Las amebas se comen a bocados las células del intestino

El hallazgo de la trogocitosis define nuevas dianas terapéuticas para tratar la diarrea que afecta a miles de bebés en el mundo

Amebas dan bocados a células intestinales. / NATURE

La ameba Entamoeba histolytica, una de las más importantes causas de la diarrea fatal (amebiasis) en los países en desarrollo, se come vivas a las células del intestino, según acaban de descubrir científicos de la Universidad de Virginia en Charlottesville y del Instituto Pasteur de París. Horrenda como puede parecer la noticia, lo cierto es que los investigadores han aclarado el mecanismo molecular de esa ingestión, y definido así nuevas dianas para el tratamiento de la diarrea fatal. El proceso, llamado trogocitosis, nunca se había observado en ningún tipo de interacción entre parásito y huésped.

La amebiasis es común en los países en desarrollo. En algunas zonas de Bangladesh, por ejemplo, llega a infectar a un tercio de los niños en el primer año de vida, con resultados a menudo fatales, y en el resto de los casos con graves secuelas de malnutrición y retraso en el desarrollo.

Los detalles del mecanismo molecular de estos ataques a las células intestinales solo son de interés para especialistas, pero los autores están convencidos de que “la trogocitosis por amebas es una diana prometedora para el futuro desarrollo de nuevas terapias para la amebiasis, una de las principales enfermedades olvidadas en el mundo en desarrollo”.

La trogocitosis (del griego ‘trogo’,  morder o dar un bocado) es un proceso conocido en el sistema inmunológico, donde los linfocitos –o glóbulos blancos de la sangre, las células encargadas de la respuesta inmune— dan bocados a otras células defensivas que previamente han capturado a una bacteria, un virus u otro patógeno. Esta es la primera vez que se observa una trogocitosis infligida no por un linfocito a otro, sino por el propio agente infeccioso, la Entamoeba histolytica.

La infección por este protista –organismo unicelular eucariota, es decir, constituido por el mismo tipo de células que las plantas y los animales— causa una gran destrucción del tejido intestinal, a la que de hecho debe su apellido histolytica, pero los expertos estaban confundidos hasta ahora sobre la causa de ese daño. Los investigadores, coordinados por William Petri (Universidad de Virginia) y Nancy Guillén (Instituto Pasteur), han utilizado microscopía de células vivas para coger in fraganti a las amebas dando bocados a las células intestinales humanas hasta matarlas. Presentan sus resultados en Nature.

Se pensaba hasta ahora que la trogocitosis era una invención evolutiva relativamente reciente, posterior a la aparición de los sistemas inmunes adaptativos como los que poseemos los mamíferos. Desde que el proceso se descubrió en 2003, la hipótesis favorita de los inmunólogos ha sido que la trogocitosis evolucionó como un mecanismo de nutrición para las células que después fue reclutado como una forma de comunicación intercelular, que es lo que se observa en el sistema inmune.

Pero el hecho de que el mecanismo aparezca ya en las amebas, que son unos mil millones de años más antiguas que los primeros animales –no digamos ya que los sistemas inmunes avanzados— indica que la trogocitosis es un proceso muy antiguo, y que surgió como un arma para la guerra entre organismos unicelulares, como seguramente otros muchos mecanismos que ahora utilizan nuestras células para comunicarse entre sí. De hecho, casi todas las familias de genes implicadas hoy en la comunicación entre células humanas estaban ya presentes en nuestros ancestros unicelulares, los coanoflagelados.

La trogocitosis es claramente distinta de la fagocitosis, donde una célula se traga a otra entera, sin bocaditos ni medias tintas. La fagocitosis también es una potestad de algunas células del sistema inmune, y también de parásitos como la ameba, que la usa para tragarse enteros a los glóbulos rojos.

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Células adultas se transforman en células madre aplicando ácido | EL PAÍS

El ensayo consigue el método más sencillo para reprogramar el material biológico

El hallazgo, consistente en estresar células adultas, sido publicado en ‘Nature’

Intestino generado a partir de células madre.

La carrera para conseguir células madre lo más parecidas a las embrionarias cuenta con un nuevo competidor: las que se obtienen estresando células adultas. Esto, en la práctica, quiere decir, básicamente, sumergiéndolas en un baño de ácido. Lo publica Nature.

Hasta ahora, para conseguir células madre había, de una manera general, dos posibilidades: obtenerlas de embriones (destruyéndolos o no) o reprogramando células adultas. Para ello había que añadirles una serie de factores. Así se conseguían las llamadas iPS (células madre pluripotenciales inducidas), que no eran tan maleables como las embrionarias, pero casi. La nueva aportación va en la misma línea (se parte de células adultas) pero por un método en apariencia más sencillo y con un resultado más próximo a las células totipotenciales, las que pueden transformarse en cualquier tejido y no solo en unos cuantos. Las ha desarrollado un equipo del RIKEN Center for Developmental Biology ide Kobe (Japón).

La aproximación es tan novedosa que la autora principal, Haruko Obokata, necesitó cinco años para convencer a sus jefes y a una revista para que lo publicaran. Tuvo que grabar la transformación de un tipo de célula de la que no hay duda acerca de que se trata de una muy especializada, un linfocito T, para convencerles. Ya lo ha conseguido partiendo de cerebro, piel, pulmón e hígado. A las nuevas céluals las ha bautizado como STAP, siglas en inglés de stimulus-triggered acquisition of pluripotency (adquisición de pluripotencia por estumulación). Luego, las ha introducido en ratones añadiéndoles genes fluorescentes para confirmar que se diferencian en los distintos tejidos de un ser vivo.

El también japonés Shinya Yamanaka, que fue el primero en conseguir células iPS, ha dado la bienvenida al artículo: “Los trabajos son importantes para entender la reprogramación celular. Desde un punto de vista de cara a una aplicación médica, es un nuevo método de conseguir células del tipo de las iPS”.

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Los diez nombres que transformaron la Ciencia en 2013

El descubridor del planeta más parecido a la Tierra, la enemiga de las patentes de genes o el biólogo que clonó embriones humanos, entre las figuras elegidas por la revista Nature por su impacto en la investigación científica

1.- Feng Zhang, el mago del ADN que copió a las bacterias

Feng Zhang, un joven científico de solo 32 años del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge (EE.UU.), es responsable, junto a otra serie de investigadores, de uno de los descubrimientos más importantes en el campo de la biomedicina de 2013. El equipo de Zhang desarrolló un sistema denominado CRISPR para editar genomas de forma más barata, fácil y precisa, y lo hizo imitando un mecanismo que utilizan las bacterias para protegerse a sí mismas de los virus y fortalecerse. En enero, el grupo comprobó que el sistema funciona en células eucariotas, lo que confirmó su potencial paramodificar los genomas de ratones, ratas y primates e incluso para ayudar a la investigación de enfermedades humanas.

CRISPR son secuencias de ADN que muchas bacterias y arqueas utilizan para defenderse a sí mismas, una especie de sistema inmune que, al mismo tiempo, les permite evadir el de los mamíferos e infectarlos.

Zheng cree que el uso de esta técnica puede tener muchas posibilidades médicas, pero está especialmente interesado en el desarrollo de tratamientos de males neuropsiquiátricos como la enfermedad de Huntington y la esquizofrenia.

2.- Tania Simoncelli, la mujer que derrotó a la patente de genes

Tania Simoncelli, la primera consejera científica de la Unión Americana de Libertades Civiles, es la mujer que está detrás de la lucha contra la patente de genes. Ella consiguió reunir a médicos, científicos y pacientes para apoyar el pleito judicial contra esta práctica. Y ganó. El pasado junio, la Corte Suprema de EE.UU. rechazó que se puedan patentar genes humanos. En su fallo, los nueve magistrados, por votación unánime, llegaron a un acuerdo para prohibir que el material genético extraído del cuerpo humano, lo que se conoce como ADN aislado, pueda ser propiedad de ningún laboratorio o equipo científico. La resolución fue tomada sobre un caso de patentes de la compañía Myriad Genetics, titular de los genes BRCA1 y 2, que aparecen alterados en mujeres con un historial familiar de cáncer de mama y ovarios, y la compañía que realizó las pruebas a la actriz Angelina Jolie.

3.- Deborah Persaud: Demostró la cura de un bebé con VIH

En marzo, la viróloga Deborah Persaud, de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland (EE.UU.), estaba dispuesta a compartir una gran noticia. Su equipo había conseguido curar a un bebé nacido con el VIH en Mississippi. La niña parecía estar libre de virus cerca de un año después de haber suspendido el tratamiento. El asunto era delicado, ya que más de 40 casos similares habían sido publicados en la literatura científica y cada uno de ellos se había desmoronado poco después por falsos positivos o confusiones.

Pero Persaud y sus colaboradoras, Hannah Gay en la Universidad de Mississippi en Jackson y Katherine Luzuriaga, de la Universidad de Massachusetts en Worcester, habían hecho las pruebas genéticas del bebé de Mississippi ellas mismas y estaban seguras de sus resultados. Lo que no esperaban fue la gigantesca atención mediática que recibieron. Los medios de todo el mundo se hicieron eco de la noticia y la revista Time las escogió como tres de las cien personas más influyentes del mundo.

El papel de Persaud en el caso comenzó con una llamada en septiembre de 2012 de Gay, una pediatra que estaba tratando a un bebé con VIH que se infectó en el vientre de madre. En lugar de seguir la costumbre médica de administrar dos medicamentos como medida profiláctica, Gay empleó tres antirretrovirales (zidovudina, lamivudina y nevirapina), lo que provocó que los niveles de virus disminuyeran rápidamente. Cuando la niña tenía un mes, los niveles de virus ya eran indetectables. Un tiempo después, daban negativo. Persuad y Luzuriaga proporcionaron las pruebas de que, en efecto, la niña estaba sana.

Descubren cómo hacer al VIH «visible» al sistema inmune

La imagen representa un virus de VIH-2 (izda) al entrar en contacto con una célula dendrítica (dcha) y el proceso de infección. MANEL

De los dos tipos principales de VIH, sólo uno, el VIH-1, es capaz de causar sida lo en aquellas personas infectadas que no reciben el tratamiento adecuado. Ello se debe a que mientras el VIH-2 es rápidamente controlado y eliminado por las células del sistema inmune, el VIH-1 se oculta gracias a una especie de capa que lo hace invisible. Ahora, un estudio publicado en Immunity desvela cómo el VIH-1 se escapa de los mecanismos de defensa del organismo al convertirse en invisible. Los investigadores creen que esta información podría conducir al desarrollo de tratamientos eficaces contra el VIH-1.

«Nuestro estudio muestra por vez primera vez cómo las células del sistema inmune detectan el virus y cómo el virus utiliza una de sus proteínas para activar su invisibilidad y su infectividad», explica el autor principal del estudio, Nicolas Manel, del Instituto Curie, en Francia. El artículo también muestra cómo se puede modificar el virus de manera que sea reconocido correctamente y así se desencadene una respuesta inmune adecuada.

Se sabe que las personas que están infectadas tanto por el VIH – 1 y VIH- 2 tienen una mejor evolución que aquellas que únicamente lo están por el VIH-1, lo que sugiere que la respuesta inmune contra el VIH-2 protege contra los efectos de la infección causada por el VIH-1. Son muchos los investigadores que han tratado de averiguar porqué el sistema inmune no reconoce a los virus y permite que se integren en las células. A principios de este mes, un trabajo publicado en Nature realizado en University College London, en Gran Bretaña, identificó las moléculas que hacen «invisible» al VIH. Dichas moléculas, explicaban en su trabajo, se ubican en las células y el VIH las «recluta» para que el virus esté protegido frente al sistema inmune. Los investigadores británicos vieron que cuando estas dos moléculas desaparecen, bien sea por agotamiento o bloqueando su reclutamiento con un fármaco experimental, el VIH vuelve a estar expuesto al sistema de alarma y se activa una respuesta inmune contra el virus.

Un paso más lejos

Ahora, el trabajo del equipo de Manel ha ido un poco más lejos y ha visto que el VIH-2 infecta y activa las células dendríticas, pero no así el VIH-1. Estas células, aclara, juegan un papel importante en el inicio de la respuesta inmunitaria protectora En declaraciones a ABC, Manel matiza que ambos trabajos está relacionados, «pero nosotros vamos más allá: en primer lugar, demostramos que la cápside -cubierta- del virus modificado activa el sistema inmune adaptativo -linfocitos T-, pero además hemos sido capaces de demostrar directamente que el sensor innato clave, el que hace de ‘radar‘ en la célula ante el virus es una proteína llamada CGA».

Estos hallazgos abren nuevas vías para el desarrollo de tratamientos eficaces contra el VIH-1. «Si logramos la modificación de la cápside del virus podríamos diseñar un virus que sí va a ser reconocido por el sistema inmune, pero que también ha perdido su capacidad de infectar a las células».

Futuro

La cuestión es, ¿es posible manipular la cápside del virus? «Sí los es -responde a ABC el experto-. Ya lo hemos demostrado en el trabajo. Si la cápside del VIH-1 se modifica en la forma en la que describimos, entonces el virus es detectado por el sistema inmune innato sin que llegue replicar, y así activa los linfocitos T, al menos in vitro». Manel ha adelantado ABC que en estos momentos se encuentran desarrollando métodos para probar sus resultados en macacos, «aunque todavía faltan algunos meses para que obtengamos los primeros resultados». Al mismo tiempo, añade, «también estamos generando maneras de apuntar directamente a la vía CGA, un enfoque muy atractivo».

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La estructura de los cromosomas no tiene realmente forma de X | Biociencia

Imagen de la estructura del cromosoma. | Dr. Peret Fraser, del Instituto Babraham.

Un nuevo método de imágenes en 3D sobre la estructura de los cromosomas está dibujando un cuadro más real de su forma, que rara vez es como una X. Científicos del Consejo de Biotecnología y Ciencias Biológicas de Investigación (BBSRC), en Reino Unido, en colaboración con la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, y el Instituto Weizmann, en Israel, han producido modelos en 3D que muestran con mayor precisión su compleja forma y cómo se pliegan en el interior del ADN.

La forma de X, que a menudo se utiliza para describir los cromosomas, es sólo una instantánea de su complejidad. El doctor Peter Fraser, del Instituto Barbraham, que financia BBSRC, explicó: «La imagen de un cromosoma, una mancha con forma de X del ADN, es familiar para muchos, pero esta imagen microscópica de un cromosoma en realidad muestra una estructura que se produce sólo transitoriamente en las células, en un punto cuando están a punto de dividirse». «La gran mayoría de las células en un organismo se termina dividiendo y sus cromosomas no se parecen en nada a la forma de X. Los cromosomas en estas células existen en una forma muy diferente y hasta ahora ha sido imposible crear imágenes precisas de su estructura», agregó este investigador.

El equipo de Fraser ha desarrollado un nuevo método para visualizar su forma que consiste en miles de mediciones moleculares de los cromosomas en las células individuales, utilizando la última tecnología de secuenciación del ADN. Mediante la combinación de estas pequeñas mediciones, con el uso de potentes ordenadores, han creado un retrato tridimensional de cromosomas. Esta nueva tecnología ha sido posible gracias a la financiación del BBSRC, el Consejo de Investigación Médica (MRC) y el Wellcome Trust, todos en Reino Unido. «Estas imágenes únicas no sólo nos muestran la estructura del cromosoma, sino también el camino del ADN en él, lo que nos permite mapear genes específicos y otras características importantes mediante el uso de estos modelos 3D. Hemos comenzado a desentrañar los principios básicos de la estructura de los cromosomas y su papel en el funcionamiento de nuestro genoma», agregó Fraser.

Esta investigación, publicada en la revista ‘Nature’, pone el ADN en su propio contexto en una célula, transmitiendo la belleza y la complejidad del genoma de los mamíferos de una manera mucho más eficaz. Al hacerlo, se muestra que la estructura de estos cromosomas y la forma en que el ADN en su interior se pliega hacia arriba, están íntimamente relacionadas con el momento y la cantidad de genes que se expresan, lo que tiene consecuencias directas en la salud, el envejecimiento y la enfermedad.

Douglas Kell, directivo de BBSRC, sentencia que «hasta ahora, nuestra comprensión de la estructura cromosómica se ha limitado a imágenes más borrosas, junto con los diagramas de la muy conocida X que se ven antes de la división celular. Estas imágenes más verdaderas nos ayudarán a entender más sobre a qué se parecen los cromosomas en la mayoría de las células de nuestro cuerpo. Los intrincados pliegues ayudan a desentrañar cómo los cromosomas interactúan y cómo se controlan las funciones del genoma».

La estructura de los cromosomas no tiene realmente forma de X | Biociencia | elmundo.es.

Las neuronas conectan entre ellas sin ayuda aunque sean cultivadas

Científicos descubren que son capaces de ordenarse, interconectarse y organizarse entre ellas y que tienen un comportamiento colectivo

Dibujo de neuronas realizado por Ramón y Cajal Archivo

Barcelona. (EFE).- Las neuronas cultivadas no necesitan ninguna ayuda biológica para ordenarse, interconectarse y organizarse entre ellas y tienen un comportamiento colectivo, sin ningún líder o guía de origen biológico, parecido al de la propagación de los rumores por las redes sociales. Esta es la conclusión de una investigación científica liderada por la Universidad de Barcelona (UB) y que ha sido publicada en la revista Nature Physics.

Los autores del trabajo han podido determinar el origen físico de este comportamiento colectivo, un fenómeno que explica los mecanismos que originan y caracterizan la actividad eléctrica espontánea de los tejidos neuronales, un aspecto de gran relevancia en neurociencia, según la UB.

El trabajo lo han llevado a cabo un equipo de investigadores catalanes de la UB encabezados por los doctores Jaume Casademunt y Jordi Soriano, junto con los investigadores Javier G. Orlandi y Sara Teller, con la colaboración del doctor Enrique Álvarez Lacalle, de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC). Los investigadores han definido los cultivos neuronales como «una orquesta sin director».

Según los investigadores, las redes neuronales cultivadas fuera de su entorno natural son un sistema modelo relativamente sencillo que aporta una herramienta de gran interés para estudiar el comportamiento colectivo de las neuronas. Estos cultivos se preparan a partir de neuronas en estadios tempranos de su desarrollo y, a los pocos días, las neuronas han formado espontáneamente una red de conexiones que presenta una rica actividad eléctrica.

Esta actividad se inicia con la emisión aleatoria y descoordinada de las neuronas individuales (lo que los científicos denominan como ruido) y evoluciona a un estado de actividad coherente en que todas las neuronas se activan de manera simultánea siguiendo un patrón que Jaime Casademunt, profesor del Departamento de Estructura y Constituyentes de Materia de la UB, califica de «sorprendentemente armónico».

«Emerge, así, de manera espontánea, un comportamiento perfectamente orquestado de miles de neuronas sin necesidad de un director de orquesta, es decir, sin ningún elemento coordinador diferenciado que actúe de líder», ha explicado el investigador.

Jordi Soriano, investigador Ramón y Cajal del mismo Departamento de la UB y pionero en la experimentación en cultivos neuronales en Cataluña, ha añadido que «este fenómeno estaría presente en todos los tejidos neuronales en estados tempranos de su desarrollo y puede ser clave en la hora de establecer las pautas de actividad espontánea de los diferentes tejidos neuronales, un aspecto de importancia capital en neurociencia».

Este estudio de patrones de comportamiento permite comprender cómo están programadas las neuronas como unidades elementales del sistema nervioso, y cuáles son las fuerzas primarias que rigen su comportamiento.Estas fuerzas definen la base sobre la que actúan los diferentes agentes biológicos que controlan el proceso de desarrollo del sistema nervioso en los organismos vivos.

El origen físico del fenómeno, que se produce por la combinación de la dinámica de excitación de las neuronas y las propiedades estadísticas de las redes de conexión, sugiere que también se puede aplicar al estudio de otros fenómenos colectivos similares en ámbitos muy diferentes como la generación y propagación de rumores en redes sociales.

Las neuronas conectan entre ellas sin ayuda aunque sean cultivadas.

La flora del intestino se alía con el virus del sida

Imagen al microscopio de una bacteria ‘E. coli’ en el intestino.| CDC

Las mucosas del intestino son una de las primeras ‘dianas’ elegidas por el virus del VIH cuando infecta al organismo humano. Desde hace algunos años, el papel del virus del sida en este tejido se investiga con interés por su relación con la inflamación y por el efecto que el patógeno podría tener en el sistema inmunitario de los pacientes a través de esta vía.

Esta semana, un estudio publicado en las páginas de la revista ‘Science Traslational Medicine’ incide en esta cuestión y señala que el virus del VIH es capaz de alterar la flora bacteriana del intestino de los pacientes infectados, independientemente de que estén tomando tratamiento antirretroviral.

La investigación, dirigida por Ivan Vujkovic-Cvijin, de la Universidad de California (en San Francisco, EEUU), se llevó a cabo con 32 pacientes portadores del VIH y otros nueve individuos sanos. Con sofisticadas técnicas de análisis, pudieron observar que la presencia del virus del sida en el organismo de una persona es suficiente para que la flora bacteriana de su intestino presente un perfil alterado.

«Aunque ya había evidencias de que la microbiota del intestino juega un papel en la progresión del VIH, nuestro estudio ha utilizad tecnología muy sofisticada para poder analizar hasta 60.000 bacterias en cada muestra», señala Vujkovic-Cvijin a ELMUNDO.es.

Aunque el intestino humano es el hogar de millones de bacterias de todo tipo , la mayoría de ellas benignas, los pacientes seropositivos mostraban mayores niveles de bacterias patógenas, como Pseudomonas, Escherichia coli, Salmonella o Staphylococcus.

El trabajo también observó que algunos de estos patógenos actúan sinérgicamente con el virus del VIH, debilitando la pared intestinal y la función inmune del sistema digestivo (el intestino juega un papel clave en el sistema defensivo del organismo, impidiendo que bacterias y virus pasen al torrente sanguíneo). Por este motivo se atreven a sugerir que algún tipo de tratamiento «para manipular las comunidades bacterianas del intestino» podría beneficiar potencialmente la evolución de la infección por VIH.

«Si fuésemos capaces de validar la hipótesis de que son esas bacterias las que dirigen la inflamación crónica [que sufren los pacientes con VIH], podríamos diseñar estrategias para modular la microbiota intestinal a base de probióticos, prebióticos o incluso antibióticos, aunque estos últimos tienen el riesgo añadido de que también eliminan bacterias beneficiosas para la salud», añade el investigador.

Aunque aún es pronto para establecer conclusiones definitivas, no es la primera vez que se sugiere algo así. Ya en 2011, otro pequeño estudio publicado en la revista ‘Nature’ señalaba que el uso de probióticos (para reforzar las bacterias beneficiosas) mejoraba la microbiota intestinal en individuos con VIH y reforzaba el papel de algunas de sus células defensivas (CD4 y las llamadas ‘natural killers’, que juegan un papel clave en la enfermedad).

El estudio no ahonda en las causas que podrían explicar esta alteración de la flora bacteriana, pero sí sospecha que tiene que ver con la cascada de inflamación que se desencadena en el organismo por la infección por VIH y sustancias concretas como las citoquinas. «Incluso en seropositivos en tratamiento, existen altos niveles de inflamación en los tejidos del organismo que aumentan el riesgo de mortalidad. Nuestra hipótesis es que incluso con niveles de VIH indetectables, son las bacterias intestinales las que modulan y dirigen esa inflamación crónica típica de los pacientes con VIH», concluye Vujkovic-Cvijin.

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Azúcar para iluminar los tumores y mejorar su detección

Sustituye el marcaje radiactivo de la glucosa en el PET por otro magnético, lo que permite ver el tumor en una resonancia

UCL Al azúcar se le añade una marca magnética mediante ondas de radio y hace brillar al tumor en una resonancia

El azúcar contenido en media tableta de chocolate, unos catorce gramos, bastaría para detectar tumores malignos con gran detalle en una persona de 70 kilos, sin necesidad de añadirle marca radiactiva alguna, como se hace actualmente en la tomografía por emisión de positrones (PET), según un trabajo publicado en el último número de «Nature Medicine». La nueva técnica, denominada glucoCEST, aprovecha que las células cancerosas necesitan más azúcar que las sanas para obtener la energía necesaria para proliferar descontroladamente, pero en lugar de añadirles una marca radiactiva, las pone una etiqueta magnética, lo que delata su presencia con menos riesgos. Así los tumores se hacen visibles al brillar cuando se les somete a una simple resonancia magnética.

La nueva técnica, desarrollada por un equipo interdisciplinar de investigadores del Colegio Universitario de Londres (UCL), ha demostrado su eficacia en un modelo de ratón de cáncer colorrectal y ya han comenzado los ensayos con humanos. Los resultados obtenidos en roedores indican que es incluso más precisa que la prueba estándar utilizada en la actualidad, el PET, con la ventaja de que los equipos de resonancia magnética están disponibles en la mayoría de los hospitales, lo que disminuiría las listas de espera, y su utilización es más barata.

Mayor resolución

La mayor resolución de la resonancia magnética frente al PET es otra ventaja de la nueva técnica, que permite la evaluación de tumores más pequeños. Aunque lo más notable es que distingue entre distintos tipos de tumores, detectando la variabilidad celular, un aspecto fundamental a la hora de hacer un diagnóstico, escoger un tratamiento y evaluar la respuesta al mismo en cada paciente.

«GlucoCEST utiliza ondas de radio para poner una marca magnética a la glucosa. Así puede detectarse luego en los tumores utilizando técnicas convencionales de resonancia magnética. El método utiliza una inyección de azúcar normal y podría ofrecer una alternativa barata y segura a los métodos existentes para la detección de tumores, que requieren la inyección de material radiactivo», explica el investigador principal del estudio, Simon Walker-Samuel, del Centro de Bioimagen Avanzada de la Escuela Universitaria de Londres. Con esta marca magnética, los tumores aparecen como imágenes brillantes en las exploraciones de resonancia magnética.

Al no utilizar radiación esta prueba podría utilizarse sin riesgos incluso en mujeres gestantes o niños pequeños. Según Xavier Golay, otro de los participantes en el estudio: «Esta investigación interdisciplinar podría permitir a estos grupos de pacientes vulnerables que se analicen más regularmente, sin los riesgos asociados con una dosis de radiación». La inocuidad de GlucoCEST permitiría también hacer un seguimiento más continuado de la progresión de los tumores sin el riesgo adicional de la radiación.

Aunque los investigadores se han centrado en estudio de los tumores, adelantan que esta técnica sería también útil en neurología, para obtener imágenes de patologías como el alzhéimer, para cuyo diagnóstico países como Estados Unidos recomiendan la utilización del PET. También sería válida para el ictus. En estos casos, la glucosa sirve para saber qué zonas del cerebro están más o menos activas y determinar su correcto funcionamiento.

Azúcar para iluminar los tumores y mejorar su detección – ABC.es.

Crean un hígado a partir de células de la piel humana | Biociencia

Hígados humanos, en estadio embrionario, en placas de laboratorio. | Takanori Takebe

• Investigadores japoneses desarrollan un hígado humano a partir de células iPS
• El órgano, creado en el laboratorio, lo han trasplantado en ratones y es funcional

 

No es la primera vez que se crea un órgano en el laboratorio, ya se había hecho con el corazón, la vejiga o el riñón. En muchos casos, estos órganos sólo eran moldes forrados de células. Cuando se ha intentado desarrollar un órgano completo, no se ha tenido éxito porque las células se caen de esos andamiajes y mueren. Ahora sí que se ha generado un hígado funcional a partir de un trozo de piel humana.

Según los autores de este procedimiento, estamos un poco más cerca de fabricar órganos válidos para trasplantes, aunque para esto falta al menos una década.

Desde que en el año 2006 el científico japonés Shinya Yamanaka lograra crear células iPS a partir de células de la piel, han sido muchos los grupos de investigadores que se han volcado en el estudio de estas células que son similares a las embrionarias, es decir, capaces de convertirse en cualquier tejido pero que no proceden de un embrión. Desde la simplificación del método de Yamanaka hasta la derivación en múltiples tejidos como neuronas, huesos, o su uso para tratar enfermedades, las células iPS se han convertido en la gran promesa de la Medicina Regenerativa y para la cura de enfermedades para las que no hay solución hoy día. De hecho, su creador recibió el pasado año el premio Nobel de Medicina por su trabajo en este campo.

Ahora unos científicos también japoneses, del departamento de medicina regenerativa de la Ciudad Universitaria de Yokohama y del Hospital Seirei Sakura (Japón), han dado un paso más. «Es la primera vez que un órgano, como el hígado, se ha creado a partir de iPS y se trata de un órgano vascularizado», explica a ELMUNDO.es Takanori Takebe, el primer firmante del estudio publicado en la revista ‘Nature’.

Para lograr este órgano, Takebe y su equipo pensaron que era buena idea cultivar las células iPS con un cóctel de células formado por células del estroma, células madre mesenquimales de la médula ósea (de un donante) y células del endotelio venoso de cordón umbilical. Tras cultivarlas entre cuatro y seis días, se empezaron a estructurar en un tejido en tres dimensiones y vascularizado.

Suplir un fallo hepático

Posteriormente, el hígado (que tenía una estructura similar a la del hígado de un embrión humano) fue trasplantado al cráneo de un ratón. «Queríamos comprobar si era capaz de generarse un hígado totalmente funcional, por lo que usamos un modelo de ratón con una ventana en el cráneo para el acceso óptico», explican los autores en su estudio. De esta manera, observaron que el hígado siguió creciendo y desarrollando el riego vascular y sus funciones.

Tras esta prueba, los científicos trasplantaron el órgano en otros dos sitios del cuerpo del ratón, en el mesenterio (membrana del peritoneo) y por encima del riñón. Allí comprobaron que el nuevo órgano era capaz de metabolizar fármacos de forma correcta y mejorar la supervivencia de un ratón al que se le había inducido un fallo hepático.

Los ratones trasplantados fueron seguidos durante seis meses y no mostraron signos del desarrollo de un tumor, uno de los riesgos de la terapia con células madre embrionarias y, que por tanto, también se sospechaba con las iPS. «Somos muy optimistas por este motivo», señala Takebe.

Para el profesor Matthew Smalley, del Instituto Europeo para la Investitación Oncológica con Células Madre de la Universidad Cardiff (Gales, Reino Unido), es un estudio «muy interesante. Los autores han mostrado que el trasplante hepático no sólo produce proteínas específicas del hígado sino que también desintoxica los compuestos evaluados, que son clave para restaurar la función del hígado en un fallo hepático. La ruta del trasplante todavía necesita optimizarse para los humanos y demostrar en pacientes la seguridad y eficacia, al igual que la viabilidad del injerto a largo plazo. Además, no todos los pacientes son candidatos a este procedimiento. A pesar de todo, el estudio ofrece una promesa real para un método alternativo para conseguir órganos humanos para trasplante».

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Reino Unido da luz verde a un tratamiento «in vitro» que utiliza ADN de tres personas

El Gobierno británico ha dado luz verde a un revolucionario y controvertido tratamiento de fecundación ‘in vitro’ (FIV) que utiliza el ADN de tres personas y destinado a impedir el desarrollo de enfermedades mitocondriales.

El Gobierno confía en elaborar un borrador de ley a finales de año para que el tratamiento pueda ser ofrecido a las parejas dentro de dos años, lo que convertiría al Reino Unido en el primer país del mundo que aplica esta técnica, según los medios británicos. La prueba, desarrollada por expertos de la Universidad de Newcastle, es conocida como transferencia de mitocondria y consiste en unamodificación genética del embrión al incorporarse una pequeña parte del ADN de un tercer donante sano.

Las mitocondrias son orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía para la actividad celular, sobre todo para el funcionamiento de órganos vitales. Y las enfermedades mitocondriales son desordenes resultantes de la deficiencia de una o más proteínas en las mitocondrias, por lo que pueden afectar el corazón, el cerebro y los músculos. Los científicos estiman que una de cada 6.500 personas nace con un desorden mitocondrial.

Demostración

A finales de 2012, el equipo de Shoukhrat Mitalipov, de la Universidad para las Ciencias y la Salud de Oregón (EE.UU.), el mismo que ha sido capaz de crear por vez primera células madre embrionarias humanas a partir de una persona, demostró que esto era posible. A partir de los genes de tres padres, los científicos desarrollaron embriones humanos de cinco días de edad. Para crear dichos embriones, el material genético de la madre se insertó en el óvulo de otra mujer donante antes de ser fecundado con el esperma del padre. Los investigadores, cuyo trabajo se publicó en Nature, dijeron que la técnica permitaría prevenir las enfermedades mitocondriales -que se pasan de madre a hijo-. Desde un punto de vista científico el mérito del trabajo es indiscutible. Se había logrado sustituir con éxito el ADN mitocondrial en ovocitos humanos y generar linajes celulares de blastocitos y de células madre embrionarias. Y, aunque todavía hay que verificar estos resultados con estudios de seguridad y ensayos clínicos antes de que la técnica pueda ser utilizada con fines terapéuticos en humanos, la investigación representó la prueba de que «es posible» y abre una nueva vía para la prevención de las enfermedades mitocondriales.

Y eso es lo que ha hecho ahora el Reino Unido. La médica asesora del Gobierno, Sally Davies, se ha mostrado a favor de poner en marcha este tratamiento «lo antes posible». Davies ha señalado a la prensa que las enfermedades mitocondriales han tenido un «impacto devastador» en las familias pues hay gente que ha tenido que vivir con estos desórdenes, que son pasados de la madre al bebé.

Antes de que el Gobierno diera luz verde a esta técnica, que deberá ser aprobada por el Parlamento, la Autoridad de Fertilización Humana y Embriología (HFEA, siglas en inglés) llevó a cabo una encuesta entre la población y concluyó que hay un respaldo bastante amplio a favor de este tratamiento.

Noticia excelente

El profesor Doug Turnbull, que encabezó este tratamiento, dijo que esta es una «noticia excelente para las familias con enfermedades mitocondriales. Esto le facilita a las mujeres que tienen estos genes defectuosos más posibilidades de reproducción y la oportunidad de tener niños sin enfermedad mitocondrial». No obstante, la prueba ha recibido críticas de algunos grupos que consideran que hay un riesgo de caer en el «diseño de bebés». La portavoz del Centro Cristiano de Bioética, Helen Watt, criticó el tratamiento porque considera que se crea un embrión con «distintas partes». «Ser padre es recibir niños de manera incondicional. No se trata de fabricar o controlar. Las parejas que no quieren correr el riesgo de pasar (a los bebé) la enfermedad mitocondrial pueden considerar alternativas éticas como la adopción, que son preferibles a una técnica peligrosa de ingeniería genética», agregó Watt.

Reino Unido da luz verde a un tratamiento «in vitro» que utiliza ADN de tres personas – Noticias de Salud | abc.es.

¿Qué enciende la mecha del envejecimiento? | Neurociencia

La función hipotalámica parecer ser clave en el inicio del envejecimiento. | El Mundo

La ciencia lleva tiempo intentando dar con la llave que abre la puerta al envejecimiento. Conocer cuál es el motor que da pie a las primeras arrugas y vuelve grises las sienes ayudaría a combatir distintos trastornos asociados a la edad. Sin embargo, por el momento esa mecha que enciende la decadencia del organismo sigue permaneciendo en la sombra.

Una investigación publicada esta semana en la revista ‘Nature’ podría dar una pista interesante para avanzar en su búsqueda. Según sus datos, el papel del hipotálamo podría ser clave. Esta región del cerebro, cuya función es clave en la regulación de la temperatura, el sueño o el hambre, sería también el lugar donde se activan los procesos que intervienen en el envejecimiento.

Hormonas e inflamación

En estudios en ratones, científicos del Albert Einstein College Of Medicine de Nueva York (EEUU) han demostrado que el hipotálamo funciona en este caso como si de un despertador programado se tratara. Llegado el momento, activa toda una cadena que implica procesos inflamatorios y hormonales que, en última instancia, ponen en marcha el envejecimiento.

En concreto, los investigadores han comprobado que con el paso del tiempo, se incrementa la actividad de la molécula NF-kB en el cerebro y, muy especialmente, en el hipotálamo. Esta molécula está implicada en procesos de ‘defensa’ e inflamación y su papel en el control de la expresión del ADN durante el envejecimiento ya ha sido demostrado.

La activación de NF-kB provoca, a su vez, diversas alteraciones a nivel hormonal que, conducen, entre otros caminos, a la reducción de los niveles de la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH), que se sintetiza y libera en las neuronas del hipotálamo.

Esta reducción de su ‘presencia’ es la que, según los investigadores, contribuye a que aparezcan los primeros signos del envejecimiento. Así, aseguran, la disminución de GnRH influye directamente en factores comola pérdida de memoria, la atrofia de la piel o el declive de la fortaleza muscular, señalan.

Un ‘cronómetro’ cerebral

De hecho, para comprobar la veracidad de esta hipótesis, los investigadore administraron esta hormona a ratones cuyo proceso de envejecimiento había comenzado, lo que les llevó a ratificar que esto conseguía ralentizar el proceso. «No es descabellado pensar que el hipotálamo actúe como un cronómetro en el caso del envejecimiento ya que su papel es fundamental en marcar otros ciclos, como los de la vigilia y el sueño«, señala Ángel Berbel, coordinador del grupo de estudio de Neurogeriatría de la Sociedad Española de Neurología.

Con todo, el especialista recuerda que aún es pronto para sacar conclusiones definitivas en este sentido. «Hay muchas otras líneas de investigación en este sentido. Además de la inflamación, también se está estudiando si los primeros signos del envejecimiento se deben a lahiperoxidación o a determinados cambios en el ADN que el organismo no es capaz de reparar», señala.

«Los estudios en animales son un paso importante en la investigación, pero hay que esperar a que sus conclusiones se reafirmen en otros trabajos», concluye.

¿Qué enciende la mecha del envejecimiento? | Neurociencia | elmundo.es.

Un GPS en el cerebro | EL PAÍS

La navegación por el espacio se basa en la activación secuencial de neuronas del hipocampo

Nuestra posición en el espacio (en el salón de casa, por ejemplo, o en una pista de tenis) está representada en una especie de mapa interioren el hipocampo cerebral, formado por grupos de neuronas llamadascélulas de lugar. Los neurocientíficos Brad Pfeiffer y David Foster, de la facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, revelan ahora usando ratas de laboratorio que el plan de seguir cierto trayecto (del baño a la cocina, digamos, o de casa al trabajo) consiste en la activación secuencial de las células de lugar que representan el trayecto en ese mapa interior. Como las notas de una melodía, solo que en el espacio.

El hipocampo es una estructura situada en el centro del cerebro, y debe el nombre a su vago parecido con un caballito de mar (hipocampo en latín). Tiene un papel esencial en la formación de memorias, y también en su recolección de la base de datos, aunque por mecanismos que todavía no se comprenden en profundidad. Pfeiffer y Foster presentan su trabajo en el artículo principal de la revista Nature.

La teoría de que el cerebro de los mamíferos contiene un mapa interior que representa la posición del individuo en el espacio es cualquier cosa menos nueva: fue propuesta en los años cuarenta por el psicólogo Edgard Tolman, de la Universidad de California en Berkeley. Tampoco es nueva la hipótesis de que ese mapa está relacionado con el hipocampo cerebral, que ya fue avanzada en los años setenta.

Pero el trabajo de los dos neurocientíficos de Baltimore va mucho más allá de esas intuiciones pioneras. Su diseño experimental, usando ratas como un sistema modelo del hipocampo humano, les ha permitido por primera vez registrar la actividad de 250 células de lugarsimultáneamente y de forma continua –con una resolución temporal cercana a los 20 milisegundos— mientras la rata está resolviendo problemas equiparables a los de un taxista, como decidir la mejor forma de volver a casa tras haber estado explorando su laberíntico entorno en busca de comida.

Las ratas y los humanos usamos el mismo tipo de navegador para esto, pero las técnicas para obtener imágenes del cerebro humano en funcionamiento, como la resonancia magnética, están muy lejos de la precisión requerida para un estudio de esta clase. Solo la implantación de paneles de electrodos puede recabar toda esa información de las neuronas individuales que están haciendo el trabajo en ese momento.

Los investigadores han podido averiguar así que, justo cuando la rata está decidiendo qué camino tomar para volver a casa, las neuronas de lugar del hipocampo se disparan en una secuencia que representa los puntos sucesivos de la trayectoria que después –en efecto— seguirá.

No se trata de una trayectoria recordada, porque lo anterior es verdad incluso cuando el animal no ha tomado nunca ese camino. Se trata de una verdadera hoja de ruta, análoga a la que el GPS del coche ofrece al conductor atribulado: vaya hasta aquella glorieta, luego tome hacia la izquierda y demás. Una verdadera simulación mental de lo que ocurrirá después.

El hipocampo no está solo implicado en los mapas espaciales, sino también en otros tipos de memoria. ¿Es posible, entonces, que las secuencias de activación neuronal que han descubierto Pfeiffer y Foster funcionen también cuando recordamos una melodía o pronunciamos una frase?

“Es muy posible”, responde Foster a EL PAÍS. “Otros investigadores como Howard Eichenbaum, de la Universidad de Boston, han mostrado que las células de lugar no solo responden a la posición en el espacio, sino también en otras situaciones. De modo que el hipocampo puede ofrecer un juego de neuronas de uso general capaces de responder de distintas formas a diferentes situaciones”.

“Nuestro trabajo muestra que estas células se activan en secuencias”, prosigue el neurocientífico de Baltimore, “lo que puede reflejar una especie de proceso de resolución de problemas, y también un proceso de memoria, en el que pueden basarse otras habilidades cognitivas además de la navegación espacial; hay trabajos, de hecho, que implican al hipocampo humano en el lenguaje”.

Un GPS en el cerebro | Sociedad | EL PAÍS.

Los diez protagonistas de la ciencia en 2012 – ABC.es

El director del CERN, el responsable del aterrizaje del Curiosity en Marte o el funcionario condenado por no prever un terremoto en Italia, elegidos por la revista Nature como las principales personalidades del año

La revista científica Nature publica, por segundo año consecutivo, su particular «top ten» con los protagonistas -nueve científicos y un funcionario- que han marcado el mundo de la cienciadurante el año. En el listado de 2012, que pretende recordar las historias humanas detrás de la investigación, se encuentran los responsables de grandes hazañas científicas bien conocidas, como Rolf-Dieter Heuer, director general del CERN y encargado de dar a conocer al mundo el descubrimiento del escurridizo bosón de Higgs, o Adam Steltzer, el ingeniero de la NASA responsable de que el Curiosity no se estrellara contra la superficie de Marte durante su aterrizaje. Pero la revista también ha querido rendir homenaje a otros nombres cuyos logros son mucho menos conocidos, pero que, de alguna manera, han cambiado el conocimiento o la forma en la que éste se consigue o se comparte. El caso más dramático es el del funcionario italiano Bernardo de Bernardis, condenado por no prever el terremoto de la ciudad de L’Aquila en 2009.

Rolf-Dieter Heuer, el «diplomático» del bosón de Higgs

La detección del bosón de Higgs anunciada el pasado 4 de julio ha sido el descubrimiento del año, quizás incluso de la década. Rolf-Dieter Heuer, director general del CERN, el laboratorio de física de partículas ubicado cerca de Ginebra, en Suiza, ha tenido el control presupuestario del LHC, el gran acelerador que generó el Higgs, la elusiva partícula que da masa a las demás, chocando protones entre sí a altísimas energías. Nature valora la mano izquierda y la capacidad de diplomacia de Heuer, quien, a pesar de las fuertes presiones -los rumores de que la partícula había sido hallada no hacían más que crecer- supo comprender las precauciones de los físicos responsables de analizar los datos, que querían estar bien seguros antes de anunciar ningún hallazgo, y esperó a que los investigadores estuvieran de acuerdo en hacerlos públicos. Durante el anuncio del Higgs solo aparece una vez la palabra «descubrimiento» y es de la boca de Heuer.

Cynthia Rosenzweig, la guardiana de Nueva York

Nueva York no olvidará la tormenta Sandy, que inundó los vecindarios más cercanos a la costa, destrozó hogares, anegó el metro y dejó a millones de personas sin electricidad. Rosenzweig ya había previsto que algo así podría suceder doce años antes, como parte de una evaluación realizada para el gobierno de EE.UU. sobre el cambio climático. Gracias a ese trabajo, dice Nature, la ciudad de Nueva York ha incorporado programas de adaptación al cambio climático en sus iniciativas a largo plazo, lo que incluye la mejora de las reglas de construcción o la creación de zonas de seguridad para evitar inundaciones.

Adam Steltzner, responsable del aterrizaje del Curiosity

Cuando el rover Curiosity atravesaba la atmósfera marciana el 5 de agosto a gran velocidad, ningún hombre en la Tierra estaba tan preocupado como Adam Stelzner, el ingeniero que dirigió el equipo encargado del aterrizaje del vehículo de la NASA. No era para menos, durante siete minutos «de terror», el Curiosity efectuó una cadena de arriesgadas maniobras que nunca habían sido ensayadas y en las que no cabía el mínimo error. Sin embargo, consiguió aterrizar donde estaba previsto, en el cráter Gale, para comenzar la misión más ambiciosa realizada jamás en Marte.

Cédric Blanpain, el rastreador de células

El equipo del biólogo Cédric Blanpain, de la Universidad Libre de Bruselas (Bélgica), identificó un subgrupo de células en tumores de ratones que parecen ser responsables de las recidivas o recurrencias. Estos hallazgos arrojan nueva luz sobre el controvertido tema de si las células madre del cáncer existen en los tumores y pueden tener implicaciones para futuras terapias.

Elizabeth Iorns, a favor del método científico

Motivada por una experiencia personal -recibió duros ataques al tratar de advertir y demostrar que un estudio elaborado por terceros tenía fallos-, la genetista Elizabeth Iorns fundó en agosto la Reproducibility Iniciative en Palo Alto (California), que permite a los autores exponer sus estudios para ser repetidos por sus colegas de forma desinteresada. Si la investigación es replicada, las conclusiones aparecen en la revista científica PLoS ONE con un enlace al estudio original.

Jun Wang, el dueño del genoma

Jun Wang, de tan solo 34 años, lidera el Instituto Chino de Investigación (BGI), el mayor secuenciador de genomas de todo el mundo. El BGI se creó en 1999 para dar respaldo al Proyecto Genoma Humano. Cuando fue creado, tenía el 1% de la capacidad para secuenciar genomas existente en el mundo, ahora tiene el 50%. Trabaja con 10.000 colaboradores de universidades y compañías farmacéuticas y agrícolas, y es capaz de comprar a otras empresas del mismo campo. Su ambición casi imposible: secuenciar el genoma de cada organismo en el planeta. Tiene un importante papel en la secuenciación de 10.000 vertebrados, 5.000 insectos y otros artrópodos y más de mil pájaros, algunos de ellos extintos.

Jo Handelsman, la detective de los prejuicios

La microbióloga de la Universidad de Yale ha realizado un experimento que pone de manifiesto los prejuicios sexuales en el mundo científico. Asegura que tanto hombres como mujeres tienden a aplicar sueldos menores a los curriculum profesionales de las aspirantes femeninas. Handelsman envió a más de cien científicos el mismo C.V. de un supuesto estudiante que buscaba trabajo en un laboratorio, y les pidió que evaluaran qué salario merecía. La única diferencia es que en algunos casos el estudiante se llamaba «John» y en otros «Jennifer». Los investigadores se mostraban mayoritariamente más interesados en «John» y le ofrecían un salario superior.

Tim Gowers, el matemático activista

Tim Gowers, matemático de la Universidad de Cambridge y ganador de la medalla Fields (el más alto honor de las matemáticas), inició su propia cruzada contra Elsevier, el gigante de publicaciones académicas con sede en Amsterdam. Gowers cree que las prácticas de la compañía obstaculizan la difusión de la investigación (precios altos, obligar a las bibliotecas a comprar revistas que no quieren para poder acceder a las más famosas, etc). Más de 13.000 investigadores de todo el mundo, muchos de ellos también matemáticos, se han unido a él y han hecho la promesa pública de no tener nada que ver con la editorial, entre cuyas revistas de alto impacto se encuentra The Lancet.

Bernardo de Bernardinis, condenado por no «prever» un terremoto

La madrugada del 6 de abril de 2009, un terremoto de 6,3 grados en la escala de Richter mató a 309 personas e hirió a 1.500 en la ciudad de L’Aquila, en el centro de Italia. Una semana antes, la Comisión de Grandes Riesgos -formada por científicos expertos en seísmos- había dicho que no existía un peligro concreto. Así lo comunicó Bernardo de Bernardinis, entonces subdirector técnico de Protección Civil. Él y los sismólogos expertos fueron condenados a prisión por ello, por no «prever» el terremoto, algo que la comunidad científica considera imposible. A la espera del resultado de su apelación, Bernardinis se sigue considerando inocente.

Ron Fouchier, el rastredor de la gripe aviar

Los diez protagonistas de la ciencia en 2012 – ABC.es.Ron Fouchier, del Erasmus Medical Center (Países Bajos), descubrió que cinco mutaciones en la cepa de un virus de gripe aviar H5N1 son suficientes para conferirle la capacidad de transmitirse en hurones por vía aérea. Estos hallazgos, publicados de forma íntegra en la revista «Science», subrayan el riesgo de que un virus similar transmisible podría evolucionar de forma natural y causar una pandemia humana. El estudio puede ayudar a desarrollar un sistema mundial de biovigilancia de la gripe y nuevos medicamentos y vacunas.

Calreticulina (I): Scitable

Por: Fela Mendlovic, M.Sc. (Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México, Universidad Anáhuac ) y Mariangela Conconi, Ph.D. ( Escuela de Ciencias de la Salud, Universidad Anáhuac) © 2011 Nature Education

La calreticulina es una proteína con múltiples funciones, incluyendo la regulación del calcio y la ayuda al plegamiento de otras proteínas.¿Cómo descubrieron los científicos la calreticulina y sus funciones?

La calreticulina (CRT) es una proteína que se encuentra ampliamente distribuida en células eucariotas. Fue descrita por primera vez en el retículo endoplasmático (ER, una red de membranas interconectadas dentro del citoplasma celular). Desde su descubrimiento, se ha identificado en muchas otras estructuras celulares como el citoplasma, la membrana de la célula, y la matriz extracelular (un andamio de proteína que se encuentra entre las células). Entre sus muchas funciones, la calreticulina está involucrada en el mantenimiento de niveles adecuados de calcio en los organismos. También funciona como un chaperón para ayudar a otras proteínas a plegarse correctamente. ¿Cómo puede ser una proteína tan omnipresente y hacer cosas tan diferentes? Para responder a esta pregunta, vamos a revisar lo que sabemos sobre calreticulina, desde su descubrimiento hasta los emocionantes hallazgos más recientes, que sugieren que esta proteína juega un papel clave en procesos como la cicatrización de heridas, la eliminación de células del cáncer  y el desarrollo parasitario.

¿Cómo se pliegan las proteínas?

Toda la información requerida para construir un organismo vivo se almacena en sus cromosomas, y el resultado final de la expresión de la mayoría de los genes en los cromosomas es una proteína. Las proteínas desempeñan un papel crucial en prácticamente todos los procesos biológicos. Cuando se observa una célula a través de la lente de un microscopio, lo que estás viendo realmente son proteínas en acción. Hay proteínas que dan a la célula su forma y estructura, mientras que otras proteínas realizan todas las funciones vitales que se requieren para que la célula opere. Las proteínas pueden funcionar como catalizadores (cambiando la velocidad de las reacciones químicas), en el transporte y almacenamiento de otras moléculas (tales como oxígeno o hierro), y en la protección inmune, entre muchas otras funciones. Ellas son capaces de generar movimiento, transmitir los impulsos nerviosos a través de receptores de membrana, actúan como hormonas, y proporcionar un control del crecimiento y la diferenciación .

En su estado más básico, las proteínas se componen de una cadena lineal de aminoácidos, y estas moléculas lineales normalmente se pliegan en determinadas formas tridimensionales. La función de una proteína depende directamente de su estructura doblada. Además, cada proteína contiene una amplia gama de grupos funcionales (grupos de átomos unidos a los aminoácidos que participan en las reacciones químicas específicas) que pueden afectar a su forma final.

Los grupos funcionales se añaden a la proteína después de que se sintetiza en los ribosomas en un proceso denominado modificación post-traduccional, que tiene lugar en el retículo endoplásmico . ¿Cuáles son las modificaciones posteriores a la traducción? Estas modificaciones químicas contribuyen al correcto plegamiento de las proteínas, promueven su activación de formas inactivas, afectan a sus funciones, determinan sus localizaciones celulares, o las marca para la secreción. Estas modificaciones afectan a la condición general de las proteínas dentro de la célula y/o el organismo. Las modificaciones post-traduccionales incluyen: la adición de grupos fosfato (fosforilación ), azúcares (glicosilación), grasas (lipidación), grupos acetilo ( acetilación ), y la ruptura de las proteínas en fragmentos (proteólisis). Hay más de 100 tipos diferentes de estas modificaciones, que reflejan la importancia de la modificación post-traduccional en las funciones de la proteína.

Algunas proteínas no se pliegan en sus correctas estructuras tridimensionales por sí mismas. Necesitan ayuda. Otras proteínas especializadas, conocidas como chaperones, vienen a su rescate. La misión de los acompañantes es ayudar a otras proteínas a que se pliegan en su correcta configuración y así adquirir la funcionalidad (Herbert & Molinari 2007).

El descubrimiento de la Calreticulina: muchos nombres, una proteína

La calreticulin fue descubierta en células de músculo esquelético en 1974. Thomas Ostwald y MacLennan David intentaron caracterizar las proteínas que se unen al calcio en el retículo sarcoplásmico – un tipo especializado de retículo endoplásmico encontrado en las células musculares. Dado que el calcio es esencial para la contracción muscular y la relajación, esperaban aprender acerca de la regulación de calcio mediante el estudio de estas proteínas en las células musculares. Ostwald y MacLennan aislaron siete proteínas de un extracto de retículo sarcoplásmico del músculo esquelético de conejo, y cuando se midió la actividad de unión al calcio, sólo una proteína mostró una alta afinidad para este elemento. Le dieron a esta proteína recientemente identificada el nombre de «proteína de alta afinidad de unión de calcio» (HAB), por razones obvias.

Quince años más tarde, los avances en biología molecular permitieron a los científicos clonar y caracterizar la secuencia aminoácida de la HABP (Fliegel et al . 1989). Para su sorpresa, cuando compararon su secuencia de aminoácidos a las de otras proteínas de unión de calcio reportados en la literatura científica, se enteraron de que la secuencia era idéntica a las de la calregulin, CRP55, CaBP3, ERp60 y proteínas tipo-calsecuestrina (Michalak et al . 1992). De todas estas proteínas, la CRP55 fue el primera en ser secuenciada y propuesta para ser la partícipe en el almacenamiento de calcio, una predicción que resultó ser correcta. Los autores llamaron a esta proteína calreticulina (Smith & Koch, 1989). Anteriormente, la calregulina había sido localizada en el retículo endoplásmico (Waisman et al . 1985), y la calreticulina en el material luminal de este mismo orgánulo (Macer y Koch, 1988).

Todas estas proteínas habían sido descubiertas por diferentes grupos de investigación que estudian una variedad de células no musculares, tales como el hígado y las células del cerebro. Para evitar confusiones, todos los laboratorios involucrados llegaron a un consenso para nombrar a la proteína «calreticulina», reflejando su capacidad de unión al calcio y su localización en el retículo sarcoplásmico/endoplásmico. En ese momento, no tenían idea de que esta proteína multi-llamada también resultaba ser una molécula multifacética . A continuación, los científicos compararon la secuencia de aminoácidos de la calreticulina humana (CRT) con otras secuencias conocidas de diferentes organismos utilizando los análisis filogenéticos. Sus resultados mostraron que la TRC es una proteína conservada, lo que sugiere que juega un papel esencial en la fisiología celular. Hasta ahora, la CRT ha encontrado en todas las células eucariotas, excepto enlos eritrocitos -estas células carecen de ER- y la levadura (Michalak 1999).

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