Aiako
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Cáncer y mala suerte
Dos tercios de la prevalencia del cáncer podría deberse a la simple mala suerte y no a factores ambientales o hereditarios.
Hace más de seiscientos millones de años que células individuales empezaron a cooperar para formar seres pluricelulares que eran más complejos que los precedentes. Para ello algunas de las células debieron se sacrificar su individualidad y delegar en unas pocas las labores de reproducción. Esto es algo que la teoría darwiniana a secas le cuesta explicar, pero se puede entender si consideramos que el único espacio que quedaba en los ecosistemas era hacia una mayor complejidad.
Con el tiempo este proceso de ir rellenando los huecos de mayor complejidad dio lugar a la consciencia y la inteligencia.
Pero este supuesto equilibrio que mantienen las células es a costa de dos altos precios. Por un lado está la mortalidad, pues, a no ser que se dé un accidente, la depredación o que esté presente un producto químico agresivo, un ser unicelular es virtualmente inmortal y se reproduce dividiéndose hasta el infinito. Por oro lado los seres multicelulares siempre mueren (con permiso de Turritopsis nutricula) y desaparecen, dejando cierta descendencia tras de sí.
El segundo precio a pagar es el desarrollo de cáncer. Todas las especies pluricelulares padecen cáncer que, si no se trata, desemboca en la muerte del individuo. Unas especies son más susceptibles que otras a esta enfermedad.
De algún modo, algunas células recuerdan los tiempos arcaicos en los que eran libres y dejan de cooperar con el resto y se dividen sin parar. De hecho, algunas células cancerosas son virtualmente inmortales.
En edad reproductiva es más difícil que un individuo padezca cáncer porque la selección darwiniana lo elimina. Pero una vez se es lo suficientemente adulto y uno supuestamente ya se ha reproducido, no hay manera de que la selección vaya eliminando la incidencia del cáncer. Además, para la evolución los cuerpos de los individuos son desechables una vez nos hemos reproducido.
Si la gente en los países avanzados sigue reproduciéndose tan tarde y se esperan unos millones de años posiblemente los casos de cáncer fueran desplazándose a una mayor edad.
El problema es qué es lo que hacemos mientras tanto. Quizás el primer paso sea saber cómo se produce el cáncer.
Se sabe que hay factores que favorecen la aparición de cáncer. Ciertos factores ambientales como la contaminación, las radiaciones ionizantes y ciertos productos químicos producen cáncer. Algunas veces el factor es evitable, como en el caso del tabaco. Si no se fuma se tienen muchas menos posibilidades de padecer ciertos casos de cáncer.
También está la predisposición genética, que puede favorecer la aparición de ciertos tipos de cáncer.
Pero, aunque se eviten todos los factores de riesgo y no se tenga una predisposición genética, también se puede padecer cáncer. Simplemente se puede dar una mutación al azar o secuencias de mutaciones que provoques un cáncer.
Las células de los distintos tipos de tejidos de un cuerpo se van dividiendo para reparar los tejidos de los que forman parte y en esas divisiones se dan algunas mutaciones (errores en la copia del ADN) que se van acumulando en el tiempo y esto puede dar lugar a alguna configuración genética que puede provocar un cáncer. Simplemente son casos de mala suerte.
Todos los cánceres son causados por una combinación de mal suerte, efectos ambientales y herencia.
La pregunta que nos podemos hacer es qué porcentaje corresponde a cada caso. Un grupo de investigadores del Johns Hopkins Kimmel Cancer Center ha tratado de responder a esta pregunta. Estos investigadores han creado un modelo estadístico para poder medir la incidencia del cáncer en diversos tipos de tejidos provocados por mutaciones al azar no inducidas. Casi dos tercios (65%) de la incidencia del cáncer puede ser explicado por mutaciones al azar en el ADN según las células de los tejidos de dividen de manera normal.
“La existencia de personas longevas libres de cáncer expuestas a agentes provocadores de cáncer, como el tabaco, se atribuye a los buenos genes, pero la realidad es que simplemente han tenido buena suerte”, dice Bert Vogelstein. Este investigador advierte además que llevar malos estilos de vida añade a la mala suerte factores extras que ayudan al desarrollo del cáncer.
Cambiar nuestros hábitos puede reducir mucho la incidencia de ciertos tipos de cáncer, pero, según este estudio, puede tener poco impacto en otros tipos. Así que, según Cristian Tomasetti, hay que destinar más recursos a la investigación que permita detectar este último tipo de cánceres en sus fases iniciales, cuando son fácilmente tratables.
Para llegar a este resultado estos investigadores se han basado en la literatura científica existente sobre incidencia de cáncer en 31 tejidos humanos a lo largo de la vida humana y la estadística existente sobre la incidencia de los distintos casos de cáncer. Encontraron una correlación entre el número de divisiones que sufre una célula de cada tipo de tejido con la posibilidad de padecer cáncer.
Así por ejemplo, como las células de colon sufren un mayor número de divisiones, cuatro veces más que las células del resto de los intestinos, entonces la incidencia de cáncer de colon es mucho mayor que otros tipos de cáncer intestinal. Aunque se podría argumentar que el colon está más expuesto a factores ambientales, los experimentos en modelos animales dicen que precisamente es al revés.
Basándose en este resultado de la correlación entre tasa de división y cáncer, los investigadores han calculado la incidencia de los distintos tipos de cáncer, encontrado que 22 tipos pueden explicarse por la mala suerte. Otros 9 tipos pueden explicarse por una combinación de mala suerte, herencia y factores ambientales.
Sin embargo, tipos de cáncer como el de próstata y de mama se quedaron fuera de este estudio por falta de datos fiables en la literatura científica sobre tasas de división celular en esos tejidos.
Los tipos de cáncer con mayor incidencia son precisamente los que combinan a peor la mala suerte y los factores ambientales, como en el caso del cáncer de piel (exposición al sol) y de pulmón (tabaco). Así que este estudio dice que se puede añadir aún más riesgo de contraer cáncer si, por ejemplo, se fuma que si no se hace.
Los tipos de cáncer que se deben a la simple mala suerte no pueden ser evitados con hábitos de vida saludables, por lo que estos investigadores sugieren que lo ideal es la detección precoz.
Así que el cáncer no siempre se puede prevenir y en algunos casos simplemente se ha tenido mala suerte. Esto puede ayudar a algunos pacientes a sentir que no es culpa suya.
Cultivo de antebrazo de rata
Consiguen cultivar un antebrazo de rata a partir de células de tal modo que, en teoría, no presente problemas de rechazo al implantarse.
Hay muchas ideas y estilos en las películas de ciencia ficción, incluso si sólo consideramos uno de los aspectos tratados en ellas.
Así por ejemplo, podemos fijarnos en que cuando en Star Wars a Luke Skywalker su padre le apunta una mano con un sable láser. La mano es reemplazada por un sistema biónico. Esta idea de implantar un brazo biónico a los que han sufrido algún tipo de accidente se viene investigando desde hace mucho tiempo con éxito desigual.
Otra posibilidad es crear órganos biológicos en el laboratorio, como ocurre en la película Blade Runner. Cualquier persona con cierta formación que viera esta película en esa época diría que la idea es absurda, pues, en teoría, no se pueden crear órganos sueltos, sino que se crean todos a la vez durante el desarrollo embrionario. Si no hay restricciones éticas y legales podemos crear un replicante que sea en realidad un ser humano modificado genéticamente para tener ciertas características, pero no crear un replicante a base de órganos que vamos uniendo unos a otros.
Sin embargo, un reciente logro nos permite vislumbrar un día en el que a un amputado se le implante un brazo orgánico que funcione como el que tenía y que encima no presente rechazo.
La foto que el amable lector puede ver encima de este texto es justamente una pata de rata que ha sido cultivada en laboratorio, no una pata de rata amputada sin más. Recordemos que las diferencias biológicas entre ratas y humanas son muy pocas, por lo que es posible que esto se pueda hacer con humanos a medio plazo.
Según Harald Ott ( Hospital General de Massachusetts en Boston), aunque, de momento, se han centrado en el cultivo de manos y antebrazo, la técnica se podría usar para obtener extremidades completas en general.
El desafío es que el miembro conseguido sea completamente funcional y esto no parece sencillo.
Aunque muchos amputados reciben un miembro artificial, su función suele ser meramente cosmética y no son funcionales. Cuando se trata de miembros biónicos se tiene cierta funcionalidad, pero los movimientos son muy artificiales y no se tiene un feedback sensorial. Y cuando se implanta una mano, por ejemplo de un donante muerto, el receptor tiene que recibir inmunodepresores de por vida para evitar el rechazo.
Un miembro biológico cultivado en laboratorio a partir de células del amputado puede solucionar todos estos problemas.
La técnica para cultivar este miembro de rata se ha usado previamente para cultivar corazones, pulmones y riñones. Incluso se ha usado ya, con un éxito variado, tejido cultivado de este modo para recrear faringes humanas.
En esta técnica se toma en primer lugar una muestra del órgano que se quiere regenerar de un donante y se trata con detergentes para separar las células del tejido blando. Lo que queda es un andamiaje de colágeno. Esto retiene la arquitectura del órgano original. En el caso del antebrazo de rata esto incluye la estructura de colágeno que soporta los vasos sanguíneos, los tendones, los músculos y los huesos.
En el segundo paso se toman células apropiadas del receptor y se siembra ese andamiaje para que las células lo colonicen en un biorreactor que proporciona nutrientes. Al final se obtiene un nuevo antebrazo que es compatible con el receptor del mismo y que no presentará problemas de rechazo con el sistema inmunitario.
Este caso del antebrazo de rata ha sido mucho más complicado de realizar que los casos anteriores, pues fue necesario suspender el antebrazo en crecimiento de turno y proporcionar riego sanguíneo con nutrientes y oxígeno a su sistema circulatorio. Además, fue necesaria la estimulación eléctrica para saber si era funcional.
Esto implicó empezar con la introducción de células epiteliales en las superficies de las venas y arterias para que estas formaran unos vasos más naturales que fueran más resistentes que el simple colágeno.
Los investigadores introdujeron después una mezcla de células que incluían mioblastomas en las cavidades destinadas a los músculos, células que dieron lugar a esos mismos músculos. También se regeneraron las células de los huesos.
En un plazo de dos a tres semanas el antebrazo de rata había sido reconstruido. La tasa de éxito no es baja, pues este grupo de investigación consiguió recelularizar 50 de los 100 miembros descelularizados.
La cuestión era saber si el miembro podría llegar a ser funcional o no. Así que usaron estímulos eléctricos para activarlo. Pudieron ver que se podía conseguir flexionar los distintos músculos. A partir este éxito decidieron implantar el antebrazo así conseguido a una rata. Comprobaron que la sangre circulaba por el nuevo miembro sin problema, pero no comprobaron si había movimiento en el nuevo miembro o si este sufría rechazo.
Les falta por demostrar que se desarrolla correctamente un sistema nervioso. En personas a las que se les ha transplantado una mano, los nervios del receptor crecen en la mano donante para tomar control del nuevo miembro. Todavía no está claro que esto suceda igualmente en este caso.
El grupo de Ott quiere hacer lo mismo con antebrazos de primates y de momento ya han conseguido descelularizarlos con éxito. También ya han empezado a recelularizarlos con células humanas, al menos el primer paso relativo a los vasos sanguíneos.
Sólo en los EEUU hay 1,5 millones de amputados para los que este tipo de técnica podría ser crucial. Pero, obviamente, se necesitará mucho esfuerzo y años de investigación hasta que esto se pueda usar en humanos con ciertas garantías.
Entre los desafíos está que incluso los pequeños capilares se recelularicen bien y que no haya problemas de coágulos o colapsos. Otro problema es que la mano en particular contiene una red muy compleja de nervios que deben funcionar a la perfección para que la mano sea funcional, de otro modo sólo sería una mano cosmética, aunque biológica.
Si la técnica finalmente funciona habrá que extender la política de donaciones para incluir brazos y piernas. Al fin y al cabo, también se necesita un donante en este caso. Pero, ¿será posible imprimir ese andamiaje de colágeno con una impresora 3D en un futuro no tan lejano?
Nueva terapia prometedora
Consiguen regenerar el corazón infartado de unos ratones gracias a la promoción de su capacidad autorreparadora inducida por sustancias producidas por células madre.
Hay órganos que son fundamentales para supervivencia, como el corazón. Un infarto de corazón puede terminar con la vida de un humano, pero incluso si sobrevive, su corazón no volverá a ser el mismo. La capacidad de regeneración del los tejidos cardiacos es muy escasa. En general el tejido infartado muere y es el resto del corazón el que se encarga de asumir todo el trabajo. Esto viene a cambio de un alto precio: el corazón infartado crece para compensar la pérdida de capacidad de bombeo, mientras que las contracciones son más débiles. Esto hace que suba la posibilidad de morir por esta causa, algo que se da en un 10% de los casos en EEUU.
Todos sabemos de las promesas del uso de células madre en terapias regenerativas, pero no es fácil usar este tipo de células. Debido a su facilidad para convertirse en cualquier tejido, a veces producen tumores formados por células de distinto tipo (teratomas) cuando se usan este tipo de tratamientos.
La inyección de células madre en los corazones infartados no ha tenido el éxito esperado y en algunos casos las consecuencias fueron fatales para el enfermo. Puede que algún día se usen células madre que reparen con éxito y sin riesgos los tejidos infartados de un corazón, pero quizás haya otras alternativas.
Todas las células segregan sustancias para comunicarse con otras células a través de unas vesículas que actúan como módulos de comunicación. Las células madre no son una excepción en este aspecto.
Raj Kishore (Temple University School of Medicine) y su equipo tratan de aprovechar este sistema de comunicación de las células madre para reparar corazones dañados. La idea es que estas vesículas induzcan al corazón a reparase a sí mismo.
Según Kishore se puede aumentar la habilidad del corazón para repararse a sí mismo sin necesidad de las células madre tal cual. Existe esta vía de regeneración del corazón a través del uso de vesículas de células madre.
Estos investigadores están empezando a determinar qué moléculas en particular pueden ser las responsables de la reparación.
En el pasado se creía que las vesículas de las que hablamos formaban parte del sistema de excreción, pero, en realidad, se trata de botellitas con mensaje en forma de sustancias. Sin embargo, no siempre son positivas. Así por ejemplo, este sistema es el que emplea el tumor primario para comunicarse con sus metástasis. Los científicos denominaron a estas vesículas exosomas y descubrieron que casi todas las células los usan.
Kishore y su equipo se plantearon si se podrían usar los exosomas para reparar el corazón dañado y en 2011 publicaron su primer artículo al respecto. Desde entonces el tema se ha convertido en un campo de investigación fértil y hoy en día ya se han publicado 7519 artículos al respecto. Sólo 13 o 14 de estos estudios se centran en el corazón.
La última contribución de este equipo de investigadores es su tercera sobre las aplicaciones de exosomas en tratamientos del corazón. Para realizar este estudio se usó un modelo animal de corazón infartado de ratón. Algunos de estos animales recibieron exosomas de células embrionarias o bien, los de otro grupo, los recibieron de otros tipos de células denominadas fibroblastos. Estos últimos animales hacían de grupo de control.
Los ratones que recibieron los exosomas de las células madre mejoraron mucho su función cardiaca comparados con los que los recibieron de los fibroblastos. El músculo cardiaco sobrevivía al infarto, mostraban menos heridas en sus tejidos y sus células sufrían muy pocos casos de suicidio celular (apoptosis). Además, descubrieron que en este caso la irrigación capilar se desarrollaba alrededor del área dañada, por lo que se mejoraba la circulación y la oxigenación del músculo en ese lugar.
La manera en la que se conseguía esto era a través de las propias células progenitoras cardiacas que, presumiblemente bajo los dictados del mensaje de los exosomas, se reproducían y organizaban para reparar el tejido cardiaco.
Los investigadopres encontraron una abundancia de moléculas regulatorias en forma de microARN en los exosomas denominados miR-294. Cuando los investigadores usaban sólo este tipo de moléculas se conseguían los mismos efectos que cuando se empleaban exosomas completos. Pero, de momento, Kishore no se atreve a asegurar que estas moléculas sean las únicas responsables.
En futuras investigaciones quieren usar la terapia de exosomas y la de microARN para reparar corazones de animales más grandes y de pacientes humanos.
Kishore cree que la mejor manera de regenerar el corazón es aumentar la capacidad de autorreparación que tiene el mismo, de este modo se elimina el riesgo de que aparezcan teratomas y otros problemas.
Descubren un antibiótico muy prometedor
Gracias a la posibilidad de cultivar microbios en el medio natural se ha podido descubrir un nuevo antibiótico: la teixobactina.
Delegar completamente en la industria farmacéutica para que desarrolle los medicamentos que necesita la especie humana es un error. Estas compañía privadas reparten beneficios entre sus accionistas y ejecutivos y no invierten tanto en investigación como deberían.
El resultado es que desde hace ya tiempo no se han sacado al mercado productos efectivos contra las bacterias que se han hecho resistentes a los antibióticos, por lo que han muerto personas por culpa de las infecciones.
Las bacterias, con su rápida sucesión generacional y su capacidad de intercambiar ADN, han evolucionado en los últimos años para hacerse resistentes a los antibióticos. El derroche de estas sustancias, el uso inadecuado que se ha hecho de las mismas y su aplicación masiva al ganado como medida preventiva tienen gran parte de culpa también. Esta resistencia a los antibióticos está causando una crisis de salud a nivel mundial. Las superbacterias infectan a un millón de norteamericanos anualmente. Casi 500.000 casos de tuberculosis multirresistente a los antibióticos se dieron en 2013 en todo el mundo.
Pero, por otro lado, son la prueba palpable de que la evolución es real y que no se detiene, pese a lo que crea algún fundamentalista cristiano.
Por suerte, unos investigadores universitarios de Northeastern University (Boston) han encontrado ahora un nuevo antibiótico que promete solucionar temporal y parcialmente el problema. Podría ser de gran utilidad en el tratamiento de infecciones crónicas causadas por staphylococcus aureus (o MRSA) o para tratar la tuberculosis. Infecciones que ahora tienen un tratamiento complicado. El descubrimiento ha sido publicado en Nature y ocupado titulares en la prensa mundial.
Al parecer la nueva sustancia, a la que se ha llamado teixobactina, elimina algunos gérmenes patógenos sin que estos opongan resistencia alguna.
Muchos antibióticos tienen un origen biológico, empezando por la propia penicilina, pues son el resultado de una guerra evolutiva entre los distintos micoorganismos que hay en la Naturaleza. Pero descubrir estas sustancias no es fácil. El principal problema es que no sabemos como cultivar en el laboratorios el 99% de todas las especies que hay en el ambiente*.
Kim Lewis y Slava Epstein se han pasado años investigando cómo podían resolver este problema del cultivo y tratando de encontrar nuevas fuentes de antibióticos. Afortunadamente encontraron un nuevo sistema de cultivo en el medio natural para bacterias que no se podían cultivar en el laboratorio. Desarrollaron un biochip denominado iChip que puede aislar células individuales y ayudarlas a crecer en su propio medio.
Básicamente consiste en dos membranas de difusión que dejan pasar nutrientes, aire y agua, pero nada más. Hay dos láminas en cada iChip y entre ellas se coloca la muestra que se desea cultivar en lugar de depositarla sobre una placa de Petri. Luego simplemente dejan el iChip en el medio habitual del microorganismo a cultivar y esperan a que crezca la colonia.
Con este chip han conseguido aislar 50.000 cepas bacterianas y descubrir 25 nuevos antibióticos, siendo la teixobactina el último y más interesante de todos ellos. Fue descubierto en un estudio rutinario con este método bajo la cubierta de hierba de un campo en Maine y es producida por el microorganismo Eleftheria terrae.
Según los ensayos realizados no hay aún célula mutante de tuberculosis o de MSRA que sea resistente a la teixobactina. Parece que este compuesto ha evolucionado libre de resistencia hasta el momento. Esto desafía el dogma de que siempre debe de haber alguna bacteria que haya evolucionado para ser resistente a los antibióticos naturales. Además da esperanzas de que la resistencia a este antibiótico tarde en llegar o se dé muy lentamente. Posiblemente no haya un antibiótico irresistible, pero sí algunos que presenten una baja resistencia.
La teixobactina ataca a las bacterias uniéndose a los ácidos grasos de la membrana celular y a la bacteria le es difícil evolucionar para cambiar estos bloques tan fundamentales de su estructura. La mayoría de los antibióticos tienen como blancos las proteínas de la membrana y a la bacteria les es más fácil evolucionar para combatir ese punto débil, pues bastan unas pocas mutaciones que alteren la forma de la proteína para que el antibiótico ya no funcione.
Todavía no se ha ensayado en humanos esta sustancia, pero los ensayos en ratones de laboratorio son prometedores al no presentar toxicidad. Los investigadores esperan desarrollar esta sustancia hasta conseguir pronto un uso médico con ella.
Otro aspecto de este descubrimiento es que nos dice que quizás hay muchas otras sustancias en el medio natural que pueden ser útiles en este aspecto y que todavía están por descubrir. Con iChip estos investigadores pueden “cultivar” el 50% de todos los microorganismos, así que quizás descubran pronto otras sustancias.
Un punto débil de este antibiótico es que no ataca bacterias gram-negativas, pero puede que haya otras sustancias esperando a ser descubiertas que sí lo hagan.
*Recientemente se ha descubierto que gran parte de la culpa la han tenido los investigadores por autoclavar juntos el fosfato y el agar, lo que inhibe el crecimiento de las bacterias
Probiótico adelgazante
Unas bacterias modificadas consiguen mejorar la salud de ratones con dieta rica en grasas.
Los seres humanos somos un ecosistema por nosotros mismos. En nuestros cuerpos habita toda una panoplia de microorganismos, la mayoría de los cuales son beneficiosos. Hay 10 bacterias por cada célula somática de nuestro cuerpo, la mayoría en nuestro aparato digestivo y sobre nuestra piel. Esto es posible porque las bacterias son mucho más pequeñas que nuestras células somáticas.
Así por ejemplo, hay bacterias sobre nuestra piel que se alimentan de hongos. Sin ellas estaríamos mohosos todo el tiempo. Otras son las responsables de nuestro olor corporal.
Pero la mayoría de ellas se encuentran en nuestro tracto digestivo, que forma un rico ecosistema microbiano. Allí muchas nos ayudan a digerir la comida y otras producen gases como el metano. La relación de unas especies respecto a otras depende del tipo de dieta que sigamos. Las especies que habitan en los intestinos de un vegetariano son distintas de las que uno que coma mucha carne.
Se han relacionado los desequilibrios en la flora con la obesidad, la diabetes y las enfermedades cardiovasculares entre otras. La importancia de esta flora bacteriana es tal que se han tratado ciertas enfermedades mediante trasplante de heces para así restaurar una flora sana.
Un aspecto en el que también participan las bacterias es en la obesidad. Así por ejemplo, ya hay una bacteria que produce un componente terapéutico que combate la ganancia de peso, la resistencia a la insulina y otros efectos causados por una dieta rica en grasas. Al menos así ha sido demostrado para ratones por investigadores de Vanderbilt University.
Obviamente es pronto para aventurar que lo mismo se puede aplicar al ser humano, pero esta meta de tomar un probiótico a modo de un yogurt que mejore nuestra salud es algo sobre lo que se investiga desde hace tiempo.
En este caso de los ratones se ha conseguido evitar los efectos negativos de la obesidad incluso cuando la dieta es rica en grasas. Algunos estudios sugieren que seria posible manipular bacterias de la flora humana para que proporcionaran los mismos beneficios y así combatir la obesidad y otras enfermedades crónicas.
Para empezar con este estudio se usó E. coli Nissle 1917, que ha sido usada como probiótico para tratar la diarrea desde hace casi 100 años. Entonces modificaron esta bacteria para que produjera un lípido denominado NAPE que es normalmente sintetizado por el intestino delgado en respuesta a la alimentación. Esta sustancia es transformada rápidamente en NAE, compuesto que reduce la ingesta de comida y la ganancia de peso. En algunos estudios se ha sugerido que la producción de NAPE puede ser menor en individuos con dietas altas en grasas.
Así que administraron estas bacterias modificadas a ratones en dieta alta en grasas para comprobar su efecto. Vieron que esto reducía fuertemente la ingesta de comida, la grasa corporal, la resistencia a la insulina y la grasa del hígado comparado con ratones de control a los que no se administró la bacteria.
El efecto persistía durante al menos dos semanas. Los beneficios se notaron incluso 12 semanas después de haber eliminado la bacteria. No encontraron bacterias activas al cabo de seis de semanas del tratamiento.
El experimento es una prueba de concepto, pues desean que el efecto se prolongue más allá de lo logrado. La meta de este grupo de investigadores es conseguir un efecto permanente con una sola administración.
Ahora mismo estos investigadores trabajan en algún método que permita superar la legislación sobre las terapias que involucran bacterias vivas. Esperan conseguir bloquear algunos genes que permitan a la bacteria vivir fuera del intestino y así evitar la contaminación del medio.
Posible terapia de mejora cognitiva en la vejez
La presencia de ciertos factores en la sangre podría mejorar las capacidades cognitivas de ancianos con demencia.
Cuando echamos la vista atrás nos apena la vida de dolor y sufrimiento que tuvieron que padecer nuestros antepasados. Además de perder casi todos los dientes o no tener anestesia morían de cualquier infección inoportuna.
Dentro de un tiempo, cuando no estemos los que vivimos ahora y si no nos hemos autodestruido antes en un colapso ecológico total, los humanos del futuro echarán la vista atrás y pensarán en lo pobrecitos que éramos, en cómo no podíamos curar el cáncer en todas las ocasiones o en lo pronto que moríamos con nuestras capacidades mentales mermadas y nuestros cuerpos deformados y doloridos. Quizás incluso haya algo parecido a la inmortalidad y se puedan vivir varios siglos sin problemas de salud.
Las bases de ese posible futuro se están poniendo ahora en la investigación sobre alargamiento de la vida, un tema que hemos visto varias veces en NeoFronteras. Vamos a ver dos resultados recientes.
Se acaba de descubrir que cuando está presente la variante KL-VS del gen de longevidad KLOTHO (nombre inspirado en una diosa griega) las personas portadoras tienden a vivir más, a tener mejores habilidades mentales. Además aprenden y tienen buena memoria independientemente de la edad, sexo o de otros factores de riesgo como la predisposición genética al Alzheimer. Esto demuestra la importancia de los genes en el envejecimiento.
En experimentos de laboratorio se había visto que el aumento de los niveles de esta variante produce ratones más listos, posiblemente gracias a un aumento de la fuerza de las conexiones neuronales.
La idea es poder obtener factores que mejoren las capacidades cerebrales a partir de la investigación sobre este gen que palien los problemas que tienen las personas que padecen Alzheimer y otras demencias. Estos casos de demencia se doblan cada 20 años en el mundo debido a que la vida humana se prolonga más en 2012 se dieron 35,6 millones de casos, pero se esperan 115,4 en 2050.
Los investigadores pusieron a prueba a 700 personas voluntarias en diversos tests sobre memoria, aprendizaje atención, etc. Comprobaron que la presencia de una copia de esta variante del gen era determinante a la hora de conservar las capacidades cognitivas. Esto era mejor en ese aspecto que tener dos copias del gen.
Se ha podido medir que la proteína klotho expresada por el gen KLOTHO es más abundante en el torrente sanguíneo si la variedad KL-VS está presente. La síntesis de esta proteína se da en diversos órganos del cuerpo y luego se distribuye por el torrente sanguíneo.
Se especula que quizás se pudiera usar directamente la proteína klotho en su variante KL-VS en pacientes con demencia. Los experimentos en modelo animal parecen prometedores.
Otro estudio reciente dice que la transfusión de sangre de ratones jóvenes a ratones viejos mejora las capacidades cognitivas de los segundos. Si lo mismo se diera en humanos se podrían determinar los factores responsables y paliar los casos de demencias senil de diverso tipo.
Para realizar el estudio los investigadores compararon las habilidades espaciales y de orientación de ratones viejos antes y después de recibir la transfusión de plasma (sin glóbulos rojos) de ratones jóvenes, junto a la referencia del grupo de control que no recibía transfusión. Esto demostraría que al menos algunos de los problemas en ciertas funciones mentales podrían ser resueltos con ciertos factores contenidos en la sangre cuya presencia disminuye con la edad.
En 2011 ya se había demostrado que este tipo de transfusiones mejoraba la producción de neuronas en cerebros de los ratones receptores, en especial en el hipocampo, que es una parte clave a la hora de formar recuerdos. Pero en ese estudio anterior no se midió el efecto sobre el comportamiento de los ratones de esta terapia.
El hipocampo es una región cerebral delicada que suele sufrir los problemas del envejecimiento. El hipocampo de los ratones viejos tratados con esta terapia poseía diferencias anatómicas significativas respecto a los no tratados y se parecía al de los jóvenes.
Todos estos beneficios anatómicos y cognitivos desaparecían cuando se sometía al plasma a alta temperatura antes de las transfusión, lo que desnaturalizaba todas las proteínas y conservaba otros compuestos. Esto implica que los factores implicados en estas mejoras deben de ser proteínas, pero no se sabe cuáles.
De momento no se sabe si este tipo de terapia de transfusión de plasma es extrapolable a humanos, pero este grupo de investigadores intenta busca intensamente las proteínas responsables de todos modos.
Primeros resultados publicados de Rosetta
Se publican los primeros resultados de la misión Rosetta al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Entre los resultados está el haber encontrado compuestos orgánicos que no han sido antes hallados en un cometa.
Ya empiezan a publicarse los primeros resultados interesantes de la misión de la Esa Rosetta.
Sobre el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko se han encontrado moléculas orgánicas precursoras de biomoléculas nunca encontradas en un cometa, así como otras de este tipo que sí se habían encontrado anteriormente en este tipo de cuerpos. Fueron halladas por el módulo Philae sobre la superficie de este cometa.
Estas moléculas forman agregados en lugar de estar dispersas por todo el hielo que forma el cometa. El hallazgo ha sido publicado en un conjunto de 8 artículos en la revista Science.
Como todos sabemos, el aterrizaje de Philae sobre el cometa fue un tanto accidentado y necesito de dos rebotes para que finalmente el módulo quedara encajado entre unas rocas. Pero esto permitió tomar varias muestras distintas de los tres lugares que visitó, lo que supuso una fuente extra de información.
Los registros fueron realizados por el experimento COSAC, que examinó las partículas que entraban pasivamente en él, posiblemente procedentes de la nube de polvo levantada al rebotar sobre la superficie.
Se identificaron 16 compuestos divididos en 6 clases (alcoholes, carbonilos, aminas, nitrilos, amidas e isocianatos). De todos estos, 4 fueron detectados por primera vez en un cometa: metil isoacianato, acetona, propialdehído y acetamida.
Estas sustancias son precursoras de moléculas importantes para la vida como azúcares, aminoácidos, bases de ADN, etc. Pero la presencia de estas otras moléculas más complejas no ha podido ser confirmada de manera no ambigua todavía en este primer análisis.
Todos estos compuestos proporcionan, además, pistas sobre la composición global del cometa y de la nube interestelar a partir de la que se formó. Nube que también terminó formando el Sistema Solar.
Pero conviene apuntar que la presencia de estos compuestos no es indicativo de que haya vida o que hayan sido generados por proceso biológicos.
Las cámaras del experimento CIVA revelan que el terreno que rodea a Philae está dominado por granos oscuros que posiblemente son ricos en compuestos orgánicos. Como el material cometario ha sido poco alterado desde el comienzo del Sistema Solar, esto sugiere que los compuestos orgánicos ya se aglomeraban en forma de granos antes de la formación de nuestro sistema. Se ha especulado que la introducción de estos granos en los océanos terrestre primitivos pudo haber facilitado la aparición de vida.
Aunque COSAC ha detectado compuestos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, no ha detectado compuestos orgánicos en los que intervenga azufre, algo contradictorio a los datos obtenidos por ROSINA, que está a bordo del orbitador. Esto sugiere que la composición superficial puede variar según el área considerada.
También se ha podido determinar que las propiedades mecánicas y estructurales de la superficie del cometa varían según el área considerada. Esto se ha podido calcular gracias a los rebotes sufridos por Philae y también ayudará a diseñar futuras misiones.
El paisaje captado por esta misión ha permitido a los científicos implicados llegar a la conclusión de que su superficie está determinada fundamentalmente por la erosión, con signos de que el viento (fruto de la sublimación del hielo) erosiona la superficie en unos puntos y hay deposición en otros lugares.
La superficie en la que se encuentra Philae está a temperaturas entre 90 y 130 kelvin y el suelo está cubierto por una capa compacta microporosa de hielo y polvo con una porososidad entre el 30 y el 65%.
Sin embargo, el interior del cometa parece ser más homogéneo que lo predicho por los modelos. El experimento CORSET, que hizo una radiografía con ondas de radio del núcleo del cometa, indica que el lóbulo menor de 67P/Churyumov-Gerasimenko no contiene estructuras mayores a unas pocas decenas de metros. Pero se confirma una porosidad de entre el 75% y el 85%. Además, la relación polvo/hielo se estima entre 0,4 y 0,6.
Recientemente se ha establecido esporádicamente la comunicación entre el orbitador Rosetta y Philae. Esto se debe a que la cercanía del cometa al Sol ha permitido el calentamiento de las baterías de Philae y su recarga con los paneles solares que hasta ahora estaban casi permanentemente en la sombra.
Si finalmente se restablece la comunicación de un modo más permanente, quizás que se puedan realizar más experimentos sobre la superficie, sobre todo ahora que el cometa empieza a estar más activo.
Un sistema rocoso cercano
Descubren un sistema planetaria que está a sólo 21 años luz de distancia a nosotros que contiene tres planetas rocosos, pero no en la zona habitable.
Astrónomos de la Universidad de Ginebra han conseguido descubrir tres planetas alrededor de una estrella situada a sólo 21 años luz de la Tierra en la zona del cielo conocida como Casiopea.
El sistema denominado HD219134 alberga un planeta gaseoso exterior y tres supertierras interiores, una de las cuales pasa por delante del disco de su estrella según nuestra perspectiva (tránsito). La supertierra que transita tiene una densidad similar a la Tierra por lo que sería un planeta rocoso y no un minineptuno. Es el planeta más cercano conocido que efectúa tránsito.
Esta disposición de planetas recuerda la de nuestro Sistema Solar. Sin embargo, las supertierras están demasiado cerca del su sol y no pueden tener vida por las altas temperaturas.
Debido a la escasa distancia a la que están de nosotros se espera que se pueda saber la composición atmosférica de estos cuerpos y junto a su densidad y otros parámetros se podrán obtener buenos datos. Gracias a esto el sistema puede ser un buen test para poner a prueba los modelos de formación planetaria. Los astrónomos ya sueñan con tomar imágenes directas de estos planetas.
Los planetas fueron descubiertos por el método de velocidad radial gracias el espectrómetro HARPS-N, que es capaz de medir el efecto Doppler con mucha precisión. Este instrumento se encuentra instalado junto al telescopio Galile del Observatorio Roque de los muchachos en la isla de la Palma (Islas Canarias)
La estrella es de magnitud 5 y de clase espectral K, es decir una estrella naranja un poco más fría que el Sol. Se puede ver a simple vista al lado de una un los brazos de la W de Casiopea.
La confirmación del planeta que transita, que sólo necesita 3 días para completar una órbita, fue confirmada con el telescopio espacial Spitzer, pues se sospechaba que este tránsito se pudiera dar. Esto permitió además averiguar su tamaño (1,6 veces el diámetro terrestre), que junto a la masa (4,5 veces la de la Tierra) averiguada por velocidad radial da una densidad similar a la terrestre, lo que sugiere una composición similar.
La otra supertierra pesa 2,7 veces lo que la Tierra y tarda 6,8 días en completar su órbita. El tercer planeta pesa 8,7 veces masas terrestres y su año dura 46,8 días.
Si las órbitas son coplanares es posible que estos otros dos planetas también transiten. El futuro telescopio CHEOPS de la ESA podrá realizar este tipo de observaciones de tránsito en el futuro.
El cuarto planeta es un gigante gaseoso a 2,1 UA y con una órbita de 3 años.
Debido a la cercanía de este sistema será posible que el telescopio James Webb tomar espectros de estos planetas con facilidad y se sepa su composición atmosférica. Incluso se podrán obtener imágenes de estos planetas con la próxima generación de telescopios gigantes desde el suelo.
Dos tercios de la prevalencia del cáncer podría deberse a la simple mala suerte y no a factores ambientales o hereditarios.
Hace más de seiscientos millones de años que células individuales empezaron a cooperar para formar seres pluricelulares que eran más complejos que los precedentes. Para ello algunas de las células debieron se sacrificar su individualidad y delegar en unas pocas las labores de reproducción. Esto es algo que la teoría darwiniana a secas le cuesta explicar, pero se puede entender si consideramos que el único espacio que quedaba en los ecosistemas era hacia una mayor complejidad.
Con el tiempo este proceso de ir rellenando los huecos de mayor complejidad dio lugar a la consciencia y la inteligencia.
Pero este supuesto equilibrio que mantienen las células es a costa de dos altos precios. Por un lado está la mortalidad, pues, a no ser que se dé un accidente, la depredación o que esté presente un producto químico agresivo, un ser unicelular es virtualmente inmortal y se reproduce dividiéndose hasta el infinito. Por oro lado los seres multicelulares siempre mueren (con permiso de Turritopsis nutricula) y desaparecen, dejando cierta descendencia tras de sí.
El segundo precio a pagar es el desarrollo de cáncer. Todas las especies pluricelulares padecen cáncer que, si no se trata, desemboca en la muerte del individuo. Unas especies son más susceptibles que otras a esta enfermedad.
De algún modo, algunas células recuerdan los tiempos arcaicos en los que eran libres y dejan de cooperar con el resto y se dividen sin parar. De hecho, algunas células cancerosas son virtualmente inmortales.
En edad reproductiva es más difícil que un individuo padezca cáncer porque la selección darwiniana lo elimina. Pero una vez se es lo suficientemente adulto y uno supuestamente ya se ha reproducido, no hay manera de que la selección vaya eliminando la incidencia del cáncer. Además, para la evolución los cuerpos de los individuos son desechables una vez nos hemos reproducido.
Si la gente en los países avanzados sigue reproduciéndose tan tarde y se esperan unos millones de años posiblemente los casos de cáncer fueran desplazándose a una mayor edad.
El problema es qué es lo que hacemos mientras tanto. Quizás el primer paso sea saber cómo se produce el cáncer.
Se sabe que hay factores que favorecen la aparición de cáncer. Ciertos factores ambientales como la contaminación, las radiaciones ionizantes y ciertos productos químicos producen cáncer. Algunas veces el factor es evitable, como en el caso del tabaco. Si no se fuma se tienen muchas menos posibilidades de padecer ciertos casos de cáncer.
También está la predisposición genética, que puede favorecer la aparición de ciertos tipos de cáncer.
Pero, aunque se eviten todos los factores de riesgo y no se tenga una predisposición genética, también se puede padecer cáncer. Simplemente se puede dar una mutación al azar o secuencias de mutaciones que provoques un cáncer.
Las células de los distintos tipos de tejidos de un cuerpo se van dividiendo para reparar los tejidos de los que forman parte y en esas divisiones se dan algunas mutaciones (errores en la copia del ADN) que se van acumulando en el tiempo y esto puede dar lugar a alguna configuración genética que puede provocar un cáncer. Simplemente son casos de mala suerte.
Todos los cánceres son causados por una combinación de mal suerte, efectos ambientales y herencia.
La pregunta que nos podemos hacer es qué porcentaje corresponde a cada caso. Un grupo de investigadores del Johns Hopkins Kimmel Cancer Center ha tratado de responder a esta pregunta. Estos investigadores han creado un modelo estadístico para poder medir la incidencia del cáncer en diversos tipos de tejidos provocados por mutaciones al azar no inducidas. Casi dos tercios (65%) de la incidencia del cáncer puede ser explicado por mutaciones al azar en el ADN según las células de los tejidos de dividen de manera normal.
“La existencia de personas longevas libres de cáncer expuestas a agentes provocadores de cáncer, como el tabaco, se atribuye a los buenos genes, pero la realidad es que simplemente han tenido buena suerte”, dice Bert Vogelstein. Este investigador advierte además que llevar malos estilos de vida añade a la mala suerte factores extras que ayudan al desarrollo del cáncer.
Cambiar nuestros hábitos puede reducir mucho la incidencia de ciertos tipos de cáncer, pero, según este estudio, puede tener poco impacto en otros tipos. Así que, según Cristian Tomasetti, hay que destinar más recursos a la investigación que permita detectar este último tipo de cánceres en sus fases iniciales, cuando son fácilmente tratables.
Para llegar a este resultado estos investigadores se han basado en la literatura científica existente sobre incidencia de cáncer en 31 tejidos humanos a lo largo de la vida humana y la estadística existente sobre la incidencia de los distintos casos de cáncer. Encontraron una correlación entre el número de divisiones que sufre una célula de cada tipo de tejido con la posibilidad de padecer cáncer.
Así por ejemplo, como las células de colon sufren un mayor número de divisiones, cuatro veces más que las células del resto de los intestinos, entonces la incidencia de cáncer de colon es mucho mayor que otros tipos de cáncer intestinal. Aunque se podría argumentar que el colon está más expuesto a factores ambientales, los experimentos en modelos animales dicen que precisamente es al revés.
Basándose en este resultado de la correlación entre tasa de división y cáncer, los investigadores han calculado la incidencia de los distintos tipos de cáncer, encontrado que 22 tipos pueden explicarse por la mala suerte. Otros 9 tipos pueden explicarse por una combinación de mala suerte, herencia y factores ambientales.
Sin embargo, tipos de cáncer como el de próstata y de mama se quedaron fuera de este estudio por falta de datos fiables en la literatura científica sobre tasas de división celular en esos tejidos.
Los tipos de cáncer con mayor incidencia son precisamente los que combinan a peor la mala suerte y los factores ambientales, como en el caso del cáncer de piel (exposición al sol) y de pulmón (tabaco). Así que este estudio dice que se puede añadir aún más riesgo de contraer cáncer si, por ejemplo, se fuma que si no se hace.
Los tipos de cáncer que se deben a la simple mala suerte no pueden ser evitados con hábitos de vida saludables, por lo que estos investigadores sugieren que lo ideal es la detección precoz.
Así que el cáncer no siempre se puede prevenir y en algunos casos simplemente se ha tenido mala suerte. Esto puede ayudar a algunos pacientes a sentir que no es culpa suya.
Cultivo de antebrazo de rata
Consiguen cultivar un antebrazo de rata a partir de células de tal modo que, en teoría, no presente problemas de rechazo al implantarse.
Hay muchas ideas y estilos en las películas de ciencia ficción, incluso si sólo consideramos uno de los aspectos tratados en ellas.
Así por ejemplo, podemos fijarnos en que cuando en Star Wars a Luke Skywalker su padre le apunta una mano con un sable láser. La mano es reemplazada por un sistema biónico. Esta idea de implantar un brazo biónico a los que han sufrido algún tipo de accidente se viene investigando desde hace mucho tiempo con éxito desigual.
Otra posibilidad es crear órganos biológicos en el laboratorio, como ocurre en la película Blade Runner. Cualquier persona con cierta formación que viera esta película en esa época diría que la idea es absurda, pues, en teoría, no se pueden crear órganos sueltos, sino que se crean todos a la vez durante el desarrollo embrionario. Si no hay restricciones éticas y legales podemos crear un replicante que sea en realidad un ser humano modificado genéticamente para tener ciertas características, pero no crear un replicante a base de órganos que vamos uniendo unos a otros.
Sin embargo, un reciente logro nos permite vislumbrar un día en el que a un amputado se le implante un brazo orgánico que funcione como el que tenía y que encima no presente rechazo.
La foto que el amable lector puede ver encima de este texto es justamente una pata de rata que ha sido cultivada en laboratorio, no una pata de rata amputada sin más. Recordemos que las diferencias biológicas entre ratas y humanas son muy pocas, por lo que es posible que esto se pueda hacer con humanos a medio plazo.
Según Harald Ott ( Hospital General de Massachusetts en Boston), aunque, de momento, se han centrado en el cultivo de manos y antebrazo, la técnica se podría usar para obtener extremidades completas en general.
El desafío es que el miembro conseguido sea completamente funcional y esto no parece sencillo.
Aunque muchos amputados reciben un miembro artificial, su función suele ser meramente cosmética y no son funcionales. Cuando se trata de miembros biónicos se tiene cierta funcionalidad, pero los movimientos son muy artificiales y no se tiene un feedback sensorial. Y cuando se implanta una mano, por ejemplo de un donante muerto, el receptor tiene que recibir inmunodepresores de por vida para evitar el rechazo.
Un miembro biológico cultivado en laboratorio a partir de células del amputado puede solucionar todos estos problemas.
La técnica para cultivar este miembro de rata se ha usado previamente para cultivar corazones, pulmones y riñones. Incluso se ha usado ya, con un éxito variado, tejido cultivado de este modo para recrear faringes humanas.
En esta técnica se toma en primer lugar una muestra del órgano que se quiere regenerar de un donante y se trata con detergentes para separar las células del tejido blando. Lo que queda es un andamiaje de colágeno. Esto retiene la arquitectura del órgano original. En el caso del antebrazo de rata esto incluye la estructura de colágeno que soporta los vasos sanguíneos, los tendones, los músculos y los huesos.
En el segundo paso se toman células apropiadas del receptor y se siembra ese andamiaje para que las células lo colonicen en un biorreactor que proporciona nutrientes. Al final se obtiene un nuevo antebrazo que es compatible con el receptor del mismo y que no presentará problemas de rechazo con el sistema inmunitario.
Este caso del antebrazo de rata ha sido mucho más complicado de realizar que los casos anteriores, pues fue necesario suspender el antebrazo en crecimiento de turno y proporcionar riego sanguíneo con nutrientes y oxígeno a su sistema circulatorio. Además, fue necesaria la estimulación eléctrica para saber si era funcional.
Esto implicó empezar con la introducción de células epiteliales en las superficies de las venas y arterias para que estas formaran unos vasos más naturales que fueran más resistentes que el simple colágeno.
Los investigadores introdujeron después una mezcla de células que incluían mioblastomas en las cavidades destinadas a los músculos, células que dieron lugar a esos mismos músculos. También se regeneraron las células de los huesos.
En un plazo de dos a tres semanas el antebrazo de rata había sido reconstruido. La tasa de éxito no es baja, pues este grupo de investigación consiguió recelularizar 50 de los 100 miembros descelularizados.
La cuestión era saber si el miembro podría llegar a ser funcional o no. Así que usaron estímulos eléctricos para activarlo. Pudieron ver que se podía conseguir flexionar los distintos músculos. A partir este éxito decidieron implantar el antebrazo así conseguido a una rata. Comprobaron que la sangre circulaba por el nuevo miembro sin problema, pero no comprobaron si había movimiento en el nuevo miembro o si este sufría rechazo.
Les falta por demostrar que se desarrolla correctamente un sistema nervioso. En personas a las que se les ha transplantado una mano, los nervios del receptor crecen en la mano donante para tomar control del nuevo miembro. Todavía no está claro que esto suceda igualmente en este caso.
El grupo de Ott quiere hacer lo mismo con antebrazos de primates y de momento ya han conseguido descelularizarlos con éxito. También ya han empezado a recelularizarlos con células humanas, al menos el primer paso relativo a los vasos sanguíneos.
Sólo en los EEUU hay 1,5 millones de amputados para los que este tipo de técnica podría ser crucial. Pero, obviamente, se necesitará mucho esfuerzo y años de investigación hasta que esto se pueda usar en humanos con ciertas garantías.
Entre los desafíos está que incluso los pequeños capilares se recelularicen bien y que no haya problemas de coágulos o colapsos. Otro problema es que la mano en particular contiene una red muy compleja de nervios que deben funcionar a la perfección para que la mano sea funcional, de otro modo sólo sería una mano cosmética, aunque biológica.
Si la técnica finalmente funciona habrá que extender la política de donaciones para incluir brazos y piernas. Al fin y al cabo, también se necesita un donante en este caso. Pero, ¿será posible imprimir ese andamiaje de colágeno con una impresora 3D en un futuro no tan lejano?
Nueva terapia prometedora
Consiguen regenerar el corazón infartado de unos ratones gracias a la promoción de su capacidad autorreparadora inducida por sustancias producidas por células madre.
Hay órganos que son fundamentales para supervivencia, como el corazón. Un infarto de corazón puede terminar con la vida de un humano, pero incluso si sobrevive, su corazón no volverá a ser el mismo. La capacidad de regeneración del los tejidos cardiacos es muy escasa. En general el tejido infartado muere y es el resto del corazón el que se encarga de asumir todo el trabajo. Esto viene a cambio de un alto precio: el corazón infartado crece para compensar la pérdida de capacidad de bombeo, mientras que las contracciones son más débiles. Esto hace que suba la posibilidad de morir por esta causa, algo que se da en un 10% de los casos en EEUU.
Todos sabemos de las promesas del uso de células madre en terapias regenerativas, pero no es fácil usar este tipo de células. Debido a su facilidad para convertirse en cualquier tejido, a veces producen tumores formados por células de distinto tipo (teratomas) cuando se usan este tipo de tratamientos.
La inyección de células madre en los corazones infartados no ha tenido el éxito esperado y en algunos casos las consecuencias fueron fatales para el enfermo. Puede que algún día se usen células madre que reparen con éxito y sin riesgos los tejidos infartados de un corazón, pero quizás haya otras alternativas.
Todas las células segregan sustancias para comunicarse con otras células a través de unas vesículas que actúan como módulos de comunicación. Las células madre no son una excepción en este aspecto.
Raj Kishore (Temple University School of Medicine) y su equipo tratan de aprovechar este sistema de comunicación de las células madre para reparar corazones dañados. La idea es que estas vesículas induzcan al corazón a reparase a sí mismo.
Según Kishore se puede aumentar la habilidad del corazón para repararse a sí mismo sin necesidad de las células madre tal cual. Existe esta vía de regeneración del corazón a través del uso de vesículas de células madre.
Estos investigadores están empezando a determinar qué moléculas en particular pueden ser las responsables de la reparación.
En el pasado se creía que las vesículas de las que hablamos formaban parte del sistema de excreción, pero, en realidad, se trata de botellitas con mensaje en forma de sustancias. Sin embargo, no siempre son positivas. Así por ejemplo, este sistema es el que emplea el tumor primario para comunicarse con sus metástasis. Los científicos denominaron a estas vesículas exosomas y descubrieron que casi todas las células los usan.
Kishore y su equipo se plantearon si se podrían usar los exosomas para reparar el corazón dañado y en 2011 publicaron su primer artículo al respecto. Desde entonces el tema se ha convertido en un campo de investigación fértil y hoy en día ya se han publicado 7519 artículos al respecto. Sólo 13 o 14 de estos estudios se centran en el corazón.
La última contribución de este equipo de investigadores es su tercera sobre las aplicaciones de exosomas en tratamientos del corazón. Para realizar este estudio se usó un modelo animal de corazón infartado de ratón. Algunos de estos animales recibieron exosomas de células embrionarias o bien, los de otro grupo, los recibieron de otros tipos de células denominadas fibroblastos. Estos últimos animales hacían de grupo de control.
Los ratones que recibieron los exosomas de las células madre mejoraron mucho su función cardiaca comparados con los que los recibieron de los fibroblastos. El músculo cardiaco sobrevivía al infarto, mostraban menos heridas en sus tejidos y sus células sufrían muy pocos casos de suicidio celular (apoptosis). Además, descubrieron que en este caso la irrigación capilar se desarrollaba alrededor del área dañada, por lo que se mejoraba la circulación y la oxigenación del músculo en ese lugar.
La manera en la que se conseguía esto era a través de las propias células progenitoras cardiacas que, presumiblemente bajo los dictados del mensaje de los exosomas, se reproducían y organizaban para reparar el tejido cardiaco.
Los investigadopres encontraron una abundancia de moléculas regulatorias en forma de microARN en los exosomas denominados miR-294. Cuando los investigadores usaban sólo este tipo de moléculas se conseguían los mismos efectos que cuando se empleaban exosomas completos. Pero, de momento, Kishore no se atreve a asegurar que estas moléculas sean las únicas responsables.
En futuras investigaciones quieren usar la terapia de exosomas y la de microARN para reparar corazones de animales más grandes y de pacientes humanos.
Kishore cree que la mejor manera de regenerar el corazón es aumentar la capacidad de autorreparación que tiene el mismo, de este modo se elimina el riesgo de que aparezcan teratomas y otros problemas.
Descubren un antibiótico muy prometedor
Gracias a la posibilidad de cultivar microbios en el medio natural se ha podido descubrir un nuevo antibiótico: la teixobactina.
Delegar completamente en la industria farmacéutica para que desarrolle los medicamentos que necesita la especie humana es un error. Estas compañía privadas reparten beneficios entre sus accionistas y ejecutivos y no invierten tanto en investigación como deberían.
El resultado es que desde hace ya tiempo no se han sacado al mercado productos efectivos contra las bacterias que se han hecho resistentes a los antibióticos, por lo que han muerto personas por culpa de las infecciones.
Las bacterias, con su rápida sucesión generacional y su capacidad de intercambiar ADN, han evolucionado en los últimos años para hacerse resistentes a los antibióticos. El derroche de estas sustancias, el uso inadecuado que se ha hecho de las mismas y su aplicación masiva al ganado como medida preventiva tienen gran parte de culpa también. Esta resistencia a los antibióticos está causando una crisis de salud a nivel mundial. Las superbacterias infectan a un millón de norteamericanos anualmente. Casi 500.000 casos de tuberculosis multirresistente a los antibióticos se dieron en 2013 en todo el mundo.
Pero, por otro lado, son la prueba palpable de que la evolución es real y que no se detiene, pese a lo que crea algún fundamentalista cristiano.
Por suerte, unos investigadores universitarios de Northeastern University (Boston) han encontrado ahora un nuevo antibiótico que promete solucionar temporal y parcialmente el problema. Podría ser de gran utilidad en el tratamiento de infecciones crónicas causadas por staphylococcus aureus (o MRSA) o para tratar la tuberculosis. Infecciones que ahora tienen un tratamiento complicado. El descubrimiento ha sido publicado en Nature y ocupado titulares en la prensa mundial.
Al parecer la nueva sustancia, a la que se ha llamado teixobactina, elimina algunos gérmenes patógenos sin que estos opongan resistencia alguna.
Muchos antibióticos tienen un origen biológico, empezando por la propia penicilina, pues son el resultado de una guerra evolutiva entre los distintos micoorganismos que hay en la Naturaleza. Pero descubrir estas sustancias no es fácil. El principal problema es que no sabemos como cultivar en el laboratorios el 99% de todas las especies que hay en el ambiente*.
Kim Lewis y Slava Epstein se han pasado años investigando cómo podían resolver este problema del cultivo y tratando de encontrar nuevas fuentes de antibióticos. Afortunadamente encontraron un nuevo sistema de cultivo en el medio natural para bacterias que no se podían cultivar en el laboratorio. Desarrollaron un biochip denominado iChip que puede aislar células individuales y ayudarlas a crecer en su propio medio.
Básicamente consiste en dos membranas de difusión que dejan pasar nutrientes, aire y agua, pero nada más. Hay dos láminas en cada iChip y entre ellas se coloca la muestra que se desea cultivar en lugar de depositarla sobre una placa de Petri. Luego simplemente dejan el iChip en el medio habitual del microorganismo a cultivar y esperan a que crezca la colonia.
Con este chip han conseguido aislar 50.000 cepas bacterianas y descubrir 25 nuevos antibióticos, siendo la teixobactina el último y más interesante de todos ellos. Fue descubierto en un estudio rutinario con este método bajo la cubierta de hierba de un campo en Maine y es producida por el microorganismo Eleftheria terrae.
Según los ensayos realizados no hay aún célula mutante de tuberculosis o de MSRA que sea resistente a la teixobactina. Parece que este compuesto ha evolucionado libre de resistencia hasta el momento. Esto desafía el dogma de que siempre debe de haber alguna bacteria que haya evolucionado para ser resistente a los antibióticos naturales. Además da esperanzas de que la resistencia a este antibiótico tarde en llegar o se dé muy lentamente. Posiblemente no haya un antibiótico irresistible, pero sí algunos que presenten una baja resistencia.
La teixobactina ataca a las bacterias uniéndose a los ácidos grasos de la membrana celular y a la bacteria le es difícil evolucionar para cambiar estos bloques tan fundamentales de su estructura. La mayoría de los antibióticos tienen como blancos las proteínas de la membrana y a la bacteria les es más fácil evolucionar para combatir ese punto débil, pues bastan unas pocas mutaciones que alteren la forma de la proteína para que el antibiótico ya no funcione.
Todavía no se ha ensayado en humanos esta sustancia, pero los ensayos en ratones de laboratorio son prometedores al no presentar toxicidad. Los investigadores esperan desarrollar esta sustancia hasta conseguir pronto un uso médico con ella.
Otro aspecto de este descubrimiento es que nos dice que quizás hay muchas otras sustancias en el medio natural que pueden ser útiles en este aspecto y que todavía están por descubrir. Con iChip estos investigadores pueden “cultivar” el 50% de todos los microorganismos, así que quizás descubran pronto otras sustancias.
Un punto débil de este antibiótico es que no ataca bacterias gram-negativas, pero puede que haya otras sustancias esperando a ser descubiertas que sí lo hagan.
*Recientemente se ha descubierto que gran parte de la culpa la han tenido los investigadores por autoclavar juntos el fosfato y el agar, lo que inhibe el crecimiento de las bacterias
Probiótico adelgazante
Unas bacterias modificadas consiguen mejorar la salud de ratones con dieta rica en grasas.
Los seres humanos somos un ecosistema por nosotros mismos. En nuestros cuerpos habita toda una panoplia de microorganismos, la mayoría de los cuales son beneficiosos. Hay 10 bacterias por cada célula somática de nuestro cuerpo, la mayoría en nuestro aparato digestivo y sobre nuestra piel. Esto es posible porque las bacterias son mucho más pequeñas que nuestras células somáticas.
Así por ejemplo, hay bacterias sobre nuestra piel que se alimentan de hongos. Sin ellas estaríamos mohosos todo el tiempo. Otras son las responsables de nuestro olor corporal.
Pero la mayoría de ellas se encuentran en nuestro tracto digestivo, que forma un rico ecosistema microbiano. Allí muchas nos ayudan a digerir la comida y otras producen gases como el metano. La relación de unas especies respecto a otras depende del tipo de dieta que sigamos. Las especies que habitan en los intestinos de un vegetariano son distintas de las que uno que coma mucha carne.
Se han relacionado los desequilibrios en la flora con la obesidad, la diabetes y las enfermedades cardiovasculares entre otras. La importancia de esta flora bacteriana es tal que se han tratado ciertas enfermedades mediante trasplante de heces para así restaurar una flora sana.
Un aspecto en el que también participan las bacterias es en la obesidad. Así por ejemplo, ya hay una bacteria que produce un componente terapéutico que combate la ganancia de peso, la resistencia a la insulina y otros efectos causados por una dieta rica en grasas. Al menos así ha sido demostrado para ratones por investigadores de Vanderbilt University.
Obviamente es pronto para aventurar que lo mismo se puede aplicar al ser humano, pero esta meta de tomar un probiótico a modo de un yogurt que mejore nuestra salud es algo sobre lo que se investiga desde hace tiempo.
En este caso de los ratones se ha conseguido evitar los efectos negativos de la obesidad incluso cuando la dieta es rica en grasas. Algunos estudios sugieren que seria posible manipular bacterias de la flora humana para que proporcionaran los mismos beneficios y así combatir la obesidad y otras enfermedades crónicas.
Para empezar con este estudio se usó E. coli Nissle 1917, que ha sido usada como probiótico para tratar la diarrea desde hace casi 100 años. Entonces modificaron esta bacteria para que produjera un lípido denominado NAPE que es normalmente sintetizado por el intestino delgado en respuesta a la alimentación. Esta sustancia es transformada rápidamente en NAE, compuesto que reduce la ingesta de comida y la ganancia de peso. En algunos estudios se ha sugerido que la producción de NAPE puede ser menor en individuos con dietas altas en grasas.
Así que administraron estas bacterias modificadas a ratones en dieta alta en grasas para comprobar su efecto. Vieron que esto reducía fuertemente la ingesta de comida, la grasa corporal, la resistencia a la insulina y la grasa del hígado comparado con ratones de control a los que no se administró la bacteria.
El efecto persistía durante al menos dos semanas. Los beneficios se notaron incluso 12 semanas después de haber eliminado la bacteria. No encontraron bacterias activas al cabo de seis de semanas del tratamiento.
El experimento es una prueba de concepto, pues desean que el efecto se prolongue más allá de lo logrado. La meta de este grupo de investigadores es conseguir un efecto permanente con una sola administración.
Ahora mismo estos investigadores trabajan en algún método que permita superar la legislación sobre las terapias que involucran bacterias vivas. Esperan conseguir bloquear algunos genes que permitan a la bacteria vivir fuera del intestino y así evitar la contaminación del medio.
Posible terapia de mejora cognitiva en la vejez
La presencia de ciertos factores en la sangre podría mejorar las capacidades cognitivas de ancianos con demencia.
Cuando echamos la vista atrás nos apena la vida de dolor y sufrimiento que tuvieron que padecer nuestros antepasados. Además de perder casi todos los dientes o no tener anestesia morían de cualquier infección inoportuna.
Dentro de un tiempo, cuando no estemos los que vivimos ahora y si no nos hemos autodestruido antes en un colapso ecológico total, los humanos del futuro echarán la vista atrás y pensarán en lo pobrecitos que éramos, en cómo no podíamos curar el cáncer en todas las ocasiones o en lo pronto que moríamos con nuestras capacidades mentales mermadas y nuestros cuerpos deformados y doloridos. Quizás incluso haya algo parecido a la inmortalidad y se puedan vivir varios siglos sin problemas de salud.
Las bases de ese posible futuro se están poniendo ahora en la investigación sobre alargamiento de la vida, un tema que hemos visto varias veces en NeoFronteras. Vamos a ver dos resultados recientes.
Se acaba de descubrir que cuando está presente la variante KL-VS del gen de longevidad KLOTHO (nombre inspirado en una diosa griega) las personas portadoras tienden a vivir más, a tener mejores habilidades mentales. Además aprenden y tienen buena memoria independientemente de la edad, sexo o de otros factores de riesgo como la predisposición genética al Alzheimer. Esto demuestra la importancia de los genes en el envejecimiento.
En experimentos de laboratorio se había visto que el aumento de los niveles de esta variante produce ratones más listos, posiblemente gracias a un aumento de la fuerza de las conexiones neuronales.
La idea es poder obtener factores que mejoren las capacidades cerebrales a partir de la investigación sobre este gen que palien los problemas que tienen las personas que padecen Alzheimer y otras demencias. Estos casos de demencia se doblan cada 20 años en el mundo debido a que la vida humana se prolonga más en 2012 se dieron 35,6 millones de casos, pero se esperan 115,4 en 2050.
Los investigadores pusieron a prueba a 700 personas voluntarias en diversos tests sobre memoria, aprendizaje atención, etc. Comprobaron que la presencia de una copia de esta variante del gen era determinante a la hora de conservar las capacidades cognitivas. Esto era mejor en ese aspecto que tener dos copias del gen.
Se ha podido medir que la proteína klotho expresada por el gen KLOTHO es más abundante en el torrente sanguíneo si la variedad KL-VS está presente. La síntesis de esta proteína se da en diversos órganos del cuerpo y luego se distribuye por el torrente sanguíneo.
Se especula que quizás se pudiera usar directamente la proteína klotho en su variante KL-VS en pacientes con demencia. Los experimentos en modelo animal parecen prometedores.
Otro estudio reciente dice que la transfusión de sangre de ratones jóvenes a ratones viejos mejora las capacidades cognitivas de los segundos. Si lo mismo se diera en humanos se podrían determinar los factores responsables y paliar los casos de demencias senil de diverso tipo.
Para realizar el estudio los investigadores compararon las habilidades espaciales y de orientación de ratones viejos antes y después de recibir la transfusión de plasma (sin glóbulos rojos) de ratones jóvenes, junto a la referencia del grupo de control que no recibía transfusión. Esto demostraría que al menos algunos de los problemas en ciertas funciones mentales podrían ser resueltos con ciertos factores contenidos en la sangre cuya presencia disminuye con la edad.
En 2011 ya se había demostrado que este tipo de transfusiones mejoraba la producción de neuronas en cerebros de los ratones receptores, en especial en el hipocampo, que es una parte clave a la hora de formar recuerdos. Pero en ese estudio anterior no se midió el efecto sobre el comportamiento de los ratones de esta terapia.
El hipocampo es una región cerebral delicada que suele sufrir los problemas del envejecimiento. El hipocampo de los ratones viejos tratados con esta terapia poseía diferencias anatómicas significativas respecto a los no tratados y se parecía al de los jóvenes.
Todos estos beneficios anatómicos y cognitivos desaparecían cuando se sometía al plasma a alta temperatura antes de las transfusión, lo que desnaturalizaba todas las proteínas y conservaba otros compuestos. Esto implica que los factores implicados en estas mejoras deben de ser proteínas, pero no se sabe cuáles.
De momento no se sabe si este tipo de terapia de transfusión de plasma es extrapolable a humanos, pero este grupo de investigadores intenta busca intensamente las proteínas responsables de todos modos.
Primeros resultados publicados de Rosetta
Se publican los primeros resultados de la misión Rosetta al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Entre los resultados está el haber encontrado compuestos orgánicos que no han sido antes hallados en un cometa.
Ya empiezan a publicarse los primeros resultados interesantes de la misión de la Esa Rosetta.
Sobre el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko se han encontrado moléculas orgánicas precursoras de biomoléculas nunca encontradas en un cometa, así como otras de este tipo que sí se habían encontrado anteriormente en este tipo de cuerpos. Fueron halladas por el módulo Philae sobre la superficie de este cometa.
Estas moléculas forman agregados en lugar de estar dispersas por todo el hielo que forma el cometa. El hallazgo ha sido publicado en un conjunto de 8 artículos en la revista Science.
Como todos sabemos, el aterrizaje de Philae sobre el cometa fue un tanto accidentado y necesito de dos rebotes para que finalmente el módulo quedara encajado entre unas rocas. Pero esto permitió tomar varias muestras distintas de los tres lugares que visitó, lo que supuso una fuente extra de información.
Los registros fueron realizados por el experimento COSAC, que examinó las partículas que entraban pasivamente en él, posiblemente procedentes de la nube de polvo levantada al rebotar sobre la superficie.
Se identificaron 16 compuestos divididos en 6 clases (alcoholes, carbonilos, aminas, nitrilos, amidas e isocianatos). De todos estos, 4 fueron detectados por primera vez en un cometa: metil isoacianato, acetona, propialdehído y acetamida.
Estas sustancias son precursoras de moléculas importantes para la vida como azúcares, aminoácidos, bases de ADN, etc. Pero la presencia de estas otras moléculas más complejas no ha podido ser confirmada de manera no ambigua todavía en este primer análisis.
Todos estos compuestos proporcionan, además, pistas sobre la composición global del cometa y de la nube interestelar a partir de la que se formó. Nube que también terminó formando el Sistema Solar.
Pero conviene apuntar que la presencia de estos compuestos no es indicativo de que haya vida o que hayan sido generados por proceso biológicos.
Las cámaras del experimento CIVA revelan que el terreno que rodea a Philae está dominado por granos oscuros que posiblemente son ricos en compuestos orgánicos. Como el material cometario ha sido poco alterado desde el comienzo del Sistema Solar, esto sugiere que los compuestos orgánicos ya se aglomeraban en forma de granos antes de la formación de nuestro sistema. Se ha especulado que la introducción de estos granos en los océanos terrestre primitivos pudo haber facilitado la aparición de vida.
Aunque COSAC ha detectado compuestos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, no ha detectado compuestos orgánicos en los que intervenga azufre, algo contradictorio a los datos obtenidos por ROSINA, que está a bordo del orbitador. Esto sugiere que la composición superficial puede variar según el área considerada.
También se ha podido determinar que las propiedades mecánicas y estructurales de la superficie del cometa varían según el área considerada. Esto se ha podido calcular gracias a los rebotes sufridos por Philae y también ayudará a diseñar futuras misiones.
El paisaje captado por esta misión ha permitido a los científicos implicados llegar a la conclusión de que su superficie está determinada fundamentalmente por la erosión, con signos de que el viento (fruto de la sublimación del hielo) erosiona la superficie en unos puntos y hay deposición en otros lugares.
La superficie en la que se encuentra Philae está a temperaturas entre 90 y 130 kelvin y el suelo está cubierto por una capa compacta microporosa de hielo y polvo con una porososidad entre el 30 y el 65%.
Sin embargo, el interior del cometa parece ser más homogéneo que lo predicho por los modelos. El experimento CORSET, que hizo una radiografía con ondas de radio del núcleo del cometa, indica que el lóbulo menor de 67P/Churyumov-Gerasimenko no contiene estructuras mayores a unas pocas decenas de metros. Pero se confirma una porosidad de entre el 75% y el 85%. Además, la relación polvo/hielo se estima entre 0,4 y 0,6.
Recientemente se ha establecido esporádicamente la comunicación entre el orbitador Rosetta y Philae. Esto se debe a que la cercanía del cometa al Sol ha permitido el calentamiento de las baterías de Philae y su recarga con los paneles solares que hasta ahora estaban casi permanentemente en la sombra.
Si finalmente se restablece la comunicación de un modo más permanente, quizás que se puedan realizar más experimentos sobre la superficie, sobre todo ahora que el cometa empieza a estar más activo.
Un sistema rocoso cercano
Descubren un sistema planetaria que está a sólo 21 años luz de distancia a nosotros que contiene tres planetas rocosos, pero no en la zona habitable.
Astrónomos de la Universidad de Ginebra han conseguido descubrir tres planetas alrededor de una estrella situada a sólo 21 años luz de la Tierra en la zona del cielo conocida como Casiopea.
El sistema denominado HD219134 alberga un planeta gaseoso exterior y tres supertierras interiores, una de las cuales pasa por delante del disco de su estrella según nuestra perspectiva (tránsito). La supertierra que transita tiene una densidad similar a la Tierra por lo que sería un planeta rocoso y no un minineptuno. Es el planeta más cercano conocido que efectúa tránsito.
Esta disposición de planetas recuerda la de nuestro Sistema Solar. Sin embargo, las supertierras están demasiado cerca del su sol y no pueden tener vida por las altas temperaturas.
Debido a la escasa distancia a la que están de nosotros se espera que se pueda saber la composición atmosférica de estos cuerpos y junto a su densidad y otros parámetros se podrán obtener buenos datos. Gracias a esto el sistema puede ser un buen test para poner a prueba los modelos de formación planetaria. Los astrónomos ya sueñan con tomar imágenes directas de estos planetas.
Los planetas fueron descubiertos por el método de velocidad radial gracias el espectrómetro HARPS-N, que es capaz de medir el efecto Doppler con mucha precisión. Este instrumento se encuentra instalado junto al telescopio Galile del Observatorio Roque de los muchachos en la isla de la Palma (Islas Canarias)
La estrella es de magnitud 5 y de clase espectral K, es decir una estrella naranja un poco más fría que el Sol. Se puede ver a simple vista al lado de una un los brazos de la W de Casiopea.
La confirmación del planeta que transita, que sólo necesita 3 días para completar una órbita, fue confirmada con el telescopio espacial Spitzer, pues se sospechaba que este tránsito se pudiera dar. Esto permitió además averiguar su tamaño (1,6 veces el diámetro terrestre), que junto a la masa (4,5 veces la de la Tierra) averiguada por velocidad radial da una densidad similar a la terrestre, lo que sugiere una composición similar.
La otra supertierra pesa 2,7 veces lo que la Tierra y tarda 6,8 días en completar su órbita. El tercer planeta pesa 8,7 veces masas terrestres y su año dura 46,8 días.
Si las órbitas son coplanares es posible que estos otros dos planetas también transiten. El futuro telescopio CHEOPS de la ESA podrá realizar este tipo de observaciones de tránsito en el futuro.
El cuarto planeta es un gigante gaseoso a 2,1 UA y con una órbita de 3 años.
Debido a la cercanía de este sistema será posible que el telescopio James Webb tomar espectros de estos planetas con facilidad y se sepa su composición atmosférica. Incluso se podrán obtener imágenes de estos planetas con la próxima generación de telescopios gigantes desde el suelo.
