Prueban un nuevo análisis de sangre que detecta 20 tipos de cáncer con precisión

El ensayo se basa en la detección de patrones anormales de metilación más que en las mutaciones del ADN

 

Un nuevo análisis de sangre en desarrollo demostró su capacidad de detectar numerosos tipos de cáncer con un alto grado de precisión, según los ensayos de esta prueba. Investigadores del Instituto del Cáncer Dana-Farber presentarán los resultados del ensayo multicéntrico en el Congreso de la Sociedad Europea de Oncología Médica, que se celebra en Barcelona.

El análisis, desarrollado por la compañía Grail, emplea la tecnología de secuenciación de próxima generación para analizar el ADN en busca de pequeñas etiquetas químicas (metilación) que influyen en la actividad de los genes.

Cuando se aplicó a casi 3 mil 600 muestras de sangre, algunos pacientes con cáncer y otras de personas que no habían sido diagnosticadas con él en el momento de la extracción de sangre, la prueba detectó con éxito una señal de la enfermedad de las muestras de pacientes con la enfermedad e identificó correctamente el tejido de origen.

La nueva prueba busca ADN y que las células cancerosas se vierten en el torrente sanguíneo cuando mueren. A diferencia de las llamadas biopsias líquidas, que detectan mutaciones genéticas u otras alteraciones relacionadas con el cáncer en el ADN, la tecnología se cen-tra en las modificaciones de éste, conocidas como grupos metilo.

Los grupos metilo son unidades químicas que pueden unirse al ADN, en un proceso llamado metilación, para controlar qué genes están "encendidos" y cuáles "apagados". Los patrones anormales de metilación resultan ser, en muchos casos, más indicativos de cáncer y del tipo que las mutaciones. La nueva prueba se enfoca en partes del genoma donde se encuentran patrones anormales de metilación en las células cancerosas.

“Nuestro trabajo anterior indicó que los ensayos basados en metilación superan los enfoques tradicionales de secuenciación de ADN para detectar múltiples formas de cáncer en muestras de sangre –explica el autor principal del estudio, Geoffrey Oxnard, de Dana-Farber.

"Los resultados del nuevo estudio demuestran que estos ensayos son una forma factible de detectar cáncer en las personas."

En el estudio, los investigadores analizaron el ADN libre de células (ADN que una vez estuvo confinado a las células, pero que llegó al torrente sanguíneo tras su muerte) en 3 mil 583 muestras de sangre, incluidas mil 530 de pacientes diagnosticados con cáncer y 2 mil 53 personas sin él.

Las muestras de pacientes comprendieron más de 20 tipos del padecimiento, incluso los receptores hormonales negativos de mama, colorrectal, esofágico, vesícula biliar, gástrico, cabeza y cuello, pulmón, leucemia linfoide, mieloma múltiple, cáncer de ovario y páncreas.

La especificidad general fue de 99.4 por ciento, lo que significa que sólo .6 por ciento de los resultados indicaron incorrectamente que había cáncer presente.

El porcentaje de muestras de sangre de estos pacientes que dieron positivo para cáncer fue de 76 por ciento.

El mayor estudio de la historia no encuentra una relación determinante entre genes y comportamiento sexual

"No hay un único gen gay, sino más bien muchísimos genes que influyen", explica el genetista Brendan Zietsch

 “Yo soy gay y mi hermano no”, escucha a menudo el psicólogo Juan Ramón Ordoñana en sus entrevistas a los miembros del único registro de gemelos de España, una base de datos de 3.500 adultos murcianos. Los hermanos gemelos son un laboratorio viviente para intentar comprender la influencia de la genética en el comportamiento humano. La existencia de personas que comparten el 100% de sus genes y presentan diferentes comportamientos sexuales apunta a que la clave hay que buscarla en otros factores. Pero Ordoñana también oye la frase contraria: “Somos hermanos gemelos y los dos somos homosexuales”. Es uno de los misterios más fascinantes de la naturaleza humana.

Un equipo internacional de científicos presenta hoy el mayor estudio realizado hasta la fecha sobre la influencia de la genética en el comportamiento sexual. Han estudiado a casi 500.000 personas, 100 veces más que el mayor trabajo previo. “Nuestra investigación muestra que no hay un único gen gay, sino más bien muchísimos genes que influyen en la probabilidad de que una persona tenga parejas del mismo sexo”, explica el genetista Brendan Zietsch, director del Centro de Psicología y Evolución de la Universidad de Queensland, en Australia.

Los investigadores han empleado dos bases de datos: 410.000 personas de entre 40 y 70 años del Biobank de Reino Unido y otras 68.500 de los archivos de la empresa estadounidense 23andMe, con un promedio de edad de 51 años. Su primer análisis mostró que los parientes cercanos, primos como mínimo, tenían más probabilidades de presentar comportamientos sexuales similares. Mediante un complejo procedimiento estadístico, los autores calculan que una tercera parte de las diferencias observadas en el comportamiento sexual de estos familiares se pueden explicar por factores genéticos heredados.

El segundo análisis fue más allá. El manual de funcionamiento de una persona está escrito en 3.000 millones de letras en el núcleo de cada célula. El equipo de Zietsch ha buscado variantes genéticas mínimas —una sola letra— correlacionadas con comportamientos homosexuales. Según sus cálculos, el efecto sumado de todas estas pequeñas variaciones en la secuencia de ADN podría explicar entre el 8% y el 25% de las diferencias detectadas en el comportamiento sexual. La disparidad de estas cifras con el 33% del primer análisis podría deberse a que las tecnologías utilizadas no son lo suficientemente sofisticadas como para localizar todas las variantes genéticas.

El resto de las diferencias se debería a los llamados factores ambientales. “En este caso, la palabra ambiental solo significa que no son influencias genéticas. No tiene por qué ser nada relacionado con la educación o la cultura. Podrían ser efectos biológicos no genéticos o el ambiente prenatal en el útero. Nuestro estudio no arroja luz sobre estas influencias”, subraya Zietsch, que firma la investigación junto a genetistas, psicólogos, sociólogos y estadísticos de centros como la Universidad de Cambridge y el Instituto Broad del Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Universidad de Harvard.

Los autores del estudio, que se publica este jueves en la revista Science, solo han identificado cinco variantes genéticas correlacionadas con el comportamiento homosexual, pero con una influencia mínima. Sumados sus efectos, explicarían menos del 1%. “Es básicamente imposible predecir la actividad sexual o la orientación de una persona por su genética”, zanja el estadístico Andrea Ganna, del Instituto Broad.

“No existe un gen de la homosexualidad ni de la heterosexualidad ni de la inteligencia. Son comportamientos muy complejos, probablemente vinculados a cientos o miles de variantes genéticas distribuidas por todo el genoma”, señala Ordoñana, un investigador de la Universidad de Murcia que no ha participado en este estudio. Los efectos combinados de esas miles de variantes genéticas hoy desconocidas sumarían esas influencias detectadas del 33% o del 8%-25%, dependiendo del tipo de análisis.

De las cinco variantes identificadas, dos son compartidas por hombres y mujeres, otras dos son masculinas y una es femenina. Su efecto individual es tan pequeño que solo se puede detectar en investigaciones con cientos de miles de ciudadanos. Por ejemplo, el 4% de las personas con una variante en la posición rs34730029 del genoma presentan un comportamiento homosexual, frente al 3,6% que no tienen esa variante. Para identificar más diferencias relevantes en el ADN habrá que estudiar a millones de personas.

Los investigadores también han encontrado “una correlación genética” entre el comportamiento homosexual y algunos rasgos de la personalidad, como el sentimiento de soledad, la apertura a nuevas experiencias y los hábitos de riesgo, como el tabaquismo y el consumo de marihuana. También han observado una correlación genética con algunos problemas de salud mental. En una escala del 0 al 1, en la que el cero significa que las influencias genéticas no se solapan en dos rasgos diferentes, la depresión llega al 0,44 en mujeres y al 0,33 en hombres, mientras que la esquizofrenia alcanza el 0,17 en mujeres y el 0,13 en hombres.

“Es importante subrayar que la causalidad no está clara. Una posibilidad es que el estigma asociado al comportamiento sexual con personas del mismo sexo cause o exacerbe problemas de salud mental”, recalca Zietsch. “Pero no tenemos suficientes datos para desenredar las diferentes opciones”, admite.

Los autores han intentado entender los mecanismos biológicos de las cinco variantes genéticas relacionadas con el comportamiento homosexual. Una de ellas está localizada en un tramo del ADN que alberga genes relacionados con el sentido del olfato, vinculado a la atracción sexual. Otra variante está asociada a la calvicie masculina y a un gen relevante en la formación de las gónadas, lo que “respalda la idea de que la regulación de las hormonas sexuales podría estar implicada en el desarrollo de un comportamiento sexual con personas del mismo sexo”, según los investigadores. “Las variantes genéticas heterosexuales son la otra cara de las no heterosexuales: en las mismas ubicaciones, pero simplemente con otras letras del código”, resume Zietsch.

El investigador Simon Heath, sin embargo, cree que “no hay una base científica potente” que vincule las variantes genéticas detectadas con los genes relacionados con el olfato y la calvicie. “Se basan en mirar a genes cercanos. Y siempre se puede construir una buena historia esté donde esté la variante genética”, afirma Heath, del Centro Nacional de Análisis Genómico, parte del Centro de Regulación Genómica de Barcelona.

A juicio de este experto, el nuevo estudio está “bien ejecutado”, pero presenta algunas limitaciones, como meter a una persona en la etiqueta de comportamiento homosexual simplemente por haber tenido una sola de estas experiencias en su vida. “Es una definición muy simple que esconde gran parte de la complejidad de la orientación sexual”, opina.

Además, señala Heath, hay otros elementos a tener en cuenta. Los 410.000 participantes de Reino Unido rellenaron un cuestionario general en el que el 4% de los hombres y el 2,8% de las mujeres afirmaron haber tenido al menos una relación sexual con una persona de su mismo sexo. En EE UU, esa pregunta era voluntaria y los que respondieron de manera positiva llegan al 19%, “lo que puede ser debido a que la que la gente con estilos de vida no convencionales esté más dispuesta a contestar”, hipotetiza Heath. “Esta diferencia en los conjuntos de datos dificulta la interpretación de los resultados”, sentencia.

Publicado enSociedad
Un descubrimiento sobre el sistema nervioso humano echa por tierra "uno de los dogmas más básicos de la biología"

Científicos israelíes detectaron, a partir del comportamiento de lombrices parasitarias, una manera desconocida de heredar datos neuronales.


El sistema nervioso humano, al igual que el de gran parte de los animales, no está relacionado con el desarrollo fisiológico de sus células germinales. Por eso, en términos simples, no pueden heredarse ni pensamientos ni formas de pensar. Pero un reciente descubrimiento pone esta afirmación en tela de juicio, y para eso se remite a una particular especie de lombrices microscópicas.


Los nemátodos, esos pequeños gusanos en cuestión, también tienen neuronas. Un grupo de científicos de Israel ha demostrado que la actividad individual de sus células, durante la búsqueda de alimentos, se hereda de una generación a otra. Estos estudiosos, de la Universidad de Tel Aviv, afirman haber identificado mecanismos que permiten transmitir mensajes neuronales a las futuras generaciones, sgún un comunicado publicado este jueves.


En las lombrices Caenorhabditis elegans —especie en la que se centró el estudio—, ciertos filamentos del ARN de libre flotación, generados por las neuronas, proveen esa función hereditaria, que afecta la forma en que las generaciones posteriores olfatean su comida.


Ya antes, hace varios años, investigadores de EE.UU. demostraron, también en nemátodos, que algunos segmentos móviles del ARN de dos cadenas, generados por las neuronas, podrían terminar en las células germinales e incluso 'silenciar' algunos de los genes. Sin embargo, no se demostró entonces ningún cambio significativo en el comportamiento de la descendencia.


El equipo israelí dice ahora que, una vez heredados estos fragmentos del ARN neuronal, ciertas características propias del aprendizaje y el comportamiento aparecen no solo en la siguiente generación, sino en varias posteriores.


Para avanzar en sus hipótesis, los investigadores eliminaron un gen clave de la proteína de unión al ARN en el genoma de algunas lombrices. A continuación, pudieron apreciar el papel que desempeña esa proteína ausente en el manejo de fragmentos del ARN, tanto en los nervios como en las células germinales.


Los especímenes genéticamente modificados y su descendencia reaccionaron de forma distinta que el resto de la población ante la presencia de químicos en su alrededor, lo que fue marcadamente visible a diferentes temperaturas. El comunicado de los expertos destaca que este cambio "contradice uno de los dogmas más básicos de la biología moderna", como lo es la ley que establece que la información heredada en la línea germinal debería estar aislada de influencias ambientales.


La versión completa de este artículo científico fue publicada el 6 de junio en la revista Cell.

Publicado: 8 jun 2019 00:54 GMT

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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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.

Edición genómica: riesgos inminentes e innecesarios

La biotecnología de nueva generación se ha orientado hacia la edición genómica de organismos o a la elaboración de productos basados en una herramienta de la biología molecular conocida como CRISPR-Cas9 que a grandes rasgos permite en el laboratorio eliminar, sustituir o añadir nucleótidos (bloques de los que está hecho el ADN de los seres vivos) a una o varias secuencias de información genética determinada (genes, ADN) haciendo cortes en la secuencia genética y uniéndola luego con alto grado de precisión para generar alguna modificación en el organismo intervenido (por ejemplo, inducir la infertilidad en individuos de una especie animal, modificar las características de un cultivo o, teóricamente, curar o prevenir alguna enfermedad humana con componente genético).


La edición genómica difiere de las técnicas clásicas de ingeniería genética en diversos aspectos: capacidad de modificar genes específicos in vivo; teóricamente aumentar la eficiencia y especificidad en la introducción de la modificación genética deseada; incrementar el tipo o número de especies en los cuales se pueden aplicar los dos aspectos citados. Esta técnica ha generado gran expectativa en las áreas de la biotecnología y la biomedicina, acompañada de un capital financiero especulativo de enormes dimensiones. Aunque ya existen en el mercado productos de la tecnología CRISPR-Cas9 y se realizan experimentos en líneas celulares humanas en China y Europa desde 2017, a escala internacional se discute si los organismos modificados mediante esta tecnología son transgénicos y si deben ser liberados al ambiente.


Recién han aparecido evidencias científicas que fortalecen las posturas críticas sobre los riesgos no previstos por la utilización de la edición genómica. Un estudio publicado en la revista Nature Medicine mostró que la edición del genoma en algunos tipos de células humanas podría derivar en la aparición de cáncer. Muchas células humanas poseen un mecanismo natural de reparación del ADN, mediado por la proteína p53, que actúa como alarma celular ante el ADN cortado o roto (¡lo que precisamente hace la herramienta CRISPR-Cas9!)


La ausencia de la proteína p53 aumenta la probabilidad de que las células se tornen cancerosas debido a que el daño al ADN no puede ser reparado o por la aparición de mutaciones potencialmente generadoras de tumores. Cerca de la mitad de los tipos de cáncer conocidos carecen de tal proceso de reparación o está alterado. La interpretación de esta investigación va en el sentido de que el uso de la edición genómica mediante CRISPR-Cas9 en humanos seleccionaría células en los cuales la vía p53 esté alterada o inhibida, provocando la aparición de mutaciones en el ADN que posiblemente derivarían en cáncer. A mediano plazo, la edición genómica en humanos podría probablemente causar más daños que beneficios.


Otra investigación que buscó sin éxito generar plantas de yuca (mandioca) resistentes a virus que atacan a este cultivo mediante edición genómica con CRISP-Cas9, mostró que la edición genómica de las plantas, orientada a controlar la infección por el virus, generó cepas virales estables resistentes a la edición genómica, o sea que los virus no pueden ser controlados por la planta modificada genómicamente. La teoría básica de virología molecular indica que ante una presión de selección (aquí la edición genómica de las plantas modificadas), los virus evolucionarán por medio de la introducción de mutaciones que les permitan sobrevivir a dicha presión y eventualmente se dispersará y prevalecerá el rasgo adquirido, lo cual tiene implicaciones importantes para la bioseguridad de los organismos genéticamente modificados en la contención y eventual dispersión de virus resistentes, reduciendo las estrategias de control. Además de la yuca, se está buscando generar plantas modificadas mediante edición genómica, como el caso del cacao.


Otra aplicación directa de la edición genómica está relacionada con la tecnología llamada impulsores genéticos ( gene drives): construcciones genéticas que pueden ser insertadas en algunos organismos con el fin controlar o eliminar especies no deseadas, luego de reorientar las leyes de la herencia en la reproducción sexual. Esta aplicación está siendo criticada por científicos y conservacionistas debido al potencial invasivo de los organismos genómicamente editados en el ambiente.


Los ejemplos prueban que las nuevas herramientas moleculares no han contemplado escenarios de riesgo potencial (a veces básico) para la salud humana y la naturaleza, y de que las entidades encargadas de la bioseguridad y comités éticos en biomedicina a nivel nacional e internacional se han dejado embelesar por promesas poco sustentadas de los avances tecnológicos de las nuevas tecno-ciencias y las ganancias económicas proyectadas. El principio de precaución debe marcar la pauta en cualquier rama de la investigación científica.

 

Por EMMANUEL GONZÁLEZ-ORTEGA, Unión de Científicos Comprometidos con la Sociedad

El Princesa de Asturias, a Svante Pääbo por genoma de especies extintas

Abrió un nuevo campo de investigación, la paleogenómica, que ha hecho posible conocer la evolución de numerosos grupos de organismos, entre ellos el humano, señala el jurado

 El biólogo sueco Svante Pääbo fue galardonado este miércoles en España con el premio Princesa de Asturias de investigación científica y técnica por su secuenciación del ADN de especies extintas hace miles de años, entre ellas el neandertal.

Pääbo "ha abierto un nuevo campo de investigación, la paleogenómica, que ha hecho posible conocer la evolución reciente de numerosas especies, incluida la humana", explicó el jurado de estos premios en su acta.

Con un trabajo iniciado en los años 80 analizando momias egipcias, desarrolló "métodos precisos para el estudio del ADN antiguo que han permitido la recuperación y el análisis del genoma de especies desaparecidas hace cientos de miles de años", abundó el fallo.

Nacido en Estocolmo en 1955, uno de sus principales logros fue la secuenciación completa del hombre de neandertal, aparecido hace 200 mil años y extinguido hace 30 mil, cuyos hallazgos definitivos publicó en marzo de 2013.

Su metodología para estudiar el ADN antiguo, una tarea difícil debido a la degradación y los cambios químicos que sufre a través de los años, "ha sido utilizada para el estudio de la filogenia y la genética de poblaciones de animales extinguidos, como los mamuts, los perezosos terrestres, los osos cavernarios y los moas", antiguos pájaros neozelandeses, explicó la Fundación Princesa de Asturias.

Graduado en historia de la ciencia y medicina en la Universidad de Uppsala y doctorado en biología celular, sus estudios hallaron que dos por ciento del genoma de los humanos modernos no africanos proceden del neandertal, detectando que el cruce de ambas especies pudo darse antes de que el hombre moderno saliera de África.

El biólogo sueco, que publicó en 2014 el libro El hombre de Neandertal, en busca de genomas perdidos, en el que narra en clave personal sus descubrimientos, también halló un nuevo homínido (humanos modernos y sus antepasados), conocido como denisovano, por la cueva donde se encontraron sus restos.

Actualmente profesor de biología molecular evolutiva en la Universidad de Leipzig y director del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de esa ciudad alemana, Pääbo recibió doctorados honorarios de distintas universidades y varios premios en Estados Unidos y otros países.

El de Investigación Científica es el séptimo galardón de los ocho que concede anualmente la fundación Princesa de Asturias desde 1981 y que son considerados los Nobel del mundo iberoamericano.

El año anterior, el galardón fue para los artífices de la detección de las ondas gravitacionales, los físicos estadunidenses Rainer Weiss, Kip Thorne y Barry Barish, además de la agrupación LIGO.

Dotados con unos 59 mil dólares y una escultura creada por Joan Miró, los premios distinguen a personas o instituciones relevantes en diversos ámbitos.

En esta edición, se adjudicaron galardones al cineasta estadunidense Martin Scorsese, en artes; a la periodista mexicana Alma Guillermoprieto, en comunicación y humanidades, y a la ONG keniana Amref Health Africa, en cooperación internacional.

También a los alpinistas italiano Reinhold Messner y polaco Krzysztof Wielicki, en deportes; a la escritora francesa de novela negra Fred Vargas, en letras, y al filósofo estadunidense Michael Sandel, en ciencias sociales.

Los premios serán entregados en octubre en una ceremonia en Oviedo, sede de la Fundación Princesa de Asturias.

 

Nuevos motivos para oponerse a los transgénicos

Un equipo de científicos australianos comprobó recientemente la existencia de estructuras del ADN que son diferentes a la doble hélice que conocemos. La “nueva” estructura se había observado in vitro, pero nunca en células humanas vivas. Al mismo tiempo, otro equipo de investigadores en Suiza reportó que al intentar crear resistencia a un virus que afecta a la mandioca con la tecnología CRISPR-Cas9 creó accidentalmente un nuevo virus patógeno. Es uno más de los posibles efectos adversos que pueden tener esta y otras nuevas técnicas de ingeniería genética, que contradicen la abundante propaganda seudocientífica que trata de convencernos de que son “rápidas, seguras y baratas”.

A 65 años del famoso descubrimiento de Watson y Crick sobre la estructura de hélice del ADN, se siguen revelando aspectos desconocidos sobre las estructuras e interacciones de los genes en los organismos, con diversos factores epigéneticos y con el medio ambiente, que muestran que manipular genéticamente el ADN es una pésima idea, por los muchos efectos imprevistos que conlleva.

La “nueva” estructura del ADN fue identificada por el equipo de Daniel Christ, del Instituto Garvan de Investigación Médica, y la llamó estructura de motivo intercalada (i-motif). Los resultados del estudio se publicaron el 28 de abril de este año en la revista Nature Chemistry (https://www.nature.com/articles/s41557-018-0046-3).

El descubrimiento confirma que nuestro ADN tiene una simetría más intrincada que la supuesta y que esas variantes estructurales afectan cómo funciona nuestra biología. “Cuando la mayoría de nosotros pensamos en el ADN, pensamos en la doble hélice”, dice el investigador de anticuerpos Christ. “Esta nueva investigación nos recuerda que existen estructuras de ADN totalmente diferentes y que podrían ser muy importantes para nuestras células” (https://tinyurl.com/ybew7fkw).

Los motivos intercalados son descritos como un nudo retorcido de cuatro hebras, en el que los elementos químicos que componen el ADN están asociados de una forma diferente a la conocida: las bases o letras del ADN se unen entre sí con una igual, por ejemplo la C (citosina) con otra C o la G (guanina) con otra G, algo que nunca ocurre en la doble hélice.

Los i-motif fueron visualizados desde hace años en laboratorio, pero nunca en células vivas, por lo que se cuestionaba que realmente existieran. Según Mahdi Zeraati, el primer autor del estudio australiano, ésta es sólo una de las estructuras diferentes a la doble hélice que podrían existir en el organismo; se visualizaron también estructuras cuádruples del ADN en 2013 y podrían existir más, incluso triples y cruciformes.

En el estudio que confirmó la existencia de los motivos intercalados, los investigadores insertaron un anticuerpo marcador con fluorescencia, por lo que pudieron ver cómo aparecían y desaparecían estas estructuras en tiempo real. Los i-motif están ubicados cerca de regiones del ADN conocidas como promotoras, que activan o desactivan las funciones de los genes, así como en los telómeros, otra sección del ADN relacionada con el envejecimiento celular.

Zeraati piensa que el hecho de que aparezcan y desaparezcan es un indicador de su función: al parecer intervienen en la activación o desactivación de genes, por lo que es altamente relevante entender mejor su función. Esta característica es también lo que dificultaba a los investigadores verlos en células vivas de nuestro cuerpo.

Separadamente, un estudio de Devag Mehta y colaboradores, del instituto ETH en Zurich, publicado el 4 de mayo de 2018, reporta que al intentar crear resistencia a un virus en mandioca por medio de ingeniería genética con CRISPR-Cas9, de 33 a 48 por ciento de los virus “editados” desarrollaron una mutación de un solo nucleótido (una sola letra), que creó un virus resistente. El estudio advierte además sobre el riesgo de que estos nuevos virus resistentes se diseminen en el ambiente (https://tinyurl.com/y879m7qk).

Los autores no cuestionan la tecnología para otras aplicaciones, pero alertan sobre los riesgos en este caso particular. Mehta, autor principal del estudio, menciona además en su cuenta de Twitter que le asombra la presión que ha recibido para no difundir aspectos negativos del uso de CRISPR-Cas9.

En efecto, hay gran movilización de la industria biotecnológica –incluyendo a Monsanto-Bayer y DowDuPont, que tienen sendas licencias para usar esa tecnología en agricultura y alimentos– para desvincular a esta y otras nuevas biotecnologías de los transgénicos anteriores, tratando de engañar al público de que ahora sí son tecnologías seguras.

Las trasnacionales de transgénicos intentan que nuevas biotecnologías como CRISPR-Cas9 no sean reguladas, ni siquiera bajo las presentes leyes de bioseguridad, argumentando que el producto final “no contiene” nuevo material genético. El tema está en fuerte debate en la Unión Europea y Estados Unidos, pero ya se aprobaron normas –en favor de las empresas– en Argentina y Brasil, aunque contestadas por movimientos populares y científicos críticos (https://tinyurl.com/y8yuf5tb).

Justamente, la experiencia del equipo suizo muestra que puede haber impactos negativos, haya o no material genético visible en el “producto” modificado final. Pero, sobre todo, el fascinante descubrimiento de estructuras del ADN que no se conocían y sus posibles funciones confirman nuevamente que los organismos vivos y sus interacciones en la evolución son de una enorme y maravillosa complejidad que estamos lejos de comprender bien. Por ello, que unas cuantas empresas trasnacionales y los científicos que les sirven manipulen organismos vivos es un experimento perverso con la naturaleza, la salud y el medio ambiente.

*Investigadora del Grupo ETC

Un árbol genealógico gigante desvela nuevos secretos de la historia de la humanidad


Los investigadores han unificado millones de perfiles públicos de una página de genealogía colaborativa


Investigadores de varias instituciones estadounidenses e israelíes han aprovechado datos publicados en internet por aficionados a la genealogía para trazar la relación familiar de 13 millones de personas en un único árbol genealógico. La documentación de esta gran familia abarca una media de 11 generaciones y su estudio, publicado en la revista Science, ha revelado nuevos detalles sobre la influencia de la cultura occidental en la diversificación genética de las poblaciones humanas. El equipo de investigación, que reúne a genetistas y científicos informáticos, también ha analizado el árbol para estimar la base hereditaria de la longevidad, que calculan en torno al 16%.

Los datos provienen de la página web de genealogía colaborativa Geni.com, donde cada usuario completa su árbol familiar, con la opción de integrar árboles de otros usuarios que tengan parientes en común. Los autores del estudio emplearon teoría matemática de grafos para limpiar y ordenar los datos de 86 millones de perfiles públicos, en un intento de fundir todas las familias disponibles. Además, validaron sus resultados utilizando datos de ADN que estaban disponibles para algunas genealogías. “Por primera vez se puede hacer historia de población de una manera amplia gracias a las genealogías recogidas en la web”, dice Jaume Bertranpetit, un científico del Instituto de Biología Evolutiva (UPF-CSIC) ajeno a este estudio. “De hecho, creíamos que el caso de Islandia, donde sí se ha hecho, era único; ahora vemos que esto puede hacerse mucho más general”, agrega.
Del análisis se desprendieron 5,3 millones de árboles inconexos; el más grande de ellos une a 13 millones de personas, algo más que la población actual de Bélgica. “Toda la humanidad es parte de la misma familia”, apunta el autor del estudio Yaniv Elrich, un genetista y científico informático de Columbia University (EE UU) que también es director científico de MyHeritage, la empresa propietaria de Geni.com. “Según la teoría matemática, si cada persona pudiera proyectar 75 generaciones, completaríamos el árbol genealógico de la humanidad, que conectaría a todo el mundo: desde un aborigen en Australia, pasando por una persona europea o africana, hasta un inuk en Alaska”, explica Elrich. “Y 75 generaciones no es tanto, son unos 2.000 años; no hablo de volver a la prehistoria”, matiza.


Migraciones por matrimonios


El 85% de los perfiles de Geni.com pertenecen a usuarios en Europa y EE UU. Utilizando el lugar y fecha de nacimiento de cada persona los autores han creado un mapa interactivo que refleja con fidelidad los últimos 500 años de historia en Occidente. Antes de 1750, la mayoría de los ciudadanos encontraba pareja en un radio de 10 kilómetros de su lugar de nacimiento, pero dos siglos más tarde los ciudadanos solían casarse con personas nacidas a más de 100 kilómetros. Además, las mujeres se desplazaban más a menudo que los hombres, probablemente por las oportunidades laborales para ellos en los negocios familiares, aunque los varones que sí viajaban lo hacían más lejos.


El gráfico “sigue casi al milímetro la expansión del imperio Inglés”, observa el genetista de poblaciones de la Universidad de Witwatersrand (Sudáfrica) Francisco Ceballos, que no participó en el estudio. “Se podría contar otra historia completamente distinta si hubiese sido [un estudio con más usuarios] en España o en el mundo latino”, opina el biólogo. Según Elrich, la causa de este sesgo es que Geni.com cuenta con muchos usuarios de habla inglesa que tienen raíces en Reino Unido, que además fue uno de los primeros países en adoptar un sistema de apellidos que facilita la genealogía.


Entre 1820 y 1875, la llegada del transporte público masivo por ferrocarril aumentó la distancia que viajaba la gente para encontrar pareja. Sorprendentemente, esto no redujo la consanguinidad en los matrimonios, que seguían siendo entre familiares cercanos hasta por lo menos 1850. Los autores sugieren que fueron cambios en las normas sociales, y no el aumento de la movilidad, los que llevaron a la diversificación genética de la población occidental.


Los genes de la larga vida


El equipo también aplicó la técnica centenaria de comparar una cualidad, en este caso la longevidad, entre familiares de distinto parentesco —desde hermanos hasta primos lejanos— para evaluar la contribución de la herencia biológica a este rasgo. “El campo de la genética humana se basa en analizar árboles genealógicos: así empezó esta disciplina, antes de conocer siquiera el ADN”, explica Elrich.


Así empezó esta disciplina, antes de conocer siquiera el ADN


El modelo informático que diseñaron analizó los datos de tres millones de familiares nacidos entre 1600 y 1910 que habían vivido más de 30 años (excluyendo gemelos y víctimas de guerras o desastres naturales). Los investigadores encontraron que la genética explica aproximadamente un 16% de la variabilidad observada en la longevidad: la cifra está en los valores inferiores del rango estimado por otros estudios, de entre 15 y 30 por ciento. Según estos resultados, los autores señalan que la lotería genética en los mejores casos solo puede prolongar la vida unos cinco años de media, mientras que decisiones personales como fumar pueden reducir en 10 años la esperanza de vida.
El mismo análisis indica que los genes que determinan la longevidad probablemente actúen de forma independiente y aditiva. Algunas teorías proponían que varios genes deben actuar en concierto para incrementar la esperanza de vida, y por tanto solo cuando se heredan juntos se observa su efecto. Este fenómeno se llama epistasis, pero los autores no han encontrado pruebas de que ocurra para la longevidad; si fuera cierto deberían haber observado una correlación exponencial entre la fecha de muerte y el parentesco, pero la proporción es más bien directa, lineal.


GENEALOGÍA CON ADN


Las páginas de genealogía colaborativa como MyHeritage o Ancestry.com han revolucionado una disciplina que, hasta ahora, se basaba en la búsqueda de archivos físicos con limitaciones geográficas y necesidad de digitalización. Además, ahora existe la posibilidad de integrar secuencias personales de ADN para refinar la búsqueda de antepasados. La empresa de pruebas genéticas comerciales más conocida, 23andMe, ofrece un test para encontrar raíces familiares. MyHeritage ofrece su propio servicio y la posibilidad de integrar datos genéticos de otros proveedores. Otras opciones son AncestryDNA, que permite conectar con familiares cercanos o, para buscar raíces históricas y prehistóricas, el test de National Geographic.

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La edición genética se encuentra en plena expansión y gana en precisión.

 

La tecnología hace posible introducir en las células las instrucciones para que sean ellas las que editen y reparen sus modificaciones, explican

Aún no se aplica en pacientes; falta más investigación

 

Un equipo de científicos creó una máquina molecular que permite corregir las bases del genoma, avance que podría servir en el futuro para tratar muchas anomalías genéticas que se derivan de una mutación puntual como algunas formas de ceguera, sordera y enfermedades de la sangre.

David Liu, de la Universidad de Harvard, y sus colegas contaron en la edición más reciente de la revista Nature cómo desarrollaron esta máquina molecular que permite realizar una cirugía química con mucha precisión.

Crear una máquina que aporta la modificación genética que uno necesita para tratar una enfermedad es un paso adelante muy importante, puntualizó el académico.

Sin embargo, todavía es necesaria una inmensa cantidad de trabajo antes de que las máquinas moleculares puedan ser utilizadas para tratar pacientes, advirtió el investigador.

El ADN es el soporte de nuestro patrimonio genético y sus bases son la adenina (A), timina (T), guanina (G) y la citosina (C), que se agrupan en pares.

Cada uno de nosotros tiene dos juegos de 3 mil millones de pares de bases de ADN en cada una de nuestras células, uno por parte de madre y el otro proveniente del padre, explicó el académico.

Si uno de estos pares está en el lugar incorrecto se producen mutaciones.

Esta técnica funciona como una especie de lápiz genómico para rescribir las letras de la base del ADN y es más eficaz y más limpio que otra corrección que ya existía denominada tijeras moleculares, cuando sólo se quiere corregir una mutuación puntual”, señaló Liu.

En la práctica, este salto tecnológico permite introducir en las células las instrucciones para que sean ellas las que editen y reparen sus propias mutaciones, sin tener que cortar la cadena.

Los investigadores probaron esta técnica en las células de un paciente que sufría de hematocrosis, enfermedad que implica mayor cantidad de fierro en la sangre, lo cual requiere transfusiones para ser controlada.

También lograron usar este corrector para inscribir una mutación benéfica en células para permitir que persista la hemoglobina fetal en los adultos, lo que protege contra ciertas patologías sanguíneas, como la anemia de células falsiformes.

La posibilidad de modificar directamente los pares de bases con tanta especificidad aporta más municiones a la artillería de la edición del genoma, explicó Helen O’Neill del Colegio Universitario de Londres.

Esta experta en genética también celebró la publicación en la revista Science de un trabajo que muestra una edición eficaz del ARN, molécula que tiene un papel esencial en la síntesis de proteínas, cuya manipulación no sería necesariamente permanente.

Un segundo enfoque, del biólogo molecular de MIT y Harvard Feng Zhang, se concentra en la edición del ácido ribonucleico o ARN, que porta las instrucciones genéticas para producir las proteínas, sin alterar el ADN.

Ambas técnicas surgen a partir de la innovadora herramienta de edición genética CRISPR-Cas9, que es una suerte de tijera molecular que permite quitar las partes no deseadas del genoma humano para remplazarlas con nuevos lotes de ADN.

 

 

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