme, mis colegas llegaban a la oficina con los papers en la mano y me mostraban que científicos de otros países habían demostrado que la tecnología podría servir para proteger a nuestra propia microbiota, que es muy beneficiosa para muchos aspectos de nuestra salud. Luego venía otro, con una línea distinta, que me contaba que hay una variedad de CRISPR que no corta ADN sino ARN y ello sirve para regular la expresión génica (cómo se lee la información genética en cualquier ser vivo). Más adelante, un equipo distinto descubrió cómo otra variante del mismo mecanismo puede ser utilizada para realizar un diagnóstico y detectar la presencia de un virus en una muestra de sangre con una especificidad bestial y una facilidad tremenda; así como también, se han publicado resultados sobre cómo CRISPR puede ser útil para guardar información de cualquier tipo codificada en forma de ADN aprovechando el mecanismo de memoria de las bacterias. ¡Por el amor de Dios! Nuestra ciencia básica ha promovido decenas de trabajos con aplicaciones fundamentales.


–Aquí se golpea a la ciencia básica porque no brinda resultados inmediatos.


–Me paso la vida diciendo que no pueden pensarse de manera separada. No se puede diferenciar una y otra, pero nos obligan a hacerlo porque cuando se solicita dinero para un proyecto debemos especificar de forma muy precisa cuál será su utilidad. Y la realidad es que muchas veces no podemos saberlo, por ello, a la ciencia básica le llamo la “ciencia multiaplicación”. Si desarrollás ciencia aplicada, tenés mucha suerte y va todo muy bien, podrás conseguir un resultado concreto. Ahora bien, con la ciencia básica las posibilidades son infinitas. Y CRISPR es un buen ejemplo al respecto. Los que la hacemos lo tenemos clarísimo pero es muy difícil transmitirlo, sobre todo a los que administran nuestros países. Fueron años de fracaso hasta conseguir buenos resultados. Los gobiernos ya no saben de procesos ni de largos plazos, pues, enseguida se preguntan por el retorno inmediato que tendrán para su beneficio económico. “¿Dónde están las patentes?”, me solían decir durante muchísimo tiempo. Y yo contestaba: “Lo siento, mira, no conseguí estar más despabilado”. No me importa quién lo ha hecho, cómo lo ha conseguido ni dónde, si al final todo el mundo resultará beneficiado.


–Ya ha cosechado múltiples distinciones, ¿le genera una ansiedad especial la posibilidad de obtener el Premio Nobel?


–La ansiedad por cosechar ese reconocimiento tan valioso es generada por la gente que tengo alrededor. La primera vez que vi mi nombre en un periódico local como posible ganador del Nobel me volví loco, lo llamé al periodista y le reproché cómo se atrevía a poner algo así, pero ya me he acostumbrado. Se me fue de las manos, en España hay muchas ganas de conseguirlo. Solo ha habido dos Nobel en Medicina en toda la historia, pienso que es comprensible. Lo mismo me ocurrió con la invitación de la Universidad Nacional de Quilmes: que una institución joven y vital me reconozca con su máxima distinción me llena de orgullo. La mayoría de los científicos no esperamos ser reconocidos cuando comenzamos a investigar, nadie sueña con esto. Luciano Marraffini es argentino y es un científico increíble del área, su gobierno debería conseguir que volviera al país.

–Eso, casualmente, se torna casi imposible en la actualidad. Los científicos han vuelto a irse.


–Nosotros afrontamos el mismo problema en España: los talentos se fugan a otros sitios con mejores chances para desarrollar su ciencia. La diferencia es que Argentina tuvo un programa como el Raíces que consiguió traer de nuevo a muchos recursos humanos desperdigados por el exterior. Lo sé porque conocí a colegas argentinos de primer nivel. Ello nunca ocurrió en España, la situación está cada vez peor pero, claro, las esperanzas nunca se pierden.


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Miércoles, 03 Abril 2019 05:59

Una investigación que germina pronto

Una investigación que germina pronto

El suelo constituye un universo paralelo, una caja negra que la ciencia desconoce casi por completo. El estudio de sus bases moleculares y la eficiencia en los cultivos.


“Movete un poco, parecés una planta”, le dice el jefe de manera despectiva al cadete recién ingresado. “En el futuro va a dar sus frutos pero está muy verde, todavía le falta, necesita echar raíces”, se escuchan los murmullos en la platea de la Bombonera ante el debut de la joven promesa. Las plantas protagonizan nuestros peores descargos, componen metáforas poco felices y, también, sirven de adornos para embellecer nuestras casas, pero no las vemos. No podemos verlas en toda su complejidad: pocos saben que surgieron hace más de 500 mi- llones de años y que existen investigadoras tan fascinadas en la comprensión de su comportamiento que, según argumentan, ven la realidad un poco más verde que el resto de los mortales. Una de ellas es Gabriela Auge, doctora en Biología Molecular (UBA), biotecnóloga (Universidad Nacional de Quilmes) e investigadora del Conicet en el Laboratorio de Biología Molecular de Plantas del Instituto Leloir. En esta ocasión, describe en qué consiste la “ceguera a las plantas”; explica cómo se comunican e intercambian información valiosa; y señala cuál es el rol de las semillas, noblescentinelas que registran cuanto evento ocurre en el ambiente. 

–¿Por qué estudió biotecnología?


–En un principio me interesaba la genética pero mis padres no quisieron que fuera a estudiar a Misiones, porque iba a estar muy lejos y era bastante joven. Como vivía en San Nicolás (norte de la provincia de Buenos Aires) decidí instalarme en el sur, en casa de mis abuelos, para cursar biotecnología en la Universidad Nacional de Quilmes. Cuando en 1997 conocí la institución me enamoré. Si bien iba a dedicarme a los virus y el desarrollo de vacunas, luego ocurrió algo que cambió mi perspectiva para siempre.


–¿A qué se refiere?


–Asistí a un curso sobre fisiología vegetal que daba Guillermo Santamaría y quedé maravillada. Hasta ese momento no lo sabía pero me fascinaban las plantas, así que no lo dudé un segundo: desde aquel momento me propuse especializarme e intentar conocer al respecto. Ahora estoy todo el día pensando en ellas, tengo una especie de obsesión; tanto que agoté por completo a mi marido que ya no sabe qué decirme, pobre. Lo que sucede es que el ser humano tiene ceguera a las plantas.


–¿Qué quiere decir? ¿No las vemos?


–Estamos tan acostumbrados a verlas en todos lados que, a veces, pareciera como si fueran muebles, meros adornos; y la verdad es que hacen tantas cosas que ni nos damos cuenta. El simple hecho de que germinen, comiencen a echar raíces y puedan vivir decenas o centenas de años me resulta un hecho formidable. Son menos quejosas: nosotros sentimos calor, protestamos enseguida y salimos corriendo a una habitación con aire acondicionado, pero ellas no pueden. Entonces, desarrollan otras estrategias para recuperar el equilibrio dañado. Y, después, por otro lado, están las semillas, un universo paralelo.


–Esa es su especialidad.


–Sí, claro, investigo cómo las semillas perciben el ambiente y toman la decisión de germinar o no. Las plantas poseen un sistema muy sofisticado con fotoreceptores que les permite advertir lo que ocurre alrededor, a partir de las distintas longitudes de luz (de hecho, tienen la capacidad de “ver” desde el infrarrojo hasta el ultravioleta). El rojo y el “rojo lejano” son especialmente importantes para ellas porque los utilizan como fuentes de información; les permite saber, por caso, si tienen vecinas.


–Vecinas que compiten en el mismo escenario por absorber la luz.


–Cuando absorben luz realizan la fotosíntesis y producen los azúcares que los seres vivos del planeta comemos. En una comunidad vegetal densa, se encuentran obligadas a acomodar su desarrollo para estirarse más en forma vertical y pasar por arriba de las otras plantas, o bien, para acelerar el proceso de florecimiento y dejar descendencia con velocidad. En las semillas, al mismo tiempo, se concentra mucha información necesaria que, de acuerdo al contexto, regula su germinación. Me concentro en analizar las bases moleculares que están involucradas en la respuesta a la calidad de luz en semillas de tomate y chamico (arbusto silvestre que invade cultivos de soja). Existen ciertos genes que regulan el tiempo de floración y germinación, de modo que transportan información desde la planta a la semilla.


–¿Información que se transmite de generación en generación?


–Las semillas poseen tres fuentes de información: su propio ambiente (saben si están debajo de otras plantas; qué momento del día es; cuántos nutrientes hay en el suelo), la genética (datos que heredan de su linaje); y pistas no genéticas que la “planta madre” le suministra a “sus hijas” que las ayuda a saber cuándo deben germinar. Vayamos a un ejemplo: imaginate que sos una semilla, hoy hace 20°C y te enfrentás a una longitud del día de aproximadamente 12 horas porque recién comienza el otoño. Rápidamente, uno podría pensar que las mismas condiciones podrían desarrollarse en un día común de primavera. De modo que siendo semilla podrías confundirte fácilmente e intentar germinar, pero no lo hacés, porque tenés información del ambiente que te brinda premisas respecto del contexto estacional en que estás.


–Como ocurre con los periodistas, las semillas requieren de varias fuentes para saber cómo actuar. ¿Por qué examina la germinación?


–Porque es el proceso más importante: una vez que germinan ya no hay retorno. Es central, además, para comprender cómo se producen los pasajes de información entre las plantas y las semillas que, entre otras cosas, disponen de todo el potencial para constituir un nuevo individuo. Como si fuera poco, mientras las plantas son semillas pueden ser trasladadas –son nómades–; en cambio, cuando echan raíces la situación cambia. En la historia, han evolucionado de maneras bien diversas: algunas adquieren formas bien excéntricas; otras se pegan a los animales; y están las que deben ser digeridas por seres vivos para conseguir ser desechas en otras latitudes.


–¿Cómo investiga?


–Desde el fitotrón del Instituto Leloir, un laboratorio equipado para estudiar las condiciones físicas y químicas en las que se desarrollan las plantas. No es lo mismo que examinarlas en un escenario silvestre, pero es necesario que así sea porque son muchas las variables que debemos tener en cuenta, controlar y supervisar. Esta diferencia entre los espacios (los naturales y los artificiales), en parte, también puede ser saldada a través de programas computacionales de simulacro que se acercan muchísimo a la realidad. 

–¿Para qué investigarlas?


–Por muchísimas razones. De hecho, todas las interacciones que realizamos a diario tienen componentes vegetales. Desde el buzo que uno se pone (algodón), hasta la ensalada del mediodía y la carne de la noche (animal que debió alimentarse previamente). Estudiar a las plantas y semillas, nos brinda herramientas que podemos utilizar en el manejo de bosques y localizar las mejores especies para las tareas de reforestación; nos ayuda a mejorar las comunidades vegetales naturales a partir de cruzamientos tradicionales y edición génica; y, como resultado, conseguir una mejor eficiencia. Por ejemplo, entre otras cosas, realizo una colaboración con un equipo de Japón para analizar los pasajes de información vinculados al arroz-maleza (un cultivo que si bien se comporta como el arroz crece como maleza y afecta la cosecha). En Asia se generan pérdidas económicas muy significativas.
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 Investigadores observan muestras cerebrales. Getty

Investigadores españoles observan una alta capacidad de regeneración en el hipocampo, epicentro de la memoria y el aprendizaje

Durante más de siete años, la bióloga María Llorens ha recopilado cuidadosamente trocitos de cerebro de personas fallecidas. Algunas no sufrían ninguna enfermedad neurodegenerativa y otras tenían indicios claros de alzhéimer. Un neuropatólogo extrajo de cada cerebro el hipocampo, el epicentro de la memoria, tomó muestras de un centímetro de lado, aplicó productos químicos para conservarlas sin dañarlas y se las envió a Llorens. Ella las cortó en finísimas láminas de cinco micras para poder observarlas al microscopio. En total, consiguió muestras de 58 personas que eran como oro puro, pues este tipo de material biológico es escaso debido al reducido número de cuerpos donados a la ciencia.

Gracias al estudio de esos cerebros el grupo de investigación de Llorens en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa ha confirmado que los humanos generamos neuronas nuevas a lo largo de toda la vida. Hasta personas cercanas a los 90 años producen decenas de miles de células nerviosas nuevas que son esenciales para la memoria y el aprendizaje.


El estudio, publicado hoy en Nature Medicine, es una nueva y contundente entrega en una polémica científica que se ha intensificado recientemente: ¿nacemos con un número determinado de neuronas y las vamos perdiendo a lo largo de la vida o hay regeneración? La respuesta tiene importantes implicaciones tanto para el funcionamiento básico de la mente como para abordar sus enfermedades, especialmente las degenerativas como el párkinson o el alzhéimer.


La regeneración neuronal —neurogénesis— en el hipocampo se ha observado en ratones y en primates. Desde 1998, varios estudios han demostrado con métodos diferentes que también los humanos producen neuronas nuevas en el hicocampo. Uno de los más originales fue Jonás Frisén, del Instituto Karolinska, que usó isótopos del carbono 14 liberado por bombas nucleares detonadas durante la Guerra Fría para calcular la edad de las neuronas en muestras cerebrales de 55 personas fallecidas. El equipo observó que el giro dentado, parte del hipocampo, contenía cientos de neuronas nacidas después de las explosiones cuando las personas ya eran adultas


La polémica llegó con Arturo Álvarez-Buylla, premio Príncipe de Asturias en 2011 por su estudio de la neurogénesis. Su equipo intentó demostrar la existencia de neuronas jóvenes en muestras cerebrales de 59 personas de diferentes edades, desde fetos a adultos. En contra de lo que esperaba, sus resultados, publicados el año pasado, mostraron que la producción de neuronas nuevas se desploma tras el primer año de vida y desaparece al final de la infancia.


“Desde entonces este campo se sumió en el desconcierto”, reconoce Llorens. Su estudio ha analizado el giro dentado de 13 personas fallecidas entre los 43 y los 87 años que no sufrían enfermedades neurológicas. Los científicos aplicaron a las muestras cuatro anticuerpos que se unen a la doblecortina, una proteína de neuronas en desarrollo. Así, se detectaron unas 30.000 neuronas jóvenes por milímetro cúbico de cerebro en una zona del giro dentado conocido como capa granular. Las neuronas jóvenes suponen un 4% del total de neuronas presentes en esta zona del hipocampo, una cantidad “sorprendentemente alta”, reconoce Llorens.


El trabajo detecta una ralentización de la producción de nuevas neuronas según avanza la edad, por lo que las personas más jóvenes tienden a tener más que las más mayores. “Las neuronas granulares son las primeras que reciben un estímulo nervioso llegado de otras zonas del cerebro y permiten que sea procesado y enviado a otras áreas, por lo que tiene sentido que sean las que se regeneran a lo largo de la vida”, explica Llorens.


También se ha analizado el encéfalo de 45 personas con alzhéimer. En las fases más tempranas de la enfermedad, cuando ni siquiera se detectan agregaciones de proteínas típicas de la dolencia, existen unas 20.000 neuronas jóvenes por milímetro cúbico, un 33% menos que en las personas sanas, según el estudio. Los enfermos más avanzados tienen apenas 11.000 (un 63% menos), y representan solo el 1,5% del área del hipocampo analizada.


Los investigadores especulan con que este tipo de neuronas podría funcionar como un método de diagnóstico temprano del alzhéimer—para lo que antes habría que desarrollar un método no invasivo para usarlo en personas vivas sin causar daños— o incluso ser la base de una intervención terapéutica para aumentar el número de neuronas regeneradas.
“La memoria y la capacidad de aprendizaje están disminuidas por la enfermedad de alzhéimer y los resultados que hemos obtenido lo apoyan y explican un posible mecanismo”, explica Jesús Ávila, investigador del Severo Ochoa y coautor del trabajo, en el que también han participado investigadores del CSIC, el Centro de Investigación Biomédica en Red en Enfermedades Neurodegenerativas, el banco de cerebros de la Fundación CIEN, y la Universidad Europea de Madrid.


Personas con alzheimer avanzado tienen un 60% menos neuronas jóvenes que las que no sufren la dolencia


El tratamiento químico que se aplica a las muestras cerebrales una vez fallecida la persona puede explicar por qué otros grupos no veían neurogénesis en adultos. Cuanto más tiempo se dejan las muestras en paraformaldehido para fijarlas, menos neuronas en estado de maduración se detectan. El estudio muestra que en el cerebro de una misma persona se pueden detectar miles de neuronas en maduración o no ver ninguna cuando la muestra se ha dejado fijando más de 12 horas. Esto puede explicar por qué Álvarez-Buylla no las encontraba en las muestras de adultos.


El neurobiólogo mexicano Álvarez-Buylla considera que la cuestión no está zanjada. "Nosotros estudiamos cerebros que habían estado fijados menos de 12 horas y no encontramos neuronas, aunque usamos un anticuerpo diferente". "Las neuronas inmaduras que ellos detectan son muy grandes, parecen de hecho totalmente maduras por el tamaño, y sorprende que bajo ellas no haya otra capa con células inmaduras más pequeñas. Este es un problema bien complicado que se remonta más de un siglo, a la época de Ramón y Cajal. Tal vez necesitemos métodos alternativos para poder zanjar la cuestión", resalta.


El año pasado, Maura Boldrini, psiquiatra de la Universidad de Columbia (EE UU), detectó regeneración neuronal en personas de 14 a 79 años. Aunque veían un declive con la edad, el estudio demostraba que personas mayores sin enfermedades neurológicas conservan esta capacidad regenerativa y especulaba que tal vez este sea un mecanismo que protege la mente de los achaques de la edad. “Este estudio aporta una confirmación muy importante”, opina la psiquiatra.


Boldrini estudia la conexión entre neurogénesis y depresión. “Hemos demostrado tanto en ratones como en humanos que los antidepresivos aumentan la producción de neuronas nuevas en el hipocampo”, explica. “Este tipo de neuronas están involucradas en la respuesta emocional al estrés y la memoria, dos capacidades que se ven mermadas con la depresión. A su vez estas neuronas conectan con la amígdala, que controla el miedo y la ansiedad, y a su vez esta conecta con otros puntos encargados de la toma de decisiones, capacidades que también se ven afectadas por la depresión”, resalta la psiquiatra.


Para Juan Carlos Portilla, vocal de la Sociedad Española de Neurología, "este trabajo despeja las dudas que habían planteado estudios anteriores, que no eran tan detallados metodológicamente". "Una de las cosas más interesantes es que desvela un nuevo mecanismo patogénico de la enfermedad de alzhéimer", destaca.

Por Nuño Domínguez
25 MAR 2019 - 11:02 COT

Estudian chinos el primer fósil de ave con un huevo preservado en el vientre

El primer ave fósil encontrada con un huevo preservado dentro de su cuerpo fue reportado por cíentíficos liderados por la Academia de Ciencias de China.

El espécimen, que representa una nueva especie, Avimaia schweitzerae, fue descubierto en depósitos de 110 millones de años en el noroeste de China. Pertenece a un grupo llamado Enantiornithes ("aves opuestas"), que abundaron en todo el mundo durante el Cretácico y coexistieron con los dinosaurios.

El fósil, descrito en Nature Communications, está increíblemente bien conservado, incluidos los restos de un huevo dentro de su abdomen. Debido a que el espécimen se aplastó, sólo después de que se extrajo un pequeño fragmento y se analizó bajo el microscopio, el equipo se dio cuenta de que el tejido inusual era un huevo.

El análisis detallado del fragmento de la cáscara del huevo reveló datos interesantes que indican que el sistema reproductor de esta ave hembra no se comportaba de forma normal: el caparazón consta de dos capas en lugar de una, como en los productos de ejemplares sanos, lo que indica que se retuvo demasiado tiempo en el abdomen.

Esta condición ocurre a menudo en aves vivas como resultado del estrés. Luego, el embrión se cubre con una segunda capa (o algunas veces más) de cáscara, anomalía que también se ha documentado en los dinosaurios saurópodos, así como en muchas tortugas fósiles y vivas.

Además, la cáscara de huevo conservada en Avimaia era extremadamente delgada, más que una hoja de papel, y no mostraba las proporciones correctas de embriones sanos, según un comunicado.

Las anomalías sugieren que el huevo conservado puede haber sido la causa de la muerte de esa ave. La unión al embrión, en la cual se atasca dentro del cuerpo causando la muerte, es una condición grave y mortal muy común en las aves pequeñas que sufren estrés.

A pesar de estar malformado, el huevo se conserva de manera excelente, incluidas partes de la cáscara que rara vez se ven en el registro fósil, como trazas de la membrana del embrión y la cutícula, que en su mayoría están hechas de proteínas y otros materiales orgánicos.

El análisis de un fragmento de hueso de la pierna del espécimen reveló la presencia de hueso medular. Avimaia es el único fósil mesozoico en el que la evidencia morfológica adicional de la actividad reproductiva (es decir, el huevo) apoya la identificación del hueso medular.

 

Sábado, 16 Marzo 2019 06:51

Vandalismo genómico

Vandalismo genómico

A contrapelo de la copiosa propaganda de empresas y científicos sobre los beneficios de las nuevas biotecnologías, particularmente Crispr-Cas9 y similares, se siguen publicando estudios sobre sus efectos secundarios imprevistos y nocivos. Al respecto, el investigador Georges Church, de la Universidad de Harvard, patriarca de la biotecnología, declaró en una conferencia en enero pasado que la tecnología Crispr es como un "hacha desafilada". Y por si a alguien le quedaban dudas, agregó: "Le llaman edición, pero en realidad es vandalismo genómico" (https://tinyurl.com/y5dypgsp).

La afirmación de Church fue motivada por varios estudios publicados recientemente, que muestran que Crispr, aunque promocionada como una tecnología "exacta, rápida y barata", no es tal. Al contrario, podría ser aún peor que los transgénicos anteriores por los desarreglos genómicos que provoca en plantas, animales y células humanas.

La industria biotecnológica, con Monsanto-Bayer, DuPont-Dow y otras, presiona para que los productos de este tipo de ingeniería genética no tengan que atenerse a las regulaciones de bioseguridad ni de etiquetado. Estados Unidos ya aprobó unos 20 cultivos manipulados genéticamente con esta tecnología (entre otros, papa, alfalfa, maíz, arroz, soya, tabaco, tomates, trigo y setas) que podrían ser procesados y vendidos sin que agricultores ni consumidores sepan que son productos de ingeniería genética. Argentina y Brasil cambiaron sus normativas de bioseguridad en el mismo sentido para permitir que las industrias puedan comercializar este tipo de nuevos transgénicos sin siquiera informar sobre ello.

Desde que se comenzó a experimentar, en 2012, se observó que Crispr (con alguno de sus sistemas asociados, como Cas9) actuaba no sólo sobre la parte del genoma que se quería modificar, sino también sobre otras secuencias, lo cual implicaba efectos imprevistos, por ejemplo, cortar genes que no eran el objetivo, silenciando o alterando funciones que pueden ser vitales en los organismos. En 2018, un estudio del Instituto Karolinska, de Suecia, mostró que el sistema Crispr seleccionaba células que no contienen ciertas defensas naturales contra el cáncer, porque ello impide su acción, por lo que su uso podría significar un aumento del riesgo de contraer cáncer. Investigadores del Wellcome Center, de Reino Unido, encontraron después que Crispr-Cas9 eliminaba largas secuencias en otras partes del genoma, lejos del sitio de corte intencional ( https://tinyurl.com/y5r5cza4).

Church sugirió por todo ello usar otras tecnologías de edición genómica, que según él serían (ahora sí) más exactas. Por ejemplo, no cortar las dos hebras de la doble hélice del ADN para insertar nuevo material genético (que es como actúa Crispr-Cas9,), sino cambiar solamente una de las bases de ADN por vez, o sea, una sola de las letras C, G,T, A.

Debido a las evidencias crecientes de los impactos nocivos de Crispr-Cas9, varios laboratorios están experimentando técnicas cuya meta es justamente cambiar una sola base. No obstante, la organización GM Watch reporta que dos nuevos estudios publicados en la revista Science, el 28 de febrero de 2019, muestran que también este tipo de modificación, que parece tan mínima, acarrea problemas imprevistos y dañinos (https://www.gmwatch.org/ en/news/latest-news/18811).

Esos estudios fueron hechos en colaboración entre diferentes universidades de China y Estados Unidos. Uno de ellos con células embrionarias de ratón, y otro con arroz. En ambos casos, al cambiar una sola base con un nuevo método asociado a Crispr, se comprobó un alto número de efectos secundarios graves. En el estudio con ratones, en las células a las que se le cambió la base A (adenina) por la T (timina) en un solo punto, no se detectaron otras alteraciones. Pero cuando se cambió la base C (citosina) por la G (guanina) se detectaron 20 veces más cambios que en las células de control, con un promedio de 283 alteraciones no deseadas por embrión. Son alteraciones inaceptables para cualquier uso de esta tecnología en la realidad.

También el experimento en arroz usando Crispr para alterar una sola base arrojó resultados similares. No detectaron alteraciones mayores al cambiar la base A, pero al cambiar la base C se produjeron numerosos cambios imprevistos.

David Liu, uno de los autores principales, dijo a la revista Science que alterar el genoma con este método "es como si un niño pequeño pone golosinas no permitidas en el carrito de compras de sus padres cuando no están mirando... es decir, (el constructo con Crispr) puede agarrar cualquier ADN de una sola hebra que esté a su alcance y hacer su propia edición" (https://tinyurl.com/yx9zjuw5)

Los estudios dejan claro que aun este tipo de ingeniería genética minimalista o edición genómica, incluso aunque no inserte nuevo material genético en los organismos, tiene efectos imprevistos, con consecuencias potencialmente muy graves. Por ejemplo, en el caso de alimentos o forrajes derivados de este tipo de ingeniería podrían causar alergias y otras formas de toxicidad.

En México, el secretario de Agricultura, Víctor Villalobos, ha declarado repetidamente que la edición genómica no son transgénicos, que "apenas se trata de cambiar una sola base" y que por ello podrán ser comercializados en México. Urge ajustar las leyes de bioseguridad para impedir que esto suceda.

Por, Silvia Ribeiro, investigadora del Grupo ETC

 

Expertos de Perú utilizarán microalgas para reducir la contaminación de lagos

Lima. Unas pequeñas algas verdes pueden ayudar a purificar las aguas de los lagos de Perú, contaminados con residuos minerales.

Un equipo de nueve biólogos peruanos desarrolla un experimento consistente en la recolección de microalgas, que luego son fortalecidas con nutrientes y oxígeno en un laboratorio de Lima, para después ser llevadas de vuelta a lagos y ríos contaminados por la minería para purificar sus aguas.

"Estas microalgas recibieron por casi dos años nutrientes para fortalecerlas con el propósito de que absorban los contaminantes minerales", explicó el biólogo Enoc Jara Peña, jefe del equipo de investigación de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, la más antigua de América.

Los nutrientes son nitrógeno, fósforo y potasio, que además ayudan a las microalgas a reproducirse más rápido.

"Los trabajos están centrados por ahora en la reproducción masiva de las fortificadas microalgas", precisó Jara, quien desde hace una década investiga el uso de hongos, plantas o enzimas para restaurar suelos y aguas.

El científico explicó que estas microalgas pasaron su prueba de fuego al vencer "en dura lucha" a microorganismos que contaminaban el lago Junín y que los biólogos habían llevado al laboratorio limeño para la investigación.

El lago Junín o Chinchaycocha está situado a unos 200 kilómetros al noreste de Lima, a 4 mil metros de altitud, y es el segundo más grande de Perú después del Titicaca, compartido con Bolivia.

De 530 kilómetros cuadrados, es el lago más contaminado en el país por residuos de minerales.

Procedimiento

Luego de ser reproducidas y fortalecidas las algas en Lima en recipientes con aguas contaminadas del Junín, se realizará una segunda etapa cerca del lago.

Los científicos montarán un laboratorio para conseguir toneladas de microalgas, que luego serán vertidas al lago. Después se realizarán el seguimiento y evaluaciones para ver los avances en el proceso de descontaminación.

Lo mismo harán en el río San Juan, afluente del lago, cuyas aguas han cambiado de color a raíz de la contaminación.

"Ya han tenido buenos resultados en laboratorio de la descontaminación de aguas del lago. Las microalgas absorbieron los metales", destaca Jara.

La minería es el motor de la economía peruana, pero ha tenido impactos ambientales adversos en el entorno del lago Junín.

Los dos principales símbolos del lago, el ave zambullidor de Junín (Podiceps taczanowskii) y la rana gigante (Batrachophrynus macrostomusse), están en peligro de extinción por la contaminación.

"Las amenazas (a estas ranas) van desde la contaminación minera, aguas servidas y caza para consumo", señaló el ecologista Luis Castillo, de la ONG Grupo Rana.

Alan Chamorro, de la ONG Ecoan, dijo que se considera al zambullidor de Junín especie crítica.

"Se han contabilizado unas 350 aves, tras un trabajo arduo de especialistas y la ONG para recuperarlas, pero en 2000 sólo habían unas 50", indicó.

Para colocar nuevamente las algas en el lago Junín, el equipo de biólogos necesita financiamiento.

"Si contáramos con el apoyo del gobierno, de las regiones o de las empresas mineras de la región de Pasco que arrojan sus desechos a los ríos y que sus aguas van a dar al lago, se podría descontaminar en unos 10 años", expuso Jara.

El equipo ha ganado fondos para investigación en concursos. "Ese dinero lo usamos para adquirir equipos y financiar expediciones", sostuvo el experto.

Además, el grupo recibe un aporte de 21 mil dólares anuales de la universidad. "Nos sirve para seguir avanzando, pero nos faltan más recursos", destacó.

El equipo científico hasta ahora sólo ha trabajado en la parte andina, pero ha "identificado plantas que pueden combatir los suelos deteriorados por la minería" en la región amazónica de Madre de Dios, centro de la minería ilegal en Perú, puntualizó Jara.

El mismo método también podría servir para limpiar las aguas del Titicaca, el lago navegable más alto del mundo (3 mil 800 metros sobre el nive del mar), que recibe desechos mineros y aguas servidas de Perú y Bolivia.

"Lo primero es realizar una investigación para determinar los tipos de plantas y de algas que se pueden utilizar para descontaminar el lago" Titicaca, concluyó el biólogo.

Logran activar células de 28 mil años de un mamut lanudo

Tokio. Un grupo de científicos logró activar células de un mamut de 28 mil años de antigüedad implantándolas en ovocitos de ratón, aunque es muy poco probable que consigan devolverles la vida.

El proyecto, llevado a cabo en Japón por un equipo internacional, tomó células de un mamut bien conservado descubierto en 2010 en el permafrost siberiano y las introdujo en decenas de células sexuales de ratones hembra.

Se trata de una cría de mamut lanudo llamada Yuka, hallada en la República de Sakha, en el Lejano Oriente ruso.

Cinco de los ratones tuvieron reacciones biológicas características del inicio de la división celular, explicó a Afp Kei Miyamoto, miembro del equipo de la Universidad de Kindai, en Japón.

Sin embargo, ninguna entró en la fase de división que habría sido necesaria para crear un mamut, indicó.

"Esto demuestra que a pesar de los años, una actividad celular puede producirse", explicó el científico.

"Hasta ahora, numerosos estudios se concentran en el ADN fósil y no en saber si todavía funciona", agregó.

Sin embargo, los resultados de esta investigación, publicados este lunes en la revista Scientific Reports, dan pocas esperanzas de ver algún día un nuevo ejemplar de esta especie extinta, advirtió.

"También nos dimos cuenta de que los daños sufridos por las células eran muy profundos (...) Ni siquiera vimos división celular y por eso tengo que decir que estamos muy lejos de la reproducción de un mamut", aseguró.

Explorarán otros métodos

La universidad trabajó junto con otras instituciones japonesas y rusas para estudiar la posible clonación de un mamut y espera explorar otros métodos para dar vida al animal prehistórico.

"Necesitamos nuevas tecnologías, queremos intentar varias aproximaciones", sostuvo Kei Miyamoto.

El equipo utilizó núcleos de células musculares que estaban en relativamente buenas condiciones para examinar si aún podían funcionar tras el trasplante. Las células contienen ADN, e inmediatamente antes de dividirse, se forman los cromosomas.

Los investigadores insertaron 24 núcleos celulares en los óvulos de ratones y encontraron que las proteínas que forman los cromosomas se reunían alrededor de los núcleos celulares en 21 casos. En cinco de estos óvulos, también se observó la recolección de proteínas que forman el huso muscular.

ADN, dañado

Sin embargo, ninguno de estos casos dio lugar a una división celular completa. Los investigadores dicen que existe la posibilidad de que se haya detenido debido a que el ADN se haya dañado de forma significativa.

El objetivo de la investigación es trasplantar el núcleo celular de un mamut en el óvulo de una elefanta para fertilizarlo con genes de la especie extinta.

Citado por The Mainichi, Satoshi Kurosaka, del Instituto de Tecnología Avanzada de la Universidad de Kindai, quien participó en la investigación, afirmó: "Esperamos encontrar un mamut que esté mejor conservado".

Hachimoji, un nuevo alfabeto genético para una forma de vida en otro lugar

Esta nueva estructura es un idioma de ocho letras que cumple todos los requerimientos que permiten a nuestro ADN almacenar, transmitir y cambiar (evolucionar) la información en los sistemas vivos, lo que es la base de la biología.

 

Si la base de la vida, el ADN que hay en cada célula de cada organismo, se caracteriza por cuatro compuestos químicos que se estructuran de determinada manera en una doble hélice, ¿es posible que estructuras similares puedan también albergar vida, distinta a la que conocemos en la Tierra? Es lo que se han preguntado unos biólogos estadounidenses, que han logrado sintetizar un nuevo ADN, un sistema molecular que es igualmente capaz de almacenar y transmitir información y que se compone de las cuatro bases conocidas más otras cuatro.

No es una nueva forma de vida, se apresura a aclarar la NASA, que ha financiado la investigación dentro de su programa de búsqueda de vida en otros mundos, pero es lo suficientemente interesante para que la investigación se haya publicado en la revista Science, donde se indica que el nuevo ADN sintético duplica la densidad de información del natural. Como el de verdad, es un sistema molecular de información pero la molécula, a la que llaman ADN hachimoji (ocho letras en japonés), añade cuatro nucleótidos a los cuatro presentes en la vida terrestre (adenina, citosina, guanina y timina).


Lo que han demostrado los investigadores es que esta nueva estructura es un idioma de ocho letras que cumple todos los requerimientos que permiten a nuestro ADN almacenar, transmitir y cambiar (evolucionar) la información en los sistemas vivos, lo que es la base de la biología. Pero le falta algo, no es autosostenido (hay que suministrarle elementos continuamente) mientras que conceptualmente la vida se puede definir como un sistema químico autosostenido que es capaz de evolucionar de forma darwiniana.


“Se trata de un verdadero hito”, asegura el experto Floy Romesberg en la revista Nature. El estudio implica que no hay nada especialmente mágico o especial en esos cuatro compuestos químicos que evolucionaron en la Tierra, mientras que en otros lugares del Universo pudieron evolucionar de forma distinta. Durante muchos años se ha intentado modificar la doble hélice del ADN para ver qué pasaba pero esta investigación es la primera que demuestra de forma sistemática que las bases añadidas no naturales se reconocen y enlazan de dos en dos, como lo hacen las cuatro del ADN natural, y que la doble hélice que forman las ocho mantiene su estructura, señala esta revista científica.


En realidad, las cuatro nuevas bases o nucleótidos son variantes de las naturales, buscando determinadas características que químicamente les hagan comportarse así. Una vez conseguida la doble hélice enriquecida, la sometieron a pruebas para demostrar que el orden de las bases no implicaba la ruptura de la estructura, como sí pasa en intentos anteriores. También consiguieron demostrar que la información contenida en el ADN sintético se puede transcribir en ARN, como sucede en la naturaleza, lo que lleva a la producción de las proteínas.


O sea, que casi todo es igual que en la vida real, pero no es vida. Sin embargo, además de servir quizás para detectar la firma de la vida en otros mundos, la nueva molécula sintética tiene otras posibles aplicaciones. En experimentos anteriores, Steven Benner, de Florida, el líder del amplio grupo de investigadores de varias instituciones que han colaborado en el nuevo trabajo, demostró que un ADN enriquecido reconoce mejor que el natural las células cancerosas, lo que implica un posible uso en diagnóstico médico e incluso en medicamentos. También se pueden crear nuevas proteínas y utilizarlo como sistema de almacenamiento de información alternativo al silicio de los chips.


Pero volvamos a la evolución y a una figura que normalmente se relaciona más con la mecánica cuántica, el físico Erwin Schrödinger. “En 1942 Schrödinger predijo que sea cual sea el polímero genético que utiliza la vida, sus componentes de información deben de tener todos la misma forma y tamaño”, señala Benner, o sea que la regularidad estructural es un requerimiento más de la evolución. El hachimoji cumple esta predicción, como se ha comprobado en sus estructuras cristalinas. “Esta investigación nos recuerda lo mucho que nos queda por saber sobre el ADN y el ARN”, dice Jack Szostak, premio Nobel de Medicina que se ha interesado en su carrera por el origen de la vida, algo que por ahora no parece que se vaya a descifrar, a pesar del nuevo avance.

Tratamiento con virus para Ella Balasa, quien padece fibrosis quística y se benefició del experimento. A la derecha, con Jon Koff, y Benjamin Chan, de la Universidad de Yale.Foto Ap


Alternativa ante la resistencia a los antibióticos, ha resultado eficaz contra las seudomonas


Connecticut. Las bacterias de sus pulmones resistían la mayoría de los antibióticos. Ella Balasa, de 26 años, decidió entonces probar un arriesgado experimento: inhalar un virus procedente de aguas residuales para combatir esos microorganismos.

"No tengo muchas alternativas", explicó Balasa, quien viajó de Richmond, Virginia, a la Universidad de Yale para probar lo que asomaba como un último recurso. "Sé que tal vez no sirva de nada, pero tengo muchas esperanzas".

El uso de un germen para combatir otro puede parecer algo radical, pero refleja una crisis en el campo de la salud: cada vez muere más gente por infecciones que eran fácilmente tratables debido a que las bacterias ahora resisten los antibióticos. Algunas son directamente intratables y los científicos se afanan por encontrar alternativas a los antibióticos, explorando, a veces, sitios impensados.

Un posible tratamiento engaña a la bacteria y la priva de los nutrientes que necesita para sobrevivir. Otro recompone al sistema inmunológico para que pueda combatir mejor los gérmenes.

Se prueban los virus llamados bacteriófagos –o fagos, descubiertos hace un siglo, pero que habían sido olvidados por Occidente ante la eficacia de los antibióticos– en varios casos de emergencia.

"La frustración de la gente por la resistencia a los antibióticos va en aumento", explicó el biólogo de Yale Benjamin Chan, quien recorre el mundo en busca de fagos y recibe llamadas de pacientes desesperados dispuestos a probarlos.

Enemigo natural de las bacterias, cada variedad de fago combate una cepa distinta. Originalmente se le empleó para tratar la diarrea, a principios del siglo XX. Chan busca en zanjas, estanques y en plantas de tratamiento de aguas residuales las cepas que combaten una cantidad de infecciones humanas.

"Los mejores lugares son generalmente sitios sucios, porque somos animales sucios", explicó.

Chan consideró que una viscosidad marrón posada sobre una placa de Petri daba esperanzas a Balasa.

La mujer tiene una enfermedad genética llamada fibrosis quística, que lastima sus pulmones y atrapa bacterias en su interior, incluidas una llamada Pseudomona aeruginosa. Una dosis diaria de antibióticos inhalados controló la infección hasta el año pasado, en que las medicinas dejaron de funcionar.

Momento clave

Chan cultivó una muestra de la bacteria de Balasa tomada de su flema. Luego vino el momento clave: dejó caer varias gotas de fagos que atacan esas bacterias en un plato mugriento y empezaron a surgir círculos a medida que los virus consumían las bacterias.

El mes pasado, Balasa pasó a ser la octava paciente de Yale e inhaló miles de millones de fagos a lo largo de siete días.

Casi de inmediato, empezó a toser con menos bacteria. Pocas semanas después se sintió mejor. Durante ese periodo ingirió brevemente algunos antibióticos que había dejado de usar. Si bien hacen falta más estudios, Chen cree que los fagos mataron buena parte de la cepa predominante de seudomonas e hizo que las que sobrevivieron sean nuevamente vulnerables a los antibióticos.

Balasa cree que el tratamiento "fue un gran éxito", que le permitió dejar los antibióticos.

A esta altura no hay duda de que mucha gente muere porque los antibióticos ya no controlan sus infecciones. Si bien no hay estadísticas, un informe británico muy citado dice que, a menos que se encuentren otras soluciones, para 2050 podrían morir hasta 10 millones de personas por infecciones que resisten los antibióticos. Más muertes que las que causa en la actualidad el cáncer.

Muchas empresas farmacéuticas ya no producen nuevos antibióticos ante los pocos resultados que dan.

Para encontrar alternativas, es imperioso "detectar cuáles son los puntos vulnerables de las bacterias", expresó Pradeep Singh, de la Universidad de Washington.

Singh y su colega de la UW Christopher Goss se enfocan en el hierro, elemento vital para el crecimiento de las bacterias. Resulta que estos microorganismos no siempre pueden distinguir entre hierro y un metal parecido de origen químico llamado galio, este último no los nutre, por el contrario, las debilita, según Goss.

Dos investigaciones pequeñas se enfocaron en pacientes con fibrosis quística con seudomonas resistentes a los antibióticos, pero que todavía no estaban muy enfermos.

Los pacientes recibieron durante cinco días una infusión a base de galio. En las semanas siguientes, fueron sanando de sus infecciones pulmonares.

Las arañas parecían actuar como zombis, de acuerdo con los investigadores del comportamiento de un nuevo tipo de avispa ecuatoriana. Foto: Archivo

Entre las pirañas, anacondas y jaguares de la Amazonía ecuatoriana, una especie recién descubierta de avispas parásitas podría ser la cosa más aterradora en la selva.

Las avispas “secuestran” los cerebros de las arañas que se sabe viven en redes comunales y las obligan a abandonar sus colonias para proteger la larva de la avispa.
Luego, las arañas zombies “esperan pacientemente” a ser devoradas, según un estudio reciente publicado en Ecological Entomology.


Investigadores especializados en zoología de la Universidad de Colombia Británica (UBC, por sus siglas en inglés) documentaron esta extraña relación después de observar el ciclo de vida del parasitoide entre una nueva avispa de la especie Zatypota y la araña “social” Anelosimus eximius, en Ecuador.


Anteriormente se observó a una de estas avispas modificando el comportamiento de una araña solitaria, esta es la primera vez que una avispa domina a una llamada “araña social”.
De acuerdo con la investigación, después de que una hembra adulta pone un huevo en el abdomen de una araña, la larva incuba y se adhiere al desafortunado arácnido. La larva crece y se vuelve más poderosa a medida que avanza para alimentarse de la hemolinfa de la araña, el equivalente a la sangre en los insectos.


A través de un proceso que altera el comportamiento, la larva se vuelve capaz de manipular la toma de decisiones de la araña. Según el estudio, las arañas parecían estar “zombificadas”, y “abandonarían su colonia para proveer un capullo a la larva antes de esperar pacientemente a que las mataran y consumieran”.


Bajo la protección del capullo, la larva se alimenta de la araña muerta y continúa creciendo. De nueve a 11 días después, la larva emerge del capullo como una avispa completamente formada, lista para salir y zombificar a otra araña desafortunada.


“Una vez que la larva se convierta en una avispa completamente formada, se irá y encontrará una pareja”, me dijo la coautora Samantha Straus en una llamada telefónica. “Entonces el ciclo continúa”.


Para los científicos, los métodos brutales de las avispas parasitoides no son un concepto nuevo en la naturaleza. Las criaturas que ponen sus huevos en o sobre los cuerpos de otros insectos y eventualmente se los comen son uno de los grupos de animales más diversos en la tierra, según un estudio publicado en 2018 en BMC Ecology.


Pero la avispa recién identificada en la especie Zatypota es única incluso entre este grupo temeroso.


“Esta modificación de comportamiento es muy grave”, dijo Straus en un comunicado de prensa de UBC . “La avispa secuestra completamente el comportamiento y el cerebro de la araña y hace que haga algo que nunca haría, como dejar su nido y tejer una estructura completamente diferente. Eso es muy peligroso para estas pequeñas arañas”.


Los investigadores sospechan que las avispas inducen este comportamiento inusual en las arañas sociales al inyectar hormonas en la araña que hacen que abandone su colonia y se vuelva sumisa a la larva.


Además, los científicos creen que las avispas apuntan a estas arañas sociales porque pueden proporcionar un huésped estable y una fuente de alimento. También descubrieron que las avispas tenían más probabilidades de atacar colonias de arañas más grandes.
Straus dice que espera regresar a Ecuador para investigar si las avispas regresan a las mismas colonias de arañas generación tras generación, y si es así, qué ventaja evolutiva podría presentar.

2 diciembre 2018

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