Vida artificial: fabrican un cromosoma sintético en una célula de levadura

El científico Jef Boeke muestra la primera levadura con un cromosoma sintético. - El País Agencia

Científicos de varias universidades norteamericanas y europeas han logrado “el monte Everest de la biología sintética”, como dicen los editores de Science: el primer cromosoma eucariótico fabricado en el laboratorio. Se trata de un cromosoma de levadura, el hongo que se usa para hacer cerveza, pan, biocombustible y la mitad de la investigación sobre los organismos eucariotas, como nosotros.

La capacidad de introducirle un cromosoma sintético a ese organismo permitirá mejorar todo lo anterior, como hacer biocombustibles más sostenibles para el entorno o diseñar nuevos antibióticos, además de un nuevo continente de investigación sobre la pregunta del millón: cómo construir el genoma entero de un organismo superior. La reconstrucción de un neandertal, por ejemplo, sería imposible sin este paso esencial.

La biología sintética es una disciplina emergente que trata no ya de modificar organismos, sino de diseñarlos a partir de principios básicos. En los últimos cinco años ha logrado avances espectaculares, como la síntesis artificial del genoma completo de una bacteria y varios virus. Pero ésta es la primera vez que consigue fabricar un cromosoma completo y funcional de un organismo superior o eucariota (una célula buena, en griego, la que forma los humanos). El consorcio liderado por Jef Boeke, director del Instituto de Genética de Sistemas de la Universidad de Nueva York, presenta su rompedor resultado en la revista Science.

“Nuestra investigación mueve la aguja de la biología sintética desde la teoría hasta la realidad”, dice Boeke, uno de los pioneros de este campo. “Este trabajo representa el mayor paso que se ha dado hasta la fecha en el esfuerzo internacional para construir el genoma completo de una levadura sintética”.

Boeke empezó este proyecto hace siete años en otra universidad, la Johns Hopkins de Baltimore, enrolando a 60 estudiantes universitarios en un proyecto llamado Build a genome (construye un genoma). Las técnicas para sintetizar ADN han mejorado mucho en la última década, pero suelen producir tramos bastante cortos de secuencia, no mucho más allá de 100 o 200 letras (tgaagcct…).

Los estudiantes se ocuparon de ir pegando esas secuencias sintéticas en tramos cada vez mayores. El cromosoma final mide cerca de 300.000 letras.Que un hito científico se refiera a la levadura (Saccharomyces cerevisiae), un hongo unicelular que ya utilizaban los antiguos egipcios para hacer la cerveza, parece una buena paradoja o un mal chiste, pero no es así. La división fundamental entre todos los seres vivos de la Tierra no es la que existe entre plantas y animales, ni entre microorganismos y especies grandes o macroscópicas: es entre procariotas (bacterias y arqueas) y eucariotas (todos los demás, incluidos nosotros). Y lo importante de la levadura es que, por mucho que sea un organismo unicelular, cae en nuestro lado de la barrera.

La levadura tiene unos 6.000 genes, y comparte un tercio de ellos con el ser humano.

¿Qué son los cromosomas?

Los cromosomas son los paquetes en que se reparte el genoma de los organismos superiores, o eucariotas. Son mucho más que un trozo de ADN: están empaquetados en complejas arquitecturas formadas por centenares de proteínas que interactúan con el material genético, como las histonas.  De ahí que el logro actual vaya mucho más allá que la síntesis del genoma de una bacteria que se había logrado hasta ahora.

Los humanos tenemos el genoma dividido en 23 cromosomas (o pares de cromosomas); la levadura lo tiene distribuido en 16, y los científicos se han centrado en el más pequeño de ellos, el número 3. Han extraído al hongo su cromosoma 3 natural y lo han sustituido por su versión sintética, llamada synIII, que cubre las funciones de su colega natural pese a estar extensivamente alterado con toda clase de elementos artificiales diseñados para facilitar su manipulación.

http://www.lostiempos.com/diario/actualidad/vida-y-futuro/20140328/vida-artificial-fabrican-un-cromosoma-sintetico-en-una-celula-de_249495_544820.html

Los cuadros de pintores antiguos pueden revelar datos atmosféricos de su época

Un equipo de investigadores griegos y alemanes ha mostrado que los colores de las puestas de sol pintadas por diversos artistas, muchos de ellos famosos, pueden ser utilizados para estimar los niveles de polución volcánica que había en la atmósfera del pasado de la Tierra. En particular, las pinturas revelan que la ceniza y el gas liberados durante erupciones volcánicas destacadas dispersan los colores de la luz solar, haciendo que las puestas de sol aparezcan más rojizas.

Cuando entró en erupción el volcán Tambora de Indonesia en 1815, los pintores en Europa pudieron apreciar cambios en los colores del cielo. La ceniza volcánica y el gas expulsados hacia la atmósfera viajaron por el mundo y, a medida que estas partículas de aerosoles dispersaban la luz solar, producían puestas de sol de brillantes tonos rojos y anaranjados en Europa, hasta 3 años después de la erupción. J. M. W. Turner fue uno de los artistas que pintaron las increíbles puestas de sol de ese período. Ahora, los científicos están usando sus pinturas y las de otros grandes maestros para obtener información sobre pequeños cambios en la composición de la atmósfera en el pasado.

El equipo de Christos Zerefos, profesor de física atmosférica en la academia de Atenas en Grecia, analizó cientos de fotografías digitales en alta calidad de pinturas de puestas de sol hechas entre 1500 y 2000, un período que incluyó más de 50 grandes erupciones volcánicas en todo el globo. Estaban buscando descubrir si las cantidades relativas de rojo y verde a lo largo del horizonte de cada pintura podrían proporcionar información sobre la cantidad de aerosoles en la atmósfera.

El cuadro "The Lake, Petworth: Sunset, Fighting Bucks", pintado alrededor de 1829, fue una de las pinturas de J. M. W. Turner analizadas por el equipo de Zerefos para estudiar la atmósfera de épocas pasadas.)

Encontraron que las proporciones de rojo y verde medidas en las puestas de sol en las pinturas de los grandes maestros, se relacionaban bien con la cantidad de aerosoles volcánicos en la atmósfera, independientemente de los pintores o de la corriente artística a la que perteneció cada uno.

Los cielos más contaminados por ceniza volcánica dispersan más la luz solar, de modo que aparecen más rojos. Se pueden ver efectos similares con el polvo del desierto o con aerosoles artificiales. El aire con una cantidad más grande de aerosoles posee una más alta profundidad óptica de aerosoles, un parámetro conocido también como "espesor óptico de aerosoles" o como "profundidad óptica" a secas, que el equipo calculó utilizando las proporciones de rojos y verdes en las pinturas. Compararon entonces estos valores con aquellos proporcionados por fuentes de datos representativas e independientes, incluyendo núcleos de hielo y ciertos registros volcánicos, y encontraron que la concordancia era muy grande.

Para validar aún más su modelo, los investigadores pidieron a un pintor colorista famoso que pintara puestas de sol durante y después del paso de una nube de polvo del Sahara sobre la isla de Hydra en junio de 2010. El pintor no estaba enterado del suceso. Los científicos compararon entonces las mediciones de la profundidad óptica realizadas con instrumentos modernos, con aquellas estimadas a partir de las proporciones de rojos y verdes en las pinturas y en las fotografías digitales, y encontraron que coincidían muy bien.

Los resultados de la investigación se han publicado en la revista académica Atmospheric Chemistry and Physics, editada por la EGU (European Geosciences Union)
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Cromosomas preservados en un fósil de 180 millones de años de antigüedad

Será inevitable que a bastantes personas les venga a la mente la hazaña científica de la "resurrección" de dinosaurios que es la base argumental de las películas y novelas de la saga de ciencia-ficción "Parque Jurásico", ante el asombroso hallazgo de vestigios biológicos de un helecho que vivió hace 180 millones de años.

Los descubridores de esta increíble reliquia, de la Universidad de Lund en Suecia, y el Museo Sueco de Historia Natural, han constatado la conservación en el fósil de núcleos intactos de células, así como de cromosomas individuales.

Este fósil tan bien conservado se encontró en la provincia sueca de Escania, en la zona norte del país. El hallazgo lo hizo en la década de 1960 Gustav Andersson, quien lo donó al Museo Sueco de Historia Natural. El fósil permaneció olvidado entre las colecciones del museo durante más de 40 años, hasta que llamó la atención de los investigadores.

La planta vivió en el período Jurásico, cuando Escania era una región tropical donde la fauna estaba dominada por los dinosaurios, y los volcanes eran un rasgo común del paisaje.

El helecho fosilizado ha sido estudiado por el equipo de la geóloga Vivi Vajda, profesora en la Universidad de Lund, utilizando diferentes técnicas microscópicas, rayos-X y análisis geoquímico. Los exámenes revelan que la planta fue preservada de forma instantánea, antes de que empezara a descomponerse, al ser sepultada de forma abrupta.

Detalle del fósil de helecho. (Foto: Benjamin Bomfleur)

La conservación ocurrió de manera tan rápida que se han preservado algunas células en distintas etapas de la división celular.

Gracias a las circunstancias de la súbita muerte del helecho, se han conservado los componentes sensibles de las células.

El equipo de Vajda, Benjamin Bomfleur y Stephen McLoughlin, estos dos últimos del Museo Sueco de Historia Natural, ha encontrado núcleos celulares, membranas celulares e incluso cromosomas individuales. Tales estructuras son hallazgos extremadamente raros en fósiles.

El helecho perteneció a la familia Osmundaceae. En la actualidad, los helechos de este tipo crecen de forma silvestre en Suecia, y también son comunes como plantas de jardín. Los representantes vivos de esta familia son muy similares en apariencia al fósil del Jurásico, lo que sugiere que sólo se ha producido un cambio evolutivo muy limitado a lo largo de los últimos 180 millones de años. A estos helechos actuales se les puede por tanto considerar fósiles vivientes
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El exceso de glucosa causa problemas de colesterol

Científicos de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH), en México, realizaron un experimento en ratas con diabetes tipo I para analizar el deterioro del organismo, a causa de las reacciones químicas producidas por el estrés oxidativo y nitrosativo en el cerebro ocasionadas por los episodios de hiperglucemia.

El investigador de la UMSNH, Francisco Alfredo Saavedra Molina, señaló que el estudio se orientó a la proteína llamada aconitasa, que es altamente vulnerable al estrés oxidativo y nitrosativo.

Además está involucrada directamente en la producción y conversión del azúcar en energía por todo el cuerpo.
Entre los resultados obtenidos por los investigadores de la UMSNH, destaca la relación que tiene esta proteína con la utilización de las grasas (colesterol, ácidos grasos o triglicéridos) y la formación de posibles depósitos en las arterias causada por una hiperglucemia (altos niveles de azúcar).

“En otras palabras, cuando existe una saturación de glucosa causada por una hiperglucemia, se presenta un daño en la actividad de la aconitasa, por lo que se emplea frecuentemente como un marcador de daño neurodegenerativo”, agregó el investigador de la UMSNH.

Rata de laboratorio. (Foto: UMSNH)

Este proceso se debe al estrés oxidativo y nitrosativo causado por los radicales libres (moléculas químicas) que aparecen después de una hiperglucemia. Estas especies reactivas dañan el funcionamiento del ADN, proteínas y grasas como el colesterol”, comentó Francisco Alfredo Saavedra Molina.

Estas alteraciones son más evidentes en una persona con diabetes tipo I, ya que genera mayor estrés oxidativo y nitrosativo cuando tiene una hiperglucemia. Esta condición provoca que la proteína aconitasa funcione de manera inadecuada o se inactive.

A esta conclusión llegó el estudio del doctor Saavedra Molina, quién analizó los niveles de estrés oxidativo y nitrosativo en el cerebro, durante las primeras semanas después de inducir la diabetes tipo I en roedores.

Asimismo, en la diabetes tipo 1, las ratas como el humano no producen la insulina necesaria para regular los niveles de glucosa en la sangre, y cuando sucede esto, se favorece la producción de las especies reactivas de oxígeno y nitrógeno.

Entre los radicales libres de oxígeno y de nitrógeno se encargan de desorganizar las células, que a su vez desestabilizan los órganos, como el cerebro, riñón o tejidos, a causa del exceso de glucosa en la sangre, que no se puede regular por la misma deficiencia de la insulina que ya no produce la rata con diabetes tipo I.

La investigación de la UMSNH concluyó que los incrementos del estrés oxidativo y nitrosativo se deben a las hiperglucemias como consecuencia de la diabetes tipo I. Además, aseguró que los cambios se generan desde el principio de la enfermedad, ya que el estudio se realizó en las semanas uno, tres y cinco después de haber sido diagnosticada la enfermedad. (Fuente. AGENCIA ID/DICYT)
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Descubren por qué el chocolate negro protege la salud cardiaca

Los beneficios para la salud de comer chocolate negro han sido un enigma científico durante bastante tiempo. Ahora se ha descubierto la causa exacta de esos efectos beneficiosos, y hay bacterias implicadas.

En un congreso reciente, organizado por la ACS (American Chemical Society, o Sociedad Química Estadounidense), y celebrado en Dallas, Texas, Estados Unidos, se han presentado públicamente los resultados de una investigación que indican que ciertas bacterias dentro del cuerpo humano se nutren del chocolate y a través de un proceso de fermentación, esa materia prima que es el chocolate acaba dando lugar a compuestos antiinflamatorios que son buenos para el corazón.

El equipo de John Finley y Maria Moore, de la Universidad Estatal de Luisiana en Baton Rouge, Estados Unidos, ha comprobado que el procesamiento que llevan a cabo a partir del chocolate esos microbios "buenos", incluyendo las bacterias del ácido láctico y las del género Bifidobacterium, es el mecanismo por el cual el consumo de chocolate negro puede beneficiar a la salud humana.

Cuando estos compuestos generados por las bacterias a partir del chocolate son absorbidos por el cuerpo, reducen la inflamación del tejido cardiovascular, disminuyendo las probabilidades de sufrir problemas cardiovasculares, incluyendo un derrame cerebral.

Chocolate negro. (Foto: Debora Cartegena / CDC)

El cacao en polvo, un ingrediente del chocolate, contiene varios compuestos antioxidantes, como catequina y epicatequina, y una pequeña cantidad de fibra alimentaria. Ambas clases de compuestos apenas se digieren y absorben, pero cuando alcanzan el colon, las bacterias buenas entran en escena. En el nuevo estudio, se ha constatado que la fibra se fermenta, y que los grandes polímeros de polifenoles se metabolizan dando lugar a moléculas más pequeñas, que se absorben con mayor facilidad. Estos polímeros más pequeños exhiben una actividad antiinflamatoria.
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Mitad animal y mitad vegetal, la asombrosa naturaleza genética de la anémona de mar

Las anémonas de mar muestran un paisaje genómico sorprendentemente similar al genoma humano, pero también ostentan mecanismos reguladores parecidos a los de las plantas. Así se ha comprobado en un análisis genético minucioso.

El equipo de Ulrich Technau, biólogo evolutivo y del desarrollo en la Universidad de Viena en Austria, ha descubierto que las anémonas de mar muestran un paisaje genómico con una complejidad de elementos reguladores parecida a la de la mosca de la fruta y otros muchos animales. Esto sugiere que este principio de la regulación genética tiene no menos de 600 millones de años, y que se remonta al ancestro común de humanos, moscas y anémonas de mar. Por otro lado, las anémonas de mar son más parecidas a las plantas que a los vertebrados o insectos en su regulación de la expresión de los genes mediante los ARNs reguladores cortos llamados microARNs.

Mientras que los genes constituyen, en cierto sentido, las palabras del lenguaje de la genética, ciertos elementos reguladores se emplearían como la gramática. Estos elementos reguladores se correlacionan con ciertas modificaciones bioquímicas epigenéticas de las histonas, proteínas que conforman estructuras a modo de carretes en las que el ADN se enrolla, conformando la cromatina.

Una anémona de mar. (Foto: Claire Fackler, CINMS, NOAA)

Con la ayuda de una sofisticada técnica molecular, el equipo de investigación ha conseguido identificar elementos regulatorios del tipo citado revisando a tal fin el genoma completo de la anémona de mar, y comparar los datos con los de conjuntos y configuraciones de elementos regulatorios en organismos más complejos.

Dado que todo apunta a que este principio de regulación genética compleja ya estaba presente, como se ha dicho, hace 600 millones de años, cuando vivía el ancestro común de humanos, moscas y anémonas de mar, resulta evidente que dicho principio regulatorio es muy importante para la vida, tanto como para haber sido mantenido por la evolución durante tan largo periodo de tiempo.
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Síndrome metabólico, una huella genética en los mestizos

Los latinoamericanos son una mezcla reciente. Con apenas alrededor de 500 años en el Nuevo Mundo, las marcas genéticas de sus ancestros todavía son fácilmente rastreables. Cuando llegaron los blancos españoles y los negros africanos a América, llegaron también sus huellas genéticas, sus enfermedades y sus hábitos.

La escasez de agua y la poca disponibilidad de alimentos en el continente africano, sumados a las largas migraciones de los barcos negreros a América, han marcado la configuración genética de los afros. La de los amerindios, que cruzaron Bering y que también tuvieron que aguantar hambre durante largos periodos de tiempo, igualmente posee ciertos rasgos diferenciadores, así como la de los europeos que, aunque no se movieron mucho, tuvieron que soportar épocas invernales.

En todos los casos, sólo sobrevivieron los que acumularon energía en forma de grasa, lo cual se constituyó como un rasgo adaptativo. Pero una vez llegaron al nuevo continente, cada uno en su momento, y se encontraron con abundancia de agua y alimentos, así como de una occidentalización de sus costumbres —hábitos alimenticios, sedentarismo—, y ya no hubo más hambre qué saciar. Lo que ocurrió fue que no había en qué gastar esa producción de grasa, es decir, la población empezó a sufrir de obesidad.

Cuenta Gabriel Bedoya, coordinador del grupo de Genética Molecular de la Universidad de Antioquia —Genmol—, “lo que antes era un rasgo adaptativo, se convirtió en un problema”. Y este problema corresponde a la denominación del síndrome metabólico —SM—, el cual agrupa varios factores como la obesidad abdominal, la resistencia a la insulina, la hipertensión arterial, los triglicéridos altos y la diabetes. Con tres de cinco factores ya se considera SM.

El SM constituye uno de los problemas de salud que va en ascenso en Colombia. Catalina Martínez ganó el premio a tesis sobresaliente por su trabajo de maestría y es parte de Genmol, con el que desarrolló un proyecto relacionado.


El trabajo buscó la relación que hay entre la composición genética ancestral de la población mestiza, específicamente de una muestra de 581 personas de Antioquia, con el riesgo de padecer Síndrome Metabólico.

Dice su tutor, Gabriel Bedoya, que “es la primera vez que se trabaja de manera detallada el efecto de la composición genética ancestral en el síndrome metabólico o en enfermedades asociadas. Me pareció una cosa increíble”.

¿Quién tendría mayor riesgo de padecer obesidad, o diabetes, o resistencia a la insulina, o triglicéridos altos, o hipertensión arterial? ¿Qué ancestro genético generaría mayor o menor riesgo? Éstos fueron algunos de los interrogantes de Catalina.

La muestra poblacional se dividió así: 47,3 por ciento de los casos —es decir, de personas que cumplieran tres de los cinco criterios del SM—, y 52,7 por ciento de controles —o sea, de personas que no lo tienen—. A cada una de ellas se le tomó tres muestras de sangre para obtener el perfil patológico y extraer el ADN genómico.

A través de marcadores informativos de ancestría —AIMs— y de herramientas estadísticas, se logró determinar las cantidades de cada componente genético ancestral y su correlación con el SM.

Los resultados mostraron que a medida que aumentaba el componente europeo, disminuía el riesgo de obesidad central; a medida que aumentaba el africano, aumentaba el riesgo de obesidad y de igual manera para el amerindio. En este aspecto se encontró que el riesgo en las mujeres era, incluso, el doble en relación con su componente africano.

Para la diabetes mellitus tipo 2 —o diabetes—, se encontró que mientras aumentaba el componente europeo, ésta disminuía; y por el contrario, mientras era mayor el africano o amerindio, mayor era el riesgo de diabetes.

“Lo más importante de esto es saber que uno tiene predisposición genética y que si uno tiene predisposición genética para esto que se está considerando en este momento como uno de los problemas de salud pública en el mundo más grande, se puede remediar, evitar y controlar con buen ejercicio y la alimentación”, dice el tutor de esta investigación. (Fuente: UDEA/DICYT)

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Células madre para rejuvenecer músculos

Los resultados de un nuevo estudio indican que es posible frenar y revertir el envejecimiento de algunos músculos, al menos de manera local.

El cumplimiento del viejo sueño humano de hacer retroceder el reloj de la vida para eludir la vejez y acaso la muerte natural por esta última sigue estando más allá de toda posibilidad actual, pero es reconfortante pensar que quizá algún día se logre rejuvenecer por completo otro músculo que es el más importante del cuerpo, el corazón, y que paralelamente quizá se desarrollen técnicas para revertir el envejecimiento de otros órganos y sistemas del cuerpo humano, lo que podría implicar acercar cada vez más ese viejo sueño humano a la realidad.

El equipo de la investigadora Penney Gilbert, de la Universidad de Toronto en Canadá, ha orientado su trabajo a intentar mitigar un problema común en la vejez: el deterioro de los músculos esqueléticos. Estos tienen funciones muy importantes, ya que son los que nos permiten cosas como permanecer de pie sin caernos, sentarnos con suavidad en vez de dejarnos caer sobre una silla, parpadear y hasta tragar. A medida que una persona envejece, la funcionalidad de sus músculos de este tipo disminuye significativamente.

A partir de los 75 años de edad, la pérdida anual de masa muscular es notable. Ésta es la razón principal de que la gente anciana tenga poca fuerza física e incluso llegue a no poder mantenerse en pie. Si además hay que operarles para, por ejemplo, colocarles una prótesis de cadera, la situación de algunos músculos puede volverse mucho más problemática.

El equipo de Gilbert, Helen Blau y Ben Cosgrove ha determinado que durante el proceso de envejecimiento, una subpoblación de células madre comienza a expresar una modificación de una proteína que inhibe su capacidad para promover la formación de nuevas células madre.

Penney Gilbert. (Foto: E. Vollick)

Sin embargo, si se procede a tratar fuera del cuerpo a células de esta subpoblación, mediante un medicamento que impide la citada modificación proteica, en combinación con el cultivo de las células sobre una estructura hecha de un biomaterial en forma de hidrogel que emula las características del tejido natural en el que crecen dentro del cuerpo, el resultado es que las células envejecidas crecen y pueden hacer copias de sí mismas.

Este método para restaurar la fuerza de los músculos esqueléticos dañados en personas mayores ha sido probado por ahora solo en experimentos de laboratorio, aunque los resultados son alentadores. Los cultivos celulares rejuvenecidos fueron trasplantados a tejidos lesionados y envejecidos, con resultados notables: Las células trasplantadas fortalecieron el tejido dañado y envejecido hasta recuperar los niveles propios de un tejido joven y en buen estado de salud. En más de un sentido, es como lograr que el reloj biológico de las células madre dé marcha atrás y éstas se rejuvenezcan.

Este tratamiento no logra, sin embargo, dar marcha atrás al reloj de células madre que ya estén demasiado deterioradas. Lo que hace, en esencia, es estimular, en tejidos musculares viejos, a las células madre que todavía sean funcionales de modo que comiencen a dividirse y a renovarse.

Tal como subraya la Dra. Blau, y pese a que el horizonte que se vislumbra en esta línea de investigación es muy esperanzador, no hay que dejarse llevar por un entusiasmo excesivo. El nuevo tratamiento solo sería utilizado para reparar los defectos localizados en parcelas relativamente pequeñas de tejido muscular que se encuentren en la zona de la cadera, la garganta o los músculos de los ojos. Uno de los retos más importantes para las personas de edad avanzada que reciben trasplantes de cadera, por ejemplo, suele ser la reparación de los músculos esqueléticos dañados en torno a la articulación de la cadera. El estudio apunta a la posibilidad de futuras terapias postoperatorias para lograr el objetivo descrito, el de que pacientes de edad avanzada, a los que se haya implantado una prótesis de cadera, recuperen con mayor rapidez y seguridad que ahora una buena movilidad
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Nueva vía de reparación neuronal

Unos biólogos moleculares han descubierto una vía hasta ahora desconocida para reparar células nerviosas que podría permitir curaciones mejores y más rápidas.

Lo descubierto demuestra que las dendritas, los componentes de las células nerviosas que reciben información del cerebro, tienen la capacidad de volver a crecer después de una herida.

Estudios previos, en los que se utilizaron diversos modelos, ya habían demostrado que cuando las células nerviosas, o neuronas, sufren ciertos daños, ellas mismas pueden repararlos al hacer rebrotar los axones, los componentes de la neurona que envían información a otras células.

Dada la capacidad de las neuronas para regenerar axones, el equipo de la bioquímica y bióloga molecular Melissa Rolls, de la Universidad Estatal de Pensilvania, en Estados Unidos, se preguntó si las dendritas podrían también regenerarse después de sufrir daños. Esta cuestión no había sido apenas explorada por la comunidad científica, y los escasos estudios publicados se hicieron a escala limitada y dieron resultados poco concluyentes.


Esta imagen muestra una neurona individual en un animal 5 horas después de que sus dendritas fueran cortadas mediante cirugía láser (izquierda). La misma célula fue observada 48 y 96 horas después de cercenarle las dendritas. A las 48 horas (centro) un nuevo manojo de dendritas sobresale del cuerpo celular, y a las 96 horas, ese nuevo manojo ya llena el espacio entero que normalmente ocupan las ramificaciones. (Fotos: Laboratorio de Melissa Rolls, Universidad Estatal de Pensilvania)

Utilizando la mosca de la fruta (Drosophila) como un sistema modelo, los investigadores pusieron en práctica lo que Rolls llama un “método radical” de verificar la existencia y el alcance de esa capacidad de regeneración en dendritas: Cortaron todas las dendritas de un conjunto de neuronas. "Queríamos poner a las células en una situación límite", explica Rolls. Al cercenar la totalidad de las dendritas, las células ya no serían capaces de recibir información, y de hecho parecía que lo más probable era que muriesen. Rolls y sus colegas quedaron sorprendidos al comprobar que las células no murieron. Y no solo sobrevivieron, sino que además regeneraron las dendritas completamente y mucho más rápido de lo que se tarda en regenerar axones. En unas pocas horas, las neuronas empezaron a regenerar las dendritas, y después de un par de días ya tenían casi completo su manojo de ramificaciones. Es asombroso lo robustas que son estas células, tal como subraya Rolls.

Es más, parece que la regeneración de dendritas ocurre independientemente de la regeneración de los axones. Cuando Rolls y sus colegas bloquearon las moléculas de señalización imprescindibles para la regeneración de axones en todos los animales, encontraron que la regeneración de las dendritas continuaba sin alteraciones. Esto significa que las neuronas no solamente poseen una capacidad increíble para regenerarse, sino que además tienen dos vías de regeneración diferentes: una para axones y una para dendritas.

En la investigación también han trabajado Michelle C. Stone, Richard M. Albertson, y Li Chen, de la Universidad Estatal de Pensilvania
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Nuevo tipo de memoria holográfica con una capacidad colosal de almacenar datos

Se ha demostrado un nuevo tipo de dispositivo de memoria holográfica que podría proporcionar capacidades sin precedentes para el almacenamiento y el procesamiento de datos en dispositivos electrónicos.

El nuevo tipo de dispositivo de memoria, desarrollado por unos científicos de la Academia Rusa de Ciencias y la Universidad de California en Riverside, Estados Unidos, utiliza ondas de espín (una oscilación colectiva de espines en materiales magnéticos) en vez de haces ópticos.

Las ondas de espín resultan ventajosas porque los dispositivos que las emplean son compatibles con los dispositivos electrónicos convencionales y pueden operar a una longitud de onda mucho más corta que la de los dispositivos ópticos, haciendo posible obtener dispositivos electrónicos más pequeños que tengan una mayor capacidad de almacenamiento de datos.

Los resultados experimentales obtenidos por el equipo de Alexander Khitun muestran que es factible aplicar técnicas holográficas desarrolladas en la óptica a estructuras magnéticas para crear un dispositivo de memoria holográfica magnónica.

Prototipo del dispositivo de memoria holográfica construido en el laboratorio de Alexander Khitun. (Foto: Universidad de California en Riverside)

Esta línea de investigación combina las ventajas del almacenamiento magnético de datos con la transferencia de información basada en ondas.

Los resultados obtenidos con el estudio reciente abren un nuevo campo de investigación que podría tener un impacto tremendo en el desarrollo de nuevos dispositivos lógicos y de memoria.
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Asombroso control artificial eléctrico de células para organizar su trabajo en equipo

Unos investigadores han comprobado que se puede usar una corriente eléctrica para movilizar colectivamente células hacia el lugar deseado y del modo que se prefiera, un logro que podría establecer las bases para formas más controladas de ingeniería de tejidos y para aplicaciones potenciales como los “vendajes inteligentes”, que se servirían de la estimulación eléctrica para ayudar a sanar heridas.

En los experimentos, el equipo de Daniel Cohen y Michel Maharbiz, de la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, utilizó capas de un solo nivel de células epiteliales, el tipo de células que se unen entre sí para formar robustas cubiertas en la piel, los riñones, la córnea y otros órganos. Los investigadores encontraron que aplicando una corriente eléctrica de unos 5 voltios en una parcela de un centímetro, podían estimular a las células a migrar siguiendo el campo eléctrico de corriente continua.

El equipo de Cohen y Maharbiz logró hacer que las células se agrupasen a la izquierda o a la derecha, para divergieran o convergieran, y que cambiaran el sentido de su marcha dando giros colectivos de 180 grados. También crearon formas elaboradas, como la de un triceratops.

Lo constatado en esta asombrosa investigación representa la primera información conocida de que se pueden usar campos de corriente continua para guiar de forma deliberada la migración de una capa de células epiteliales.


La imagen superior muestra un grupo de células epiteliales. Las líneas blancas en el centro de la imagen señalan la corriente eléctrica fluyendo del positivo al negativo sobre las células. La imagen inferior muestra cómo las células siguen el campo eléctrico, con el color azul indicando una migración hacia la izquierda y el rojo un movimiento hacia la derecha. (Imágenes de Daniel Cohen)

La galvanotaxis, el uso de electricidad para dirigir el movimiento de células, había sido demostrada con anterioridad en células individuales, pero no estaba claro qué efectos podía tener en el movimiento colectivo de células.

La habilidad de gobernar el movimiento de una masa de células tiene una gran utilidad como herramienta científica en la ingeniería de tejidos.

En vez de manipular las células de una en una para que todas hagan lo mismo, se podrá controlar a muchas de ellas al mismo tiempo.

Con nuestros cuerpos llenos de soluciones salinas y de iones fluyendo, no es sorprendente que las señales eléctricas ejerzan un papel fundamental en nuestra fisiología, desde las transmisiones neurales hasta la estimulación muscular. De todos modos, el fenómeno eléctrico que el equipo de Cohen y Maharbiz está explorando es distinto en cuanto a que la corriente producida proporciona un estímulo para que las células migren.
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Biotecnologías ‘made in Spain’

Un grupo japonés invierte tres millones en una empresa impulsada por la Fundación Botín

El proyecto Life Length se desarrolla en el CNIO y mide la longitud de los telómeros

Iñigo Sáenz de Miera, director de la Fundación Botín. / LUIS SEVILLANO

Unas etiquetas fluorescentes pueden indicar la extensión de la vida. “Cuanto más largo es el telómero, más etiquetas hay pegadas y mayor es la intensidad de esa fluorescencia”, explica María Blasco, directora del Centro Nacional de Investigación Oncológica (CNIO). La longitud de los telómeros, parte terminal de los cromosomas, indica la posibilidad de padecer determinadas patologías. “Los muy cortos son los que se asocian con enfermedades”, detalla la investigadora, que tras 10 años de esfuerzos logró, junto a su equipo, desarrollar esta técnica de diagnóstico en el marco del programa de transferencia tecnológica de laFundación Botín, Mind the Gap. Life Length, empresa que resultó de este proyecto, acaba de recibir una inversión de tres millones de euros de la multinacional japonesa Yamada Bee Farm. El acuerdo prevé que la mitad del importe se destine al desarrollo de una joint venture para la comercialización en exclusiva de la Tecnología de Analisis de Telómeros (TAT) en Japón.

Inventar no es suficiente. Si los logros de los investigadores no encuentran una salida en el mercado no producen riqueza

Life Length, fundada a finales de 2010 y desarrollada en el CNIO, no ha tardado en confirmarse pionera en diferentes ámbitos. Por un lado, es la única empresa en el mundo capaz de medir los telómeros cortos, técnica de “diagnóstico preventivo” que representa el principal indicador de envejecimiento celular —estima la edad biológica de una persona en lugar que la cronológica—. En segundo lugar, “es la primera vez que una compañía española de biotecnologías se implanta en Japón”, asegura Francisco Moreno, director del área de ciencia y transferencia tecnológica de la Fundación Botín. “En España se hace muy buena ciencia, ciencia de calidad”, remarca el investigador, quien asegura que la falta de impulso del sector no se debe tanto a los recortes que han mermado el presupuesto de los proyectos de I+D desde el estallido de la crisis. “Es un problema cultural que venimos arrastrando desde hace muchísimos años”. La cuestión, insiste, “es que no se apuesta firmemente por la transferencia tecnológica”.

“Los científicos piensan más en descubrir que en que puede servir su descubrimiento. [...] La misión de la Fundación Botín es buscar nuevas formas de apostar por el talento para generar riqueza”, resume Iñigo Sáenz de Miera, director general de la asociación. Lo que falta, sostiene, no es solo la actitud: España necesita profesionales “que hablen tanto el lenguaje de los científicos como el de la industria”, y que funcionen de traductores entre dos mundos que, en otras áreas geográficas, en particular en EE UU, gozan de estrecha colaboración.Porque inventar no es suficiente. Si los logros de los investigadores no encuentran una salida en el mercado no producen riqueza. Y si no generan negocios no ayudan a mejorar la competitividad y atraer inversores.Mind the Gap, iniciativa que vio la luz a finales de 2010, nace justo con el objetivo de reducir la brecha que separa el mundo científico del empresarial. La Fundación Botín aporta el capital inicial para la puesta en marcha de iniciativas relacionadas con cualquier campo de la biomedicina, biotecnología o bioingeniería —actualmente son seis las empresas operativas del programa—, además de realizar labores de gestión, coordinación y asesoramiento. Las inversiones captadas en 2013 superaron los dos millones y la facturación d el año pasado alcanzó los 470.000 euros.

Mind the Gap nace  con el objetivo de reducir la brecha que separa el mundo científico del empresarial

Stephen Matlin, consejero delegado de Life Length, es quien más se ocupa de acercar posiciones. El acuerdo con Yamada Bee Farm parece encajar en la evolución positiva que ha experimentado la empresa en tan solo cuatro años de vida: inversiones por más de un millón en el desarrollo de su tecnología, un facturado que a julio de 2013 alcanzaba los 650.000 euros y, para terminar, un acuerdo millonario firmado con una compañía asiática. “Japón es una de las sociedades más sofisticadas del mundo en el campo del estudio del envejecimiento y de las enfermedades asociadas al mismo, y confiamos en que nuestra tecnología TAT se convierta en un biomarcador clave en la medicina preventiva [en el país]”, manifestó Matlin al cerrarse la operación la pasada semana.

Yamada Bee Farm lleva más de 65 años fabricando, sobre todo a partir de la apicultura, productos de salud, cosméticos y de alimentación. Su fuerte apuesta por la inversión en I+D la llevó a superar los 330 millones de euros en ventas en 2013 y a afianzar a cerca de 13 millones de clientes. “Estamos orgullosos de asociarnos con Life Length. [...] Creemos que su tecnología va a contribuir con fuerza en el desarrollo de nuestro negocio”, garantizó el consejero delegado de la compañía nipona, Hideo Yamada.

“Esta crisis está obligando a buscar nuevas formas de colaboración entre lo público, lo privado y lo social, que aprovechen el conocimiento y lo conviertan en riqueza”, concluye Sáenz.

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