Nueva gripe porcina: otra pandemia en ciernes

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

* Investigadora del Grupo ETC

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

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

 

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

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

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

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

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

Mayor precisión

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

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

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

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

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

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

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

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

Proyecto titánico busca penetrar los secretos genéticos del cáncer

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

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

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

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

Sin aplicación a corto plazo

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

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

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

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

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

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

Puntos en común

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

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

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

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

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

Creadas por primera vez “máquinas vivientes” con células animales

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

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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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

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

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

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


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


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


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


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


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


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


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Describen el árbol evolutivo de las plantas verdes más completo

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

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

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

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

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

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

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

 

“Un avance fascinante”

 

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

 

Por Manuel Ansede

22 OCT 2019 - 01:37 COT

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.

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 Investigadores observan muestras cerebrales. Getty

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

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

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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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

Por Nuño Domínguez
25 MAR 2019 - 11:02 COT

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