¿Vida sintética?

Nace la vida artificial

Titulares así acompañaban hace ya un año la noticia de la creación del primer genoma sintético a cargo del equipo de investigación de Craig Venter, conocido también por su papel en el proyecto de secuenciación del genoma humano, concretamente como cabecilla del consorcio privado, que tenía intención de patentar la secuencia para lucrarse de su uso. Pero bueno, dejando a un lado a Venter, ¿crearon vida artificial? No exactamente.

A día de hoy, y dejando en la frontera el tema de los virus, todo organismo vivo está compuesto por células. La célula es la unidad mínima de vida independiente y con capacidad para autoreproducirse. Que conozcamos.

Nosotros somos organismos multicelulares, pero existen otros, como las bacterias que son unicelulares, es decir, una bacteria es una única célula.

De la misma manera que el cuerpo tiene diferentes partes y compartimentos, cada uno con sus componentes y funciones, una célula es similar pero en menor escala. Uno de los compartimentos principales de la célula es el núcleo, ya que en él está la información (ADN) necesaria para mantener la célula funcionando y para fabricar nuevas. La célula que "vemos" (con su forma, sus funciones, su capacidad de moverse o no, etc) es un reflejo de lo que está codificado en su ADN, en su genoma. Pero el genoma de por si solo no se considera vida, aunque sea imprescindible para que ésta exista. 

Lo que el equipo de Venter consiguió fue reproducir de forma artificial el genoma entero de una bacteria, habiendo previamente introducido tooooda la información en un ordenador, y siendo éste quien dictaba la síntesis. Pero una vez lo tuvieron sintetizado hubo que introducirlo en una bacteria (a la que le habían quitado su genoma original para introducir el artificial) para que realmente se pudiera considerar que el experimento había sido un éxito, ya que si esa bacteria era capaz de vivir con un genoma artificial quería decir que durante la síntesis por ordenador no se habían olvidado de añadir ningún elemento importante.

Si había diferencias entre el genoma original y el artificial (por ejemplo, el segundo  expresara además para una proteína azul), aunque en un principio todas las partes de la célula fuesen producto del genoma original, a medida que el artificial se fuera activando y expresando, la célula cambiaría ligeramente su forma o su contenido (por ejemplo, empezaríamos a ver proteínas azules que irían sustituyendo a las que aún quedasen fruto del genoma anterior).

Es un matiz, pero es importante. No crearon vida artificial, sino que crearon una macromolécula artificial ESENCIAL para la vida.

Es posible que nunca antes se hubiera sintetizado un genoma entero, pero sí partes, de manera que algunas de las técnicas que ellos usaron no fueron genuinas, pero sí lo fue el proceso en conjunto.

Es un avance importante, un pasito más que nos acerca a la cuestión de qué es la vida porque sin duda, que ésta pueda llegar a ser creada de cero algún día en un laboratorio obliga a replantearse algunas de las bases sobre las que estamos sentados ahora. Si vida y máquina se van fundiendo, ¿dónde está el límite? 

Bacteria artificial, por Casandra

Defendiendo el cuerpo (II)

Existen numerosos movimientos que se oponen a la vacunación. Este rechazo puede deberse a motivos religiosos (y en ese caso, poco hay que discutir aquí) o éticos, por considerar que la vacunación obligatoria como una intromisión del gobierno en una cuestión que debería ser de elección personal, como expresión de libertad individual. Existen otras personas, la mayoría, que se muestran preocupadas por la seguridad o eficacia de las vacunas. O por la verdadera necesidad de éstas.

Aquí mis comentarios.

De su obligatoriedad:

Sobre la obligación de vacunarse, según lo que he podido traducir -y que me corrija quien sepa más de leyes que yo- de la Ley 14/1986, de 25 de abril, General de Sanidad, "las vacunas contra la viruela, la difteria y contra infecciones tíficas podrán ser declaradas obligatorias por el gobierno cuando, por la existencia de casos repetidos de estas enfermedades o por el estado epidémico del momento o previsible, se juzgue conveniente. En todas las demás infecciones en que existan medios de vacunación de reconocida eficacia total o parcial y en que esta no constituya peligro alguno, podrán ser recomendados y, en su caso, impuestos por las autoridades sanitarias". Es difícil delimitar eso de "no constituir peligro alguno", ¿peligro si implica riesgo de muerte?¿o cosas menos severas ya valen?

En otro punto de la ley (artículo 10.9) indica en qué casos podemos vernos privados de nuestro derecho a negarnos al tratamiento. De ésto deduzco que salvo casos excepcionales o de epidemias inminentes, uno puede negarse a ser vacunado o a vacunar a sus hijos, sin que vaya en contra de la ley ni de sus derechos.

De su composición:

Sí que podemos conocer la composición de las vacunas (ejemplo). El prospecto es tan detallado como el de cualquier otro fármaco. Y a pesar del argumento de muchos detractores de la presencia de mercurio en la composición, de los prospectos que he revisado ninguno contenía, aunque sí reconocían el uso de aluminio como adjuvante pero parece que no hay datos que demuestren su toxicidad. Si no reunimos los conocimientos necesarios para evaluar por nosotros mismos si la dosis y composición son adecuadas -lo que es habitual-, no queda más que confiar del mismo modo que confiamos en la composición de la aspirina. E incluso si tuviéramos ciertos conocimientos, si no disponemos de las herramientas para verificar de forma directa (en un laboratorio) la información que nos dan, continuaríamos fiándonos de lo que nos dicen, aunque en un nivel de conocimiento mayor. 

De su eficacia y seguridad:

Existen vacunas a las que los años de uso "avalan" su eficacia e inocuidad. Pero cada día aparecen nuevas vacunas y nuevas tecnologías. Que las veteranas no conlleven riesgos mayores no nos permite abrazar ciegamente a las nuevas. Aunque es verdad que las metodologías para testar la calidad y seguridad de las vacunas han ido desarrollándose a la par que éstas, y actualmente disponemos de pruebas capaces de detectar riesgos potenciales con una sensibilidad imposible hace unos años. Estas nuevas técnicas han detectado algunos contaminantes de vacunas que suscitan preocupaciones teóricas en relación con su inocuidad, pero parece que su presencia entraña menos peligro que el hecho de dejar de administrar la vacuna. No creo que ni los propios fabricantes hayan afirmado que sus vacunas sean perfectas. Las vacunas no son perfectas, ni las personas vacunadas están exentas de enfermar. Generalmente se escoge la vacuna con mayor espectro de acción y menor número de efectos secundarios. Pero como en el resto de medicamentos esto puede variar de paciente a paciente.

De su efectividad:

Las vacunas suelen ir dirigidas a enfermedades infecciosas y tienen, por eso, una inmunización doble. Por un lado disminuimos la probabilidad de contagiarnos nosotros al tener las defensas mejor preparadas y por otro lado estar rodeado de gente vacunada dificulta la presencia del agente infeccioso en nuestro entorno. Es lo que se conoce como la inmunización de grupo y que según opinan los más favorables a las vacunas es lo que mantiene protegidos a los bebes que aún no están en edad de ser vacunados y lo que baja todavía más la incidencia entre el resto de la población. Además, el que una enfermedad tenga una presencia nula en un país no implica que no esté presente en otra región del planeta, y que el patógeno pueda desplazarse de un país a otro a través, por ejemplo, del turismo. Por eso hay vacunas que aún se suministran aunque no se registren casos en ese país. 

De su necesidad:

Muchos provacunas recurren al argumento de la disminución de la tasa de mortalidad paralela a la aparición de las vacunas. Es verdad que a la vez hubo una mejora de las condiciones higiénico-sanitarias que ayudó mucho, mucho, en esto. Pero para aquellos en contra, hay que reconocer que existen enfermedades que sólo mejorando dichas condiciones no hubiese sido posible erradicar, como la polio.

Y no soy la primera en indicar que no todas las enfermedades (y sus respectivas vacunas) pueden ponerse en el mismo saco. Existen enfermedades con una severidad y una letalidad tales, que los posibles efectos secundarios que conlleve vacunarse aún no hacen decantar la balanza hacia el "no". Por ejemplo, en el caso del tétanos. Creo que la severidad de la poliomielitis o del tétanos frente a la de un sarampión o una alergia no son comparables. Luego entra en juego una decisión más personal sobre si es necesario que "pasemos" por el sarampión cuando podemos vacunarnos directamente. 

Pero la "vacunitis" tampoco es buena y sin ponernos conspiranoicos no hay que olvidar que detrás de la Salud también hay empresas y, mejor llevado o no, existe un conflicto de intereses entre farmacéutica-médico-paciente. Estar totalmente sanos no es lo más rentable para las tres partes. Y si con los problemas serios no se puede jugar, cada vez hay más medicamentos que satisfacen necesidades creadas, "enfermedades" poco serias dirigidas a sanos enfermos (otra versión de hipocondría). Y, ¿quién dice que las vacunas no entren dentro de este terreno pronto?

En algún informe del Global Advisory Committee on Vaccine Safety, entidad de la OMS que monitoriza la seguridad de las vacunas durante las fases clínicas y posteriores hay descritos algunos estudios que fueron llevados a cabo con fondos de Merck y GSK, gigantes y omnipresentes farmacéuticas. Generalmente sirven de refuerzo para otros estudios, pero ahí están. Y los avala la OMS. Y la OMS avala casi todo lo demás en temas sanitarios. Así que o no nos fiamos de nada (ni de aspirinas ni de vacunas) o la opción mas razonable es que sin volvernos locos, guardemos el ojo crítico, el lugar a la duda y el sentido común. 

Vacunas, por Casandra

Defendiendo el cuerpo (I)

Imaginaos una casa en la que viven 150 personas con sus zapatos, libros, comida, su habitación, en definitiva, sus cosas. Trabajan, entran y salen de casa, hacen la compra, etc. Imaginaos que unas pocas, 3 o 4, se dedican las 24h del día a comprobar que todo lo que hay en casa pertenece a uno de estos 150 miembros, que ningún objeto ni persona se ha colado -y hay muchos que lo intentan-. Solo con echar un ojo a lo que tenemos en la habitación, parece una tarea muy compleja llevar a cabo un inventario de todo lo que nos pertenece.

Esto sirve de contexto para introducir el sistema inmunitario, que de forma simplificada, se encarga de mantenernos protegidos frente a agentes externos causantes de desajustes, de enfermedades (Mercè Martí, tus clases no fueron en vano pero aquí hay que abreviar). 

El sistema inmunitario se compone de varios tipos celulares (linfocitos, neutrófilos...), cada uno con sub-funciones específicas, pero en general, son células que van sondeando nuestro cuerpo, "tocándolo" todo para comprobar que está en orden y les es familiar. Cuando un elemento externo (por ejemplo un virus, una bacteria que no pertenece a nuestra flora o una toxina; en general "patógenos") entra en el cuerpo, estas células reconocen su superficie, las proteínas, azucares y lípidos que la componen y detectan que ésto, aquí, no debería estar. 

A partir de aquí una cascada de señales se activa para (1) bloquear el elemento extraño para que no se propague por el cuerpo, (2) inactivarlo o degradarlo y (3) introducirlo en su "base de datos" para que si alguna vez vuelve a entrar, el sistema lo detecte más rápido y pueda actuar de forma efectiva ya que, a menudo, en el primer contacto con el patógeno el sistema inmune tarda un poco en prepararse, en llamar refuerzos. Tienen que avisar a otras células, pero les tienen que especificar contra qué atacar, no sea que lo hagan a diestro y siniestro. Si así fuera, atacarían también al propio cuerpo. Una desregulación similar es la que sucede en las enfermedades autoinmunes, como el lupus, cuando el cuerpo se ataca a sí mismo.

Y aquí entran las vacunas. Su función es poner en contacto al cuerpo por primera vez y de forma controlada con el patógeno. El tiempo que tarde el cuerpo en responder es crítico para dar una respuesta efectiva. Si el sistema inmune registra el patógeno y se prepara con la vacuna, en una eventual infección real el tiempo de reacción será mínimo y aumentará la probabilidad de hacerle frente sin que nos cause enfermedad o la muerte. 

Para controlar que el contenido de la vacuna no provoca la enfermedad hay diferentes aproximaciones. Una de ellas es usar vacunas inactivadas, que tienen el virus o la bacteria causante de una enfermedad, pero han sufrido un tratamiento químico o de calor que los ha matado o los ha dejado en un estado incapaz de infectar por sí solos. Siguen siendo útiles porque como el sistema inmune reconoce la "carcasa" de éstos patógenos, aunque se los demos inactivados la capa exterior está, y se activa la respuesta de todos modos. Como lo que añadimos no tiene capacidad de reproducirse, al cuerpo le resultará más sencillo combatirlo, y se preparará para una próxima infección.

Podemos tener también vacunas atenuadas cuando el patógeno está activo pero ha sido cultivado en el laboratorio para eliminar los genes que hacen falta para infectar pero no los genes necesarios para despertar la respuesta inmune.

En casos como el tétanos, donde la enfermedad la provoca una neurotoxina fabricada por una bacteria y no la bacteria en sí, se pueden hacer vacunas que contengan la neurotoxina en una forma parcial para que no sea nociva pero llame la atención al sistema inmune. O si sabemos cuales son las proteínas o los azúcares de la superficie del patógeno (de su carcasa) que son reconocidas, podemos hacer una vacuna que tenga sólo esos elementos pero que no tenga el virus o la bacteria enteros. 

A esta amplia variedad de vacunas se le están sumando otras nuevas más complejas que se basan en el uso de ADN y que tratan de aplicarse a aquellos casos en los que otras vacunas no han demostrado ser suficientemente efectivas: complejos procesos de infección, enfermedades autoinmunes,  terapias contra el cáncer (en el fondo, podemos ver las células cancerígenas como patógenas, que no deberían estar).

Me gustaría compartir con vosotros, hasta donde alcanzo, por qué las vacunas despiertan a menudo tanta polémica. A falta de tener la respuesta universal y definitiva, daros algún recurso y despertar vuestra curiosidad por saber qué pasa con algo tan cotidiano como polémico.
En el próximo post.

El sistema inmune por Albert Barillé, por Casandra

De cromosomas y hermanos

Nuestro ADN se organiza en cromosomas (cr). En el núcleo de una célula encontraremos 46 cr. organizados en 23 pares; uno del par tiene origen materno, el otro, paterno. El par 23 (XX o XY) determina el sexo. Los cr. X e Y no se parecen entre ellos, y los genes que contienen son distintos pero los 22 pares restantes son homólogos, es decir, que el cr. 2 materno tiene los mismos genes que el 2 paterno -con ligeras variaciones-. Una célula así, con dos copias de cada cr., se llama diploide o 2N -lo normal que nos encontraremos por el cuerpo-. 
Cuando una de estas células va a dividirse hace una copia de todos sus cr. (por un momento es 4N) para que al dividirse, las dos células hijas sean 2N igual que la original. 
Este proceso se llama mitosis.

La cosa es más compleja cuando hablamos de gametos (óvulos y espermatozoides). Durante la fecundación los gametos se fusionan. Si fueran 2N, al fusionarse tendríamos una célula 4N (4 copias de cada cr.). Para evitarlo el gameto hace dos divisiones seguidas antes de fusionarse con otro: un gameto 2N hace una copia de sus cr. (4N), se divide, da dos gametos 2N que vuelven a dividirse obteniendo en total 4 gametos 1N. Éstos, que serán óvulos o espermatozoides, al fusionarse darán un embrión 2N que tras muchas mitosis formará un organismo completo. 
Este proceso de dos divisiones seguidas se llama meiosis.

A cada gameto le tocó una combinación concreta y aleatoria de cr. de la madre y del padre, por ej: el gameto #1 tiene los cr. 1, 3, 8, 12, 17 maternos y el resto paternos, el #2 tiene el 2, 5, 6, 9, 10 maternos y el resto paternos, etc. Esta combinación sumada a la que traiga el otro gameto con el que se va a fusionar da como resultado un conjunto de cr. únicos para cada individuo. 
Si los pares de cr. fueran 100% iguales no tendría importancia, pero cada uno arrastra mutaciones y cambios que hacen únicos nuestros cr. y que no dé igual el origen.

Para aumentar más la variabilidad, cada par de cr. se solapa e intercambia trocitos de ADN con su homólogo. Así, no sólo hablaremos de combinación de cr. paternos y maternos sinó que además, en un gameto, el cr. 1 paterno habrá intercambiado un 3% de uno de sus extremos con el cr. 1 materno y el cr. 2, 3, ... lo mismo. En otro gameto el cr. 1 no habrá intercambiado nada y en otro gameto, un 15%. Si nos imaginamos los cr. maternos azules y los paternos amarillos, cada gameto tendrá no solo cr. amarillos y cr. azules, también cr. amarillos con trocitos azules y viceversa.

Por eso, por muchos hermanos que tengamos, siempre que sean fecundaciones distintas, nunca serán iguales.

Un hecho curioso se da cuando se fecundan a la vez dos ovulos con dos espermatozoides y en lugar de dar gemelos divitelinos (no idénticos), los embriones se fusionan por error. No se fusionan sus células, pero se agrupan y en vez de dar dos individuos dan uno. Como venían de dos fecundaciones, tendremos dos ADNs distintos. Tendremos una quimera.

Al hacer una prueba de ADN con muestras de diferentes partes del cuerpo de alguien con quimerismo es posible que obtengamos resultados diferentes, como si analizáramos el ADN de dos hermanos. Este fenómeno a dado pie a más de un capítulo de serie policiaca en la que el asesino queda absuelto tras analizar su ADN y se busca un posible hermano en paradero desconocido como autor del crimen.

Intercambio de ADN entre dos cromosomas homólogos casi idénticos,
por Casandra

DNI de la salud

Sacar un fármaco al mercado no es fácil. Hay requisitos de seguridad y eficacia, ensayos clínicos, etc. Aún así, una vez a la venta la respuesta no es siempre la esperada y se dan reacciones adversas o inesperadas. Ajustar la dosis o cambiar de medicamento supone un gasto elevado de tiempo, dinero y salud.

El del fármaco es un camino complejo. Se asimila y distribuye por el cuerpo, es metabolizado por distintas enzimas e interactúa con otras tantas proteínas más hasta que se excreta o acumula. Por esta complejidad, pacientes con perfil similar (edad, peso) no siempre responden igual a una misma dosis. Puede pasar que tanto la proteína diana de ese fármaco como las que intervienen en su degradación sean más o menos activas o efectivas. Esta variabilidad puede venir por cambios sutiles en metilaciones del gen, en el número de copias (CNVs) o en mutaciones puntuales (SNPs) que afecten la estabilidad, estructura o funcionamiento de la proteína. Esta información no nos la da el peso y edad del paciente.

Realizar análisis genéticos puede dar información para asociar variaciones en el ADN con capacidad de respuesta a un medicamento, permitiendo ajustar la dosis individual para maximizar la eficacia. A esta asociación de genética y farmacología se la conoce como farmacogenética, una página más de la medicina personalizada. 

La medicina está dejando de ser una ciencia que cura para ser una que garantice siempre la salud, se adelante a la enfermedad y la prevenga. En este aspecto la genética tiene mucho que decir, aunque no siempre sepamos qué dice. Se conocen miles de mutaciones asociadas a enfermedades, que predisponen con un % de susceptibilidad variable. Idealmente, si sabemos que tenemos una alteración que nos hace más susceptibles a sufrir Alzheimer debería ayudar en la decisión del tratamiento y en los hábitos de vida. Pero estamos hablando de probabilidades, estadística. ¿Sabe el médico como interpretar mi 35% de susceptibilidad a padecer Alzheimer? A lo mejor la predisposición se queda en eso, y la enfermedad no llega a manifestarse. 

Además, estamos hablando de secuenciar el genoma del paciente y buscar mutaciones en su secuencia, pero ¿qué hay del resto de marcadores? Cada vez más se validan nuevos marcadores basados tanto en la secuencia como en la estructura del ADN, en los niveles de determinadas proteínas metabólicas, hábitos de vida, etc. Toda una base de datos de información sanitaria personal que hay que decidir si descubrir, si conocer, si compartir. 

La posibilidad de tener todas las estadísticas relativas a nuestra salud, nuestros temores en forma de patologías acompañados de % de riesgo, esperanza de vida y propensiones a, todo a un clic en nuestro móvil, no parece siempre deseable.

Dejando de un lado el dinero que nos costaría, ¿Queremos que nos lean así la mano?

Medicina individualizada, por Casandra

Pioneras verdes

Aunque cuando nos falta el aire pedimos oxígeno, el 79% del aire que respiramos es nitrógeno atmosférico (N2). Tanto el oxígeno como el nitrógeno son esenciales para la vida, pero así como el oxígeno atmosférico lo podemos asimilar y utilizar, no sucede lo mismo con el nitrógeno. El nitrógeno es imprescindible para fabricar proteínas, ácidos nucleicos y otros compuestos del organismo pero en la forma en la que se encuentra no nos sirve, no es asimilable. Ni para nosotros ni para las plantas. 

La razón es que para captar el N2 atmosférico se necesita una maquinaria muy sensible al oxígeno. Si hay oxígeno en el interior celular, se bloquea. Las células de nuestro organismo están en contacto con el oxígeno, por lo que no tenemos esta maquinaria captadora de N2.

Las plantas llevan a cabo la fotosíntesis, proceso por el que consiguen azúcares y otros carbohidratos a partir de CO2, agua y luz. También obtienen oxígeno, necesario para organismos como nosotros que lo utilizamos durante la respiración. Por tanto, las células de la planta tampoco pueden contener esta maquinara captadora de N2. 

¿Cómo puede ser que algo tan esencial, evolutivamente no lo tengamos más accesible? No lo sé. Nosotros obtenemos el nitrógeno necesario a través de la dieta, principalmente en forma de proteínas. 

Las plantas en cambio dependen del nitrógeno del suelo. En él habitan unas bacterias capaces de captar el N2 de la atmósfera y transformarlo en un compuesto asimilable para la planta. Estas bacterias a veces son de vida libre y otras están estrechamente ligadas a la planta, en una relación de dependencia total la una de la otra. En simbiosis. La subsistencia de las de vida libre depende de encontrar nutrientes en el suelo para obtener la energía para llevar a cabo la captación (llamada fijación del N2). En cambio, las que están en simbiosis con las raíces de la planta reciben de ésta hidratos de carbono a cambio de que la bacteria aporte nitrógeno asimilable. Cada uno da al otro lo que le sobra. Para la planta es sencillo obtener azúcares a través de la fotosíntesis. Para la bacteria es sencillo fijar el N2 atmosférico, pero ambas lo tendrían difícil para llevar a cabo los dos procesos. 

Una vez la planta lo recibe y sintetiza proteínas, ácidos nucleicos, etc, el nitrógeno entra en la cadena trófica a través de herbívoros, luego carnívoros, etc.

Dentro de este contexto existe un grupo de bacterias especiales conocidas como cianobacterias. Fueron las precursoras de las plantas y tuvieron un papel clave en la evolución ya que se piensa que fueron quienes inundaron la atmósfera de oxígeno hace 2.500 millones de años gracias a su pionera capacidad de obtener energía (y oxígeno) a partir de CO2, agua y luz. Es decir, hacer la fotosíntesis.

Con toda la charla sobre el nitrógeno diréis que de dónde lo sacaban ellas. Su singularidad les viene del hecho de saber hacer la fotosíntesis a la vez que fijar N2, y es que no sólo fueron pioneras fotosintéticas sino que lo fueron también en la división del trabajo. Aunque las cianobacterias son, como indica, bacterias (y por tanto unicelulares) hay una cierta asociación y conexión entre ellas. Así, mientras la mayoría se dedica a realizar la fotosíntesis unas pocas células especializadas (llamadas heterocistes) se dedican a fijar N2. Luego es cuestión de repartir lo obtenido.

Diminuto homenaje a estas diminutas verdes, iniciadoras de la fotosíntesis y la fijación del N2, indispensables para la vida tal y como la conocemos.

Cianobacterias, por Casandra
Más grandes y de color más claro, los heterocistes.

Cuestión de dosis

En general se cree que tenemos dos copias de cada gen (una del padre, otra de la madre) en cada una de nuestras células. Sin embargo se ha visto que hay regiones del ADN que están repetidas y el nº de repeticiones varía entre individuos, incluso entre hermanos gemelos, es decir que no siempre el número de repeticiones viene heredado de nuestros padres y en algunos casos aparecen "de novo" con cada individuo. Estas repeticiones (CNV, copy number variation) pueden ser debidas a un error en la replicación  (la copia) del ADN, aunque existen otras causas.

Las CNVs tienen un efecto significativo si se dan en una región del ADN que contenga genes. Si alteran el numero de copias de un gen, alterarán el papel de ese gen en la célula. El número de repeticiones de un gen puede tener un papel relevante tanto en la respuesta a fármacos como en el origen mismo de una enfermedad.

La dosis de un fármaco se calcula a partir de la cantidad de principio activo, la vida media que tendrá en el cuerpo, el peso y edad del paciente, etc. El gen gstm1 codifica una proteína implicada en el metabolismo de fármacos, su degradación y detoxificación. Si hacemos una estimación de la dosis del medicamento pensando que tendrá una vida media t y resulta que el paciente presenta más copias del gen gstm1 de lo normal, es posible que el fármaco se degrade más rápido y sea menos efectivo. Si la variación es a la baja, el fármaco puede llegar a resultar tóxico para el paciente.

Puede pasar que este desajuste en el número de copias sea la causa de la enfermedad. La falta de una proteína necesaria para degradar purinas, por ejemplo, dará como resultado un exceso de ácido úrico, se acumulará en las articulaciones y provocará gota. Si fuera así, por mucho que secuenciáramos (leyéramos letra a letra) el gen en busca de mutaciones, no encontraríamos, ya que la secuencia es la correcta y lo que falla es el número de copias del gen.

Como en el caso de las metilaciones, a veces no basta con buscar cambios de A por T, o de C por A o G. Son necesarios otros puntos de vista y técnicas para detectar estas variaciones. En la mayoría de cambios de CNVs y cambios de nucleótidos (A por C, por ej.) conocidos como SNPs, el resultado es benigno. De hecho, cada uno de nosotros tiene una colección de SNPs y CNVs que nos hacen únicos. Sólo a veces, por la posición en la que caen, provocan enfermedades. Incluirlas en los tests de detección de alteraciones ayuda a esclarecer el origen de la enfermedad y el tratamiento más idóneo. Filtrándose va, medicina personalizada.

Cuestión de dosis, por Casandra

Más que hibernando

¿Y si pudiéramos ser congelados, guardados en una cámara y volver a la vida meses o años después bien a la espera de una solución para una enfermedad incurable todavía, bien por el simple placer de viajar en el tiempo?¿Qué nos lo impide a día de hoy?

Que somos casi todo agua.

Cuando el agua se congela, se expande y forma cristales que romperían el tejido celular. En casi todos los casos ese daño sería irreparable (probad a congelar una hoja de lechuga). 

Pero algunos animales saben cómo saltar ese obstáculo. Existe una rana de bosque norteamericana (Lithobates sylvaticus) que es capaz de pasar los inviernos totalmente congelada. Su corazón no late, no respira, pero se encuentra perfectamente. La rana sobrevive a la congelación porque sube los niveles de glucosa de sus células hasta unos niveles que para nosotros serían intolerables. Pero ha adaptado su metabolismo para ser viable en esas condiciones. El azúcar actúa como anticongelante evitando que se formen grandes cristales. Un efecto parecido tiene el azúcar en los helados: mejorar las condiciones de cristalización para que tengamos algo cremoso, denso y no un simple cubito de hielo.

Por ahora hemos sabido aplicar esta receta para congelar células con fines médicos, como la congelación de óvulos para reproducción asistida. También se han publicado estudios en los que se congelaban gusanos vivos y cuando se descongelaban meses después sobrevivían. Es decir, todavía no se revive, se sobrevive. Pero no se sabe cómo hacerlo con organismos más complejos, como una mosca, un ratón o un humano. ¿Cuestión de tiempo?

Hielo, por Casandra

Bacteria vs. Prestige

Un par de años después del desastre ecológico del Prestige aún quedaban unas 2.000 toneladas de las 70.000 iniciales, dentro de los tanques del petrolero. Los científicos encargados de la recuperación del hidrocarburo dieron a conocer la estrategia para disminuir aún más esta cifra: echar fertilizante.

En lo que este equipo estaba pensando era en biorremediación, uno de los campos más importantes de la biotecnología ambiental. 

La biorremediación se basa en utilizar bacterias, hongos o plantas para retornar un ambiente alterado por contaminantes a su condición de equilibrio inicial. Podemos hablar tanto de biorremediación de suelos como de agua y según el caso y el contaminante se escoge un organismo u otro. La idea es aprovechar la capacidad que presentan algunos microorganismos o plantas para almacenar o descomponer sustancias tóxicas en otras más  inocuas.

El ejemplo clásico es el de los vertidos de petróleo. A menudo en el entorno ya existen bacterias con capacidad de degradar hidrocarburos y sólo necesitan un “empujón”. Al añadir abonos que fomenten el crecimiento de estas bacterias aceleramos la descontaminación.

Hay casos en los que la contaminación es por metales, difícilmente degradables. La estrategia suele basarse entonces en la fitorremediación o remediación con plantas. Algunas variedades de plantas son capaces de tolerar niveles de metales bastante elevados. A través de sus raíces absorben gran parte de los metales que se encuentran en el suelo y los acumulan en su interior. Recolectando estas plantas y con una adecuada gestión de estos residuos vegetales evitamos que los metales entren de nuevo en el medio ambiente de una forma nociva. A veces incluso pueden extraerse del vegetal para reincorporarlos a la industria, lo que se conoce como fitominería.

La entrada de la ingeniería genética en este ámbito multiplica las posibilidades de súper-bacterias remediadoras. Por desgracia no multiplica la responsabilidad ambiental humana, por lo que remediar sí, pero prevenir, no tanto.

Biorremediación de aguas, por Casandra

Bebes 2.0

Aún no tenemos un programa con el que escoger el color de ojos, la altura y la inteligencia de nuestro bebé y desactivar, por supuesto, todo lo relativo a enfermedades. Existen tests para detectar ciertas enfermedades durante la gestación. Pero ya se está gestando, con las consecuencias éticas, religiosas y/o de salud que a menudo conlleva tomar decisiones a esas alturas.

El desarrollo de la reproducción asistida ha hecho surgir nuevas técnicas de detección entre las que está el diagnóstico genético preimplantacional (DGP). No se basa en hacer de Dios y crear la manzana perfecta, sino escoger la que mejor pinta tiene de toda la cesta, a fin de minimizar el riesgo de encontrarnos un bichito luego. En vez de bichitos tenemos un defecto genético heredado que provocará una enfermedad grave y queremos evitarla. 

Para entender el DGP hay que saber que tras la fecundación, el óvulo y el espermatozoide se fusionan para formar un cigoto. Este cigoto empezará a dividirse formando primero dos, luego cuatro, ocho células, etc. Cada una de estas células se conoce como blastocito. En estas fases iniciales, si se extrae un blastocito del conjunto, los demás continuarán sus divisiones supliendo la falta del que se ha extraído sin que eso comprometa la vida del cigoto.

El DGP se basa en fecundar varios óvulos in vitro, (en el laboratorio, no en el cuerpo) y esperar a que los cigotos lleguen a un estado de unos 6-8 blastocitos, extraer uno, analizarlo y ver si ha heredado la mutación. Si se encuentra que alguno de los cigotos está libre del defecto se introduce en el útero de la mujer para que termine ahí su desarrollo y gestación.

Como la tasa de éxito de embarazo no es del 100%, si han sobrado cigotos sanos éstos se congelan para futuros intentos. Si no, puede repetirse el proceso desde el principio.

Es una prueba extendida en casos donde existe la posibilidad de heredar el gen y si éste se hereda casi seguro se presenta la enfermedad. También, en situaciones de enfermedades raras pero bastante graves. El cambio significativo en los últimos años ha sido incluir casos en los que el riesgo de sufrir la enfermedad si se hereda el gen no es del 100% sino del 20, 40 o 60%. ¿Dónde se pone el límite? Si sólo se tiene un 7% de probabilidades de sufrir la enfermedad, ¿debería tener derecho a someterme a DGP? ¿De qué dependería entonces? 

Hay pocas enfermedades blancas o negras, tan simples. A menudo presentan probabilidades, factores desencadenantes, influencia del ambiente, etc. Y nos acercamos a la línea borrosa que separara los que tienen derecho a evitar ese defecto de los que siguen en manos del azar.

Baby underconstruction, por Casandra

Epigenética o lo que no está escrito

Estamos compuestos por más de 150 tipos celulares diferentes. Como las personas y sus profesiones, las células tienen una especialización. Una vez se derivan en hepatocitos -células del hígado- dejan de ser capaces de formar parte de un corazón o de un hueso.

Lo curioso es que si miramos dentro de cada una de estas células encontraremos el mismo ADN, los mismos planos de construcción, escritos con el alfabeto de nucleótidos A, C, T y G.

¿Quién decide entonces en qué va a convertirse? ¿Cómo sabe qué genes expresar (qué planos usar, qué proteínas construir)? 

A lo largo de la vida de una célula habrá unos genes que se apaguen o se enciendan en función de si son necesarios. Quien regulará esto será una serie de marcas que se colocarán sobre la secuencia de ADN. Una de las marcas más importantes es la metilación. Metilar es añadir un grupo químico, como una pequeña bandera, encima de un nucleótido. Estas marcas darán información del gen, de si está activo o no. 
Por esto de estar "sobre los genes" al estudio de estas marcas se lo conoce como "epigenética". Al hablar de epigenética se usa también la expresión "memoria celular" porque, aunque las marcas no estén explícitamente escritas en la secuencia, las células las recuerdan generación tras generación.

Fue una sorpresa darse cuenta de que no toda la información necesaria está escrita en forma de A, C, T y G sino que hay algo más entre líneas que va despertando los genes necesarios para cada célula en el momento adecuado.

Que la epigenética regule algo tan importante como la expresión de los genes implica que cuando no funciona correctamente (por ejemplo, se añaden metilaciones donde no toca) haya consecuencias. Se ha visto que en muchos casos de cáncer la expresión de algunos genes está alterada: los hay que no deberían estar activados, y otros, que deberían estarlo pero han sido silenciados.

Como veis, más allá de conocer la secuencia de nuestro genoma cada vez parece más importante conocer la de nuestro "epigenoma" y quién y cómo lo regula. Darnos cuenta de que existe nos da una idea de todo lo que nos perdemos aún.

Metilación, por Casandra

Micro-gorrones

¿Qué es un virus?

Imagina ese amigo que se va de viaje contigo con la mitad del equipaje que llevas tú y que luego no hace más que pedirte prestado esto y lo otro... incluso te termina el champú. Por ahí va la cosa.

Un virus es una entidad microscópica, unas 500 veces más pequeño que la media de células de nuestro cuerpo. En esencia no es mucho más que un pequeño genoma (conjunto de genes) dentro de una envoltura de proteínas -la cápside- que lo protege. Es tan simple que ni siquiera lleva todos los genes para su subsistencia. Los genes necesarios para reproducirse que pueda "pedir prestados" a alguien, directamente ni los carga. Un virus contiene lo justísimo para poder localizar un huésped -por ejemplo, una célula de nuestro sistema inmune-, buscar los elementos que puede aprovechar y cogerlos sin permiso para beneficio propio.
En la mayoría de los casos esto resulta perjudicial para la célula. En algunos, incluso letal, ya que se aprovecha del interior celular para fabricar las nuevas piezas, ensamblarlas y cuando sale lo hace de forma tan violenta que la célula no sobrevive.

Lo interesante de los virus es, en primer lugar, su especificidad. Suelen tener como huésped un tipo celular concreto. No tienen ojos, pero las proteínas de su cápside pueden unirse a algunas proteínas de la superficie de nuestras células. Cuando se da la unión el virus entiende que ha encontrado lo que buscaba.

En segundo lugar, su mecanismo de replicación. ¿Qué quiero decir? La manera que tiene de engañar a la célula para que ésta también fabrique lo que le interesa al virus.
Muchas veces lo que hace es colocar sus genes entre medio de los genes de la propia célula para que ésta los trate como si fueran suyos. Y luego, si te he visto, no me acuerdo, porque una vez hechas las nuevas copias del virus, saldrán de la célula en busca de otras células para continuar el ciclo.
Y digo que es interesante porque desde el laboratorio se pensó en el virus como en una especie de pequeña nave capaz de llegar a células de nuestro cuerpo que de otra manera no sería posible e introducir en ellas unos genes concretos para que produzcan unas proteínas concretas interesantes. Si en vez de genes beneficiosos para el virus lo modificamos para que contenga el gen de la insulina, y conseguimos además que infecte específicamente a las células del páncreas podemos hacer que un paciente con diabetes, incapaz de producir su propia insulina porque  su gen es defectuoso, ya no necesite inyecciones, ya que habremos introducido una copia del gen sano.
Aunque simplificado, esto es terapia génica: curar con genes en vez de con medicamentos.

Más terapia génica próximamente...

Virus sobre bacteria, por Casandra

Algas para el coche

Seguramente habréis oído la iniciativa de Repsol de producir biodiésel a partir de microalgas.

La idea de utilizar aceites vegetales como materia prima para combustibles ya la propuso Rudolf Diesel en la Expo Mundial de París de 1898, con un modelo de motor diésel alimentado por aceite de cacahuete.
Los precios competentes del petróleo hicieron que el biodiésel cayera en desuso pero la preocupación por el impacto ambiental y el agotamiento de los recursos fósiles ha hecho recuperar la alternativa vegetal.
El biodiésel parte de una materia prima renovable y reduce las emisiones contaminantes como el monóxido de carbono.

¿Dónde está la gracia de los cacahuetes, la soja, la caña de azúcar y las microalgas?

En sus aceites, que combinados con determinados alcoholes sufren una reacción química que da lugar al biodiésel y a un compuesto secundario que puede ser usado en cosmética. 

Para obtener estos aceites vegetales las plantas necesitan poco más que agua, luz y CO2. Lo que hace las microalgas una opción interesante es que su capacidad para producir aceites es más eficiente que la de los cultivos convencionales y puede crecer en una especie de columnas de agua verticales que reducen notablemente la superficie necesaria. Esto, en teoría, ayuda a evitar el problema de la deforestación para crear grandes extensiones agrícolas y ofrece una alternativa que no entraría en competencia con la alimentación, ya que no se usan cereales ni semillas que formen parte de la cadena alimentaria.

Dentro de los inconvenientes uno de los principales es la inversión que supone adaptar no sólo los vehículos sino también las plantas de producción con infraestructuras distintas a las establecidas para permitir el crecimiento a gran escala de las microalgas, su suministro de luz, CO2, etc. 
Al igual que en otras tecnologías cuesta conocer los datos reales, transparentes, sobre la eficiencia, los residuos que se generan, etc. Ninguna opción está libre de inconvenientes.

Buscar fuentes de energías renovables sin olvidar el problema de base: que vamos agotando los recursos a nuestro paso con esta ambición por crecer, por tener más y mejor y al momento. No nos haría mal un ejercicio de reflexión y autocrítica de nuestro plan de crecimiento  paralelo al desarrollo de cualquier tecnología alternativa.

Microalgas, por Casandra

Ser o no ser... inmortales

La gran mayoría de nuestras células tienen una vida limitada. Tras un número determinado de divisiones van envejeciendo, acumulando errores hasta que mueren. Parte de la culpa la tienen los telómeros, una especie de capuchas que protegen los extremos de los cromosomas. Si no están protegidos son más susceptibles a sufrir mutaciones y perder fragmentos, favoreciendo el envejecimiento celular.

De hecho existen enfermedades como la progeria que se caracteriza por un envejecimiento muy prematuro. Los afectados son niños de corta edad que sufren problemas típicos de la vejez como artritis, osteoporosis, alopecia, sequedad de la piel, etc. La raíz del problema hay que buscarla en los telómeros y en quien se encarga de mantenerlos en buen estado: la telomerasa. Es una proteína que repara el daño que se produce en los telómeros durante la división celular.
Al minuto uno piensa, ¿no sería posible superactivar la telomerasa para evitar el envejecimiento y volvernos inmortales?
La respuesta, a día de hoy, es no.
Podemos hablar de inmortalidad a nivel celular. Algunos tipos de células, como las tumorales, son inmortales, ya que pueden dividirse un número ilimitado de veces mientras tengan nutrientes. Eso es lo que sucede en un cáncer: una masa de células que se divide descontroladamente porque no se cansa, no envejece. Eluden su destino de tener los telómeros cada vez más cortos y envejecer, aumentando los niveles de telomerasa.

Aún no se conocen completamente estos procesos como para frenarle los pies a un tumor o estirar nuestra esperanza de vida hasta los 500 años. Pero se avanza y hay mucho interés por su posible aplicación en el campo de la medicina regenerativa. Como en otros casos, la respuesta se encuentra en la Naturaleza: ya existen animales como la lagartija, la estrella de mar o el pez zebra que son capaces de regenerar partes de su cuerpo cuando éstas sufren lesiones. ¿Es esto posible en mamíferos? Ser capaces de regenerar nuestro corazón después de sufrir un infarto o recuperar una pierna tras un accidente quizá no sea ciencia ficción dentro de unas décadas.

Cromosoma, por Casandra

¿Nos entendemos?

Nos encontramos en un momento apasionante, creedme. Los avances científicos y nuestro conocimiento de cómo funciona el mundo aumenta a pasos de gigante: terapia génica, farmacogenómica, ultra-secuenciación...

y diréis, “sí, sí, pero no tengo ni idea de lo que me hablas”. Como si no fuera el mismo idioma.

Hay un pequeño abismo entre la comunidad científica y el resto de la sociedad y éste no se supera repitiendo lo importante y necesaria que es la ciencia sino haciéndola llegar, cual pizza a domicilio, de los laboratorios a los hogares. No se puede considerar importante que se destinen fondos a tal y cual proyecto si no entiende el problema que se quiere abordar. Y como no todos podemos ser a la vez panaderos, mecánicos, cajeros y científicos es labor de éstos últimos hacerse entender. No sólo en fútbol existe pasión. Pero hay que saberla transmitir, hacerla llegar al público cual final de Champions.

Parte del avance científico en el campo de la biología molecular y la medicina se debe al empleo de metodologías y técnicas modernas desarrolladas por la comunidad científica a lo largo de la historia. El aterrizaje de la informática en esta área ha hecho crecer exponencialmente el conocimiento, al converger aproximaciones experimentales con otras más teóricas. A la vez, este montón de técnicas, descubrimientos, respuestas y también nuevas preguntas, ha generado todo un diccionario de vocablos que lejos de fomentar la comunicación fluida, espantan.

Contra esos fantasmas pretendo luchar con estos escritos con los que quiero introduciros qué se cuece en ciencia e invitaros a reflexionar sobre ello. A menudo la técnica corre por delante de la ética y de lo que podemos asimilar. ¿Queremos llevar a cabo todo lo que técnicamente ya podemos hacer?

Es necesario que nos sintamos implicados en esos avances y que científicos y ciencia formen parte de nuestras vidas en forma de conocimiento y de diálogo, en definitiva, comunicación.

Que disfrutéis con este mar por el que nadar, bucear,

y de vez en cuando pararse a descubrir sus islotes.

Islotes, por Casandra