Gen recién descubierto tiene impacto directo en la cantidad de sueño requerido por el cuerpo

Madrid. La genética de los ritmos circadianos ha sido bien estudiada en los años recientes, pero se sabe mucho menos acerca de otros genes que tienen un papel en el sueño, específicamente los que regulan la cantidad de éste requerido por nuestros cuerpos.

Ahora, al estudiar a una familia con varios miembros que requieren significativamente menos horas de sueño que el promedio, un equipo de investigadores identificó un nuevo gen que se cree que tiene un impacto directo en cuánto duerme una persona.

"Es notorio que sepamos muy poco sobre el sueño, debido a que las personas pasan un tercio de sus vidas durmiendo. Esta investigación es una nueva y emocionante frontera que nos permite diseccionar la complejidad de los circuitos en el cerebro y los diferentes tipos de neuronas que contribuyen al sueño y la vigilia", admitió Louis Ptácek, neurólogo de la Universidad de California, San Francisco (UCSF), y uno de los autores principales.

ADRB1

Según publican en la revista Neuron, la familia cuyo ADN condujo a la identificación de este gen es uno de los varios que Ptácek y Ying-Hui Fu, genetista de UCSF, otra autora principal del artículo, estudian e incluyen varios miembros que funcionan normalmente con sólo seis horas de sueño. El gen, ADRB1, se identificó mediante estudios de enlace genético y secuenciación de exoma completo, que revelaron una variante novedosa y muy rara.

El primer paso para descifrar el papel de la variante genética implicaba estudiar su proteína en el tubo de ensayo. "Queríamos determinar si estas mutaciones causaron alguna alteración funcional en comparación con el tipo salvaje. Descubrimos que este gen codifica para el receptor adrenérgico beta1, y que la versión mutante de la proteína es mucho menos estable, alterando la función del receptor. Esto sugirió que tendría consecuencias funcionales en el cerebro", explicó Fu.

A continuación, los investigadores realizaron experimentos en ratones que portaban una versión mutada del gen. Descubrieron que dormían una media de 55 minutos menos que los normales. Los humanos con lo tienen lo hacen dos horas menos que el promedio. Un análisis posterior mostró que ADRB1 se expresaba a altos niveles en la protuberancia dorsal, parte del tronco encefálico involucrado en actividades subconscientes como la respiración, el movimiento ocular y el sueño.

Además, hallaron que las neuronas ADRB1 normales en esa región eran más activas durante la vigilia y el sueño de movimiento ocular rápido (REM, por sus siglas en inglés). Sin embargo, permanecieron silenciados durante el sueño no REM. Además, descubrieron que las neuronas mutantes eran más activas que las normales, probablemente contribuyendo al comportamiento de sueño corto.

Fu agregó que el trabajo eventualmente puede tener aplicaciones en el desarrollo de nuevos medicamentos para controlar el sueño y la vigilia. "Dormir es una de las cosas más importantes que hacemos. No hacerlo lo suficiente está relacionado con un aumento en la incidencia de muchas afecciones, como cáncer, trastornos autoinmunes, enfermedades cardiovasculares y Alzheimer".

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
 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

 

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.

Sábado, 22 Diciembre 2018 07:58

Lenguas largas y edición genética

Lenguas largas y edición genética

Conejos y ovejas modificados con edición genética en China sufrieron efectos secundarios totalmente inesperados, como tener lenguas más largas y vértebras demás. Terneros modificados con este tipo de técnicas en Brasil y Nueva Zelanda enfermaron y murieron prematuramente. Crece la lista de impactos imprevistos de esas tecnologías de ingeniería genética.

 

La industria biotecnológica y científicos afines nos quiere convencer de que la llamada edición genética es una forma de manipulación de los genomas mucho más precisa, barata y eficaz que los transgénicos anteriores, que permitiría resolver el hambre, las enfermedades y hasta hacer seres humanos que resistirán virus y mucho más.


Hasta ahora lo único cierto de todos esos dichos es que los transgénicos de primera generación –los que están en campo, como maíz y soya transgénicos– son producto de técnicas nada precisas, sobre las que no existe control de dónde intervienen en los genomas ni qué efectos secundarios generan en los organismos modificados o en su interacción con el medio u otros organismos, animales o humanos alimentados con esos granos.


Pero tampoco en las técnicas de la llamada edición genética –donde se incluyen tecnologías como Crispr, Talen y mutagénesis dirigida– existe control de sus efectos secundarios.


Un reciente artículo publicado en el Wall Street Journal, de Estados Unidos, lista varios ejemplos de efectos imprevistos de la edición genética de animales de cría ( WSJ, P. Rana y L. Craymer, 14/12/2018 https://tinyurl.com/y6u29a62)


Por ejemplo, el equipo de Kui Li, en la Academia de Ciencias Agrícolas de China, suprimió un gen para lograr cerdos con menos grasa. Se trata del MSTN, que participa en la regulación del crecimiento de los músculos en mamíferos. Hicieron la modificación en células de cerdo, las insertaron en embriones y éstos, a su vez, en úteros de cerdas. La carne de las crías que nacieron es 12 por ciento más magra que los animales de control. Pero una de cada cinco ¡tiene una vértebra extra en el tórax! Es un fenómeno que los científicos no pueden explicar. Aseguran, sin embargo, que la carne de esos cerdos manipulados tiene el mismo contenido nutricional.


Otro equipo de científicos chinos, de la Universidad Agrícola de Nanjing, modificó con Crispr el gen MSTN en conejos para que tuvieran más carne. Pero 14 de 34 crías que nacieron tenían la lengua anormalmente grande. Nuevamente, los científicos no saben qué sucedió. En el artículo que dan cuenta del experimento advirtieron que hay cuestiones de inocuidad que deben atenderse en futuros estudios antes de la tecnología se pueda usar en agricultura.


En otro experimento con corderos, suprimiendo el gen MSTN con Crispr, tuvieron que practicar cesárea a las ovejas, porque los fetos habían crecido demasiado para parir normalmente.
Se-Jin Lee, investigador de la Universidad John Hopkins, Estados Unidos, es uno de los científicos que descubrió el gen MSTN en 1997. Comentó sobre esos efectos que, aún sobre los genes que creemos conocer muy bien, hay mucho para aprender.


Odd-Gunnar Wikmark, biotecnólogo del instituto noruego GenØk, quien investiga impactos potenciales de la ingeniería genética, afirma que se ha extendido la creencia de que los científicos sabemos cómo funciona la edición genética todo el tiempo y en todas las condiciones. Por supuesto, esto no es así.


Tres estudios científicos publicados en 2018 mostraron que hay graves efectos secundarios de las modificaciones con Crispr-Cas9, incluyendo que pueden causar cáncer y alterar o borrar accidentalmente largas secciones del ADN (https://tinyurl.com/y9otz6pc).


No obstante, hay furor por el uso de estas nuevas biotecnologías, especialmente Crispr. Además del conocido experimento con bebés en China, se están realizando docenas en laboratorios con animales y plantas, para la producción agropecuaria industrial y la industria farmacéutica, incluso en varios países de América Latina, como Argentina, Brasil y México. La industria ha tratado agresivamente de que no se consideren los productos de estas tecnologías como transgénicos, porque en algunos casos el producto final no necesariamente contiene material genético foráneo, aunque su genoma haya sido manipulado. Este absurdo intento de la industria biotecnológica y de los agronegocios tuvo un revés significativo cuando el Tribunal de Justicia de la Unión Europea dictaminó este año que los productos de las nuevas biotecnologías son organismos genéticamente modificados y deben seguir las regulaciones de bioseguridad.


Paradójicamente, los gobiernos de Brasil y Argentina, comportándose como buenos lacayos de las trasnacionales del agronegocio, emitieron normativas de bioseguridad sobre edición genética que son más laxas aún que las regulaciones existentes sobre transgénicos.


Los muchos efectos imprevistos del uso de Crispr y otras biotecnologías con animales, así como los experimentos con células humanas que revelan toxicidad y potencial carcinogénico, muestran que se necesita lo contrario. Para empezar, no se debe liberar ningún producto derivado de éstas. Además, urge establecer un nuevo marco para la evaluación de los nuevos riesgos que presentan.

Reproducción en mamíferos del mismo sexo

Un artículo publicado el jueves en la versión en línea de la revista Cell Stem Cell ha alcanzado en muy pocos días amplia difusión y comentarios en las revistas científicas y en la prensa a escala mundial. No es para menos, pues con una técnica que combina el empleo de células troncales (o células madre) y la edición genética, el grupo encabezado por Zhi-Kun Li, del Instituto de Zoología de la Academia China de Ciencias, ha logrado el nacimiento de ratones con padres del mismo sexo.Z

Debemos reconocer que los resultados de esta investigación son espectaculares, pues en condiciones normales la reproducción en mamíferos requiere de la combinación del material genético del padre y de la madre, mientras en el trabajo citado se reporta el nacimiento de ratones con dos madres (bimaternos) y de dos padres (bipaternos). Los primeros se desarrollaron bien hasta alcanzar la edad adulta y lograron reproducirse dando lugar a una nueva generación de roedores. Por su parte, los ratoncitos creados a partir de dos padres, no lograron la edad adulta, pues murieron 48 horas después de su nacimiento. Significa que hay una diferencia por sexo y que la técnica empleada resultó por ahora más eficiente en la obtención de productos bimaternos.

Las células troncales se forman en las primeras etapas del desarrollo del embrión y tienen la capacidad de dar origen a todas las células de un organismo (son pluripotenciales); poseen la totalidad del material genético (ácido desoxirribonucléico o ADN) de la especie almacenado en los cromosomas, la mitad proveniente del padre y la otra mitad de la madre, por lo que se denominan "diploides".

En el trabajo de Li y sus colegas se utilizaron células troncales "haploides", es decir, sólo con la mitad de los cromosomas.

Las células troncales haploides no existen de manera natural y para crearlas hay varios procedimientos en los que no entraré en detalle por ahora. Existen dos tipos: las partenogenéticas (con material genético sólo de hembras) y las androgenéticas (solamente de los machos), las cuales pueden ser empleadas como si se tratara de células sexuales (óvulos o espermatozoides), pero al hacerlo los productos mueren antes de nacer o presentan múltiples defectos. Así, contar con estas células troncales haploides no es suficiente, por lo que se requirió de una modificación adicional.

Para el desarrollo normal de los mamíferos es necesario el material genético del padre y de la madre, pues existen "barreras" en el ADN para que pueda lograrse a partir de parejas del mismo sexo. Esta barrera se conoce como huella o impronta genética. La capacidad de un gen (parte funcional del ADN) para expresarse (es decir, para crear proteínas que participan en diversas funciones o la formación de órganos) depende del sexo de quien transmitió ese gen. En algunos casos, estos genes impresos se expresan cuando se heredan de la madre y el proveniente del padre permanece inactivo, y en otros casos se expresan cuando se heredan del padre y el de la madre está "apagado".

Para crear ratones bimaternos o bipaternos fue necesario eliminar estas barreras en las células troncales haploides. Para ello se empleó la técnica de edición genética, que permite "cortar" e inactivar regiones específicas del ADN. Al identificar y eliminar las "barreras" fue posible lograr el desarrollo de ratones a partir de dos madres o dos padres.

Y este es, en mi opinión, el principal logro del trabajo de Zhi-Kun Li y sus colegas: haber identificado tres regiones del ADN que impiden el desarrollo normal de ratones con dos madres, y siete regiones cuya edición permitió por primera vez el desarrollo hasta el nacimiento de ratones con dos padres.

En el caso de la descendencia bimaterna, los autores inyectaron las células troncales haploides partenogenéticas editadas, en el óvulo maduro de una hembra donante, obteniéndose, como ya se dijo, crías sanas y fértiles. En el caso de la descendencia bipaternal, inyectaron células troncales androgenéticas editadas junto con un espermatozoide dentro de un óvulo al que previamente se le eliminó el núcleo. Luego de nacer, los críos fallecieron con múltiples anomalías.

A pesar de que estos estudios se encuentran apenas en sus inicios, en mi opinión este trabajo representa un gran avance, pues revela algunos de los factores genéticos que se requieren para que los mamíferos se reproduzcan en la forma convencional con padres de distinto sexo.

Pero además, el artículo ha provocado en el mundo la expectativa de la reproducción a partir de parejas del mismo sexo.

En los humanos es una posibilidad lejana, pues los factores genéticos que permitieron este logro en ratones no son los mismos en todas las especies.

No obstante vale la pena quedarnos con la inquietante idea final de los autores: "Nuestros resultados ponen en evidencia los factores necesarios para cruzar las barreras de reproducción en mamíferos del mismo sexo".

Logran el primer trasplante de memoria entre caracoles: un paso clave para paliar los efectos del Alzheimer

Uno de los sueños de la ciencia: ser capaz de transferir los recuerdos de un ser vivo a otro puede dejar de ser ciencia ficción y convertirse en realidad después de que un equipo de científicos de la Universidad de California (UCLA) ha conseguido trasplantar con éxito los recuerdos de un caracol a otro al transferir una forma de información genética conocida como ácido ribonucleico (ARN).

Los resultados de este experimento han sido publicados en la revista especializada eNeuro y podrían ofrecer nuevas pistas sobre la base física de la memoria, según ha informado la cadena BBC.

Las células y los procesos moleculares de los caracoles marinos son similares a los humanos y el resultado supone un paso importante de cara a aliviar los efectos de enfermedades como el Alzheimer o el trastorno de estrés postraumático.

Con este experimento, los investigadores han concluido que los recuerdos a largo plazo se almacenan en el núcleo de las neuronas, y no en las sinapsis del cerebro (las uniones entre las células nerviosas). Al menos así se ha pronunciado David Glanzman, profesor de biología interactiva de la UCLA. "Si los recuerdos se almacenaran en las sinapsis, nuestro experimento no habría funcionado de ninguna manera", ha resaltado el investigador.

Glanzman ha confiado en que el hallazgo sea útil para explorar más aspectos de la memoria que hasta ahora eran desconocidos, aunque ha admitido desconocer si el proceso empleado con los caracoles serviría para trasferir recuerdos formados a través de experiencias de la vida.

CÓMO SE HIZO EL EXPERIMENTO

Un grupo de caracoles fue entrenado para desarrollar un mecanismo de defensa. Cuando el ARN se insertó en otros especímenes que no habían sido entrenados, se comportaron de la misma manera que los que sí lo hicieron. El resultado logrado respaldará otros efectuados hace décadas que sugerían que el ARN estaba involucrado en la memoria.

El ARN es una molécula grande que participa en varias funciones esenciales en organismos biológicos, incluida la unión de proteínas y la forma en que se manifiestan los genes.

Los científicos aplicaron descargas eléctricas ligeras a las colas de una especie de caracol de mar llamada Aplysia californica. Después de estos choques, el reflejo defensivo del caracol -cuando se contraen para protegerse del daño- se hizo más pronunciado.

Cuando los investigadores tocaron los caracoles, encontraron que aquellos a los que se les habían administrado los amortiguadores mostraban una contracción defensiva que duraba unos 50 segundos, mientras que los que no habían recibido los golpes se contraían por solo un segundo.

Del grupo que había sido instruido para defenderse, los investigadores extrajeron el ácido ribonucleico y lo inyectaron en los caracoles que no habían sido sometidos a esta terapia de choque.

Los caracoles sorprendidos habían sido "sensibilizados" al estímulo. Los científicos pudieron comprobar que este nuevo grupo al que se insertó ARN se contrajo durante mucho más tiempo que aquellos que no habían recibido el entrenamiento defensivo ni habían sido inyectados con la molécula.

Extrajeron el ARN del sistema nervioso de los caracoles que recibieron los impactos y lo inyectaron en un pequeño número de caracoles marinos que no habían sido sensibilizados de esta manera.

Los caracoles no sensibilizados inyectados con el ARN de los animales impactados se comportaron como si ellos mismos hubieran recibido los golpes de cola, mostrando una contracción defensiva de aproximadamente 40 segundos.

Vieron un efecto similar cuando hicieron lo mismo con las células nerviosas sensoriales estudiadas en placas de Petri.

David Glanzman, uno de los autores del estudio ha destacado que fue "como si transfiriéramos la memoria". También ha enfatizado que los caracoles no sintieron dolor: "Estos son caracoles marinos y cuando están alarmados liberan una hermosa tinta púrpura para esconderse de los depredadores. Por eso estos caracoles están alarmados y liberan tinta, pero no porque sea hayan dañado físicamente con golpes", ha dicho.

 

19 de Mayo de 2018

 

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