Última actualizacón: 24 septiembre 2017 a las 13:05

BIOQUÍMICA

Se ha conseguido aclarar un misterio sobre una proteína que desempeña un papel esencial en el sistema inmunitario bacteriano, y que se está convirtiendo en una valiosa herramienta para la ingeniería genética.

Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional estadounidense Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), en California, la Universidad de California en Berkeley y otras instituciones ha determinado cómo la enzima bacteriana conocida como Cas9, guiada por ARN, es capaz de identificar y degradar ADN ajeno a la bacteria durante infecciones virales, así como de inducir cambios genéticos en puntos muy específicos en células animales y vegetales.

Valiéndose de imágenes tan detalladas como para distinguir entre moléculas individuales, y de experimentos bioquímicos a una escala mayor, el equipo de la bioquímica Jennifer Doudna ha demostrado que la capacidad que la enzima Cas9 tiene para hacer modificaciones genómicas es posible gracias a la presencia de secuencias cortas de ADN de un tipo denominado PAM.

Las bacterias afrontan ataques constantes de virus y de plásmidos (fragmentos de ácidos nucleicos). Para sobrevivir, las bacterias ponen en acción a un sistema inmunitario adaptativo basado en ácidos nucleicos que gira en torno a un componente genético conocido como CRISPR. Mediante la combinación de CRISPRs y endonucleasas guiadas por ARN, como por ejemplo la Cas9, las bacterias son capaces de utilizar pequeñas moléculas de CRISPR ARN para guiar la selección del objetivo y la degradación de las secuencias de ADN concordantes en plásmidos y virus invasores, a fin de impedir la replicación viral.

• Noticia NCYT

• Artículo: DNA interrogation by the CRISPR RNA-guided endonuclease Cas9

BIOLOGÍA

Científicos de la Universidad de Washington han revelado como conclusión de un estudio que las moscas de la fruta realizan maniobras de aviones de combate para evitar los ataques de sus depredadores. Lo han podido constatar gracias a varias cámaras lentas que capturaron el movimiento de sus alas y sus cuerpos a 7.500 fotogramas por segundo después de toparse con la amenazadora imagen de un peligro.

El investigador Florian Muijres, autor principal del artículo publicado en la revista «Science», confirma que han descubierto que las moscas –con un cerebro del tamaño de un grano de sal– pueden virar su trayectoria incluso hasta los 90 grados o más, llegando incluso a volar del revés. «Estas moscas normalmente aletean 200 veces por segundo y, en casi un solo golpe de ala, el animal puede reorientar su cuerpo para generar una fuerza que le aleja del estímulo amenazador y luego continúa acelerándose», ha dicho.

«Hemos descubierto que las moscas de fruta modifican el trazado en menos de una centésima de segundo, 50 veces más rápido que un abrir y cerrar de ojos», informa el profesor Michael Dickinson, coautor del estudio. Las moscas de la fruta se basan en su sentido de la vista para huir de los depredadores, por lo que de esta rapidez depende su vida. «El cerebro de la mosca realiza un cálculo muy sofisticado en un lapso muy corto de tiempo para determinar dónde está el peligro y trazar la mejor maniobra de escape», dijo Dickinson.

• Noticia ABC

• Artículo: Flies Evade Looming Targets by Executing Rapid Visually Directed Banked Turns

• Vídeo:

ECOLOGÍA

Un equipo internacional de investigadores considera que las interacciones mantenidas por el ser humano durante milenios con los animales carroñeros, como buitres, hienas y leones, han sido «determinantes de primer orden» en la evolución y el bienestar de los humanos.

Además, los resultados del estudio advierten de que el peligro de extinción de los grandes mamíferos carnívoros «amenaza con hacer desaparecer los numerosos servicios» de los que los humanos actuales y futuros podrían beneficiarse.

Esta investigación, liderada por científicos de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche (Alicante), ha sido publicada en la revista BioScience y sus conclusiones, a juicio de los científicos del proyecto, tiene «numerosas implicaciones en la identidad cognitiva, ecológica y cultural del hombre actual».

El estudio ofrece una perspectiva singular de la evolución humana, desde el origen del primer homínido hace unos dos millones de años, hasta la aparición y el desarrollo del hombre moderno.

Una de las conclusiones más sorprendentes refleja que «los dos atributos más distintivos del ser humano, el desarrollo del lenguaje y la colaboración cooperativa, fueron probablemente resultado de las presiones selectivas asociadas al consumo primigenio de carroña».

• Noticia El Mundo

• Artículo: Humans and Scavengers: The Evolution of Interactions and Ecosystem Services

EVOLUCIÓN HUMANA

Un equipo internacional de investigadores ha reconstruido por primera vez los epigenomas de dos homínidos primitivos -un neandertal y un denisovano- y los ha comparado con los de los humanos modernos, un paso fundamental para entender cómo hemos evolucionado hasta convertirnos en lo que somos hoy en día. El epigenoma son las pequeñas variaciones genéticas que, sin mutar o modificar la estructura de los genes, modulan sutilmente su actividad.

El estudio ha comprobado que, aunque los homínidos primitivos y nosotros tenemos los mismos genes, nuestro epigenoma es distinto.

Y conocer bien los mecanismos que rigen estas pequeñas alteraciones es importante para el estudio de la evolución humana, ya que para unos supusieron la extinción y para nosotros, el éxito evolutivo, y aunque ese éxito fue resultado de una mejor capacidad de adaptarse a un ambiente hostil, unos cambios favorables en el epigenoma pueden favorecer la adaptación del individuo a un medio difícil.

La investigación, publicada en Science, ha sido coordinada por Liran Carmel de la Universidad de Jerusalén, y cuenta con la participación del profesor de la Universidad de Cantabria y del Instituto de Investigación Valdecilla (IDIVAL), José Antonio Riancho, y del científico del CSIC-CNB y del Instituto de Oncología de Asturias Obra Social Cajastur (IUOPA) de la Universidad de Oviedo, Mario Fernández Fraga.

El pasado febrero, investigadores del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de Alemania, secuenciaban por primera vez el genoma completo de un neandertal, obtenido gracias al hueso de un pie de un individuo que vivió hace unos 50.000 años. Meses antes, el mismo equipo había descrito el genoma de un denisovano, un grupo de humanos primitivos originarios de Siberia.

Ahora, gracias a una técnica inédita y basada en algoritmos matemáticos, los investigadores del estudio han ido un paso más allá y han reconstruido el epigenoma de ambos individuos, ofreciendo así «una visión más completa» del genoma de estas especies primitivas.

Los resultados obtenidos en el análisis de los huesos de estas dos especies y que se han comparado con los de hombres actuales demuestran que una serie de genes están «modulados de forma distinta en las especies primitivas y la nuestra», ha precisado Riancho.

«Algunos de esos genes están relacionados, por ejemplo, con la forma del esqueleto, lo que explicaría por qué ellos tenían una osamenta tan potente, con huesos más fuertes, anchos y cortos, frente a nuestro esqueleto que es mucho más frágil», ha destacado.

Sin embargo, otras diferencias observadas se refieren a genes relacionados con el sistema cardiovascular, o el nervioso, y  están asociados a enfermedades como el Alzheimer o la esquizofrenia.

• Noticia RTVE

• Artículo: Reconstructing the DNA Methylation Maps of the Neandertal and the Denisovan

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GENÉTICA

A pesar de los esfuerzos científicos, el mecanismo exacto responsable de los síntomas del síndrome de Down sigue sin entenderse por completo. Esta trisomía en el cromosoma 21 es la causa genética de discapacidad intelectual más frecuente, con una incidencia de uno entre 800 nacimientos.

Un nuevo trabajo, publicado en la última edición de la revista Nature, ha comparado los transcriptomas –la manera en la que se expresan los genes– de un par de gemelos humanos idénticos en los que solo uno de ellos tenía síndrome de Down.

Es rarísimo que un niño tenga trisomía en el cromosoma 21 y su hermano monocigótico no; solo sucede en uno de cada 385.000 casos. Antes de abortar, los padres de los gemelos del estudio dieron su consentimiento para que los científicos pudieran extraer células de ambos fetos. Gracias a ello, un grupo de investigadores de España, Suiza, Holanda y Francia, liderados por la Universidad de Ginebra (UNIGE), han detectado un ‘aplanamiento’ de los niveles de expresión génica de todo el genoma en el feto afectado. Es decir, la expresión de los genes estaba alterada a través de cada cromosoma, no solo el 21.

Para los autores, esto implica que la expresión de genes en cualquier cromosoma puede contribuir al síndrome de Down, por lo que una copia extra de cualquiera de ellos puede alterar la regulación de genes.

Los fetos de estos dos hermanos procedían de una terapia de fecundación in vitro. Sus padres, al ser informados sobre el trastorno de uno de los gemelos, decidieron no proseguir con el embarazo. Con su aprobación y la del comité ético del Hospital Universitario de Ginebra (Suiza), los científicos extrajeron mediante una biopsia post mortem células de la piel de los dos fetos de 16 semanas para poder estudiar sus diferencias.

Para la ciencia, contar con las muestras de estos hermanos es un privilegio. Si comparamos un individuo con Down y otro sin el síndrome que no están relacionados genéticamente, es imposible observar los cambios en la expresión de los genes. Pero “entre los dos gemelos idénticos, lo único que cambia es la trisomía”, explica a Sinc Mara Dierssen, investigadora en el departamento de Biología de Sistemas en el Centro de Regulación Genómica (CRG). “De ahí que sean un modelo genial para estudiar por qué se producen estas diferencias”.

Al comparar los resultados obtenidos con datos de otras investigaciones, los científicos encontraron que la organización del cromosoma 21 se correlaciona con la posición del ADN en el núcleo de la célula. Así, los dominios sobreexpresados en el gemelo con trisomía corresponden con las regiones del ADN que se sabe son las primeras en interactuar con la periferia del núcleo.

El estudio muestra por primera vez que la posición del ADN en el núcleo, o las características bioquímicas de las interacciones entre ADN y proteínas en las células con trisomía, se modifica ocasionando cambios en los patrones de expresión génica.

Federico Santoni, coautor del estudio, agrega que estos cambios «no ocurren solo en el cromosoma 21, sino en todo el genoma. La presencia de solo un 1% de material cromosómico extra modifica la función de todos el genoma e interrumpe el equilibrio de la expresión de los genes».

«Si pudiéramos hacer una analogía con el cambio climático, solo con que la temperatura del planeta aumente en 1 o 2 grados en los trópicos lloverá mucho menos y en las zonas templadas mucho más. El equilibrio completo del clima en el planeta puede ser modificado por un elemento muy pequeño», añade Stylianos Antonarakis, director del laboratorio de la UNIGE.

• Noticia Agencia SINC

• Artículo: Domains of genome-wide gene expression dysregulation in Down’s syndrome

MEDICINA

Científicos del Centro de Tecnología Celular Avanzada de Marlborough, en Estados Unidos, lograron clonar células de un ser humano adulto; algo totalmente inédito hasta el momento.

Esta «clonación terapéutica», como se le ha llamado, significa que se pueden producir células madre embrionarias con un ADN idéntico al del donante, que en este caso fueron dos personas adultas, una de 35 años y otra de 75. Esto con el fin de tratar diversas enfermedades como el Parkinson, la Diabetes o la Esclerosis.

Lo anterior se logró al pasar una corriente eléctrica por una célula, con el fin de «neutralizar» toda la información genética, obteniendo así algo conocido como ovocito; el cual se divide y multiplica durante un lapso de cinco a seis días, al mismo tiempo que le es implantado el ADN del donante, hasta resultar en la formación de un «embrión» cuyo interior está repleto de células madres de pluripotentes; con la capacidad de generar cualquier tipo de célula humana. Esto, por lo general se realizaba sólo con material joven (por no decir embrionario), es la primera vez que se realiza con muestras adultas.

• Noticia SDPNoticias (versión íntegra en Reuters)

• Artículo: Human Somatic Cell Nuclear Transfer Using Adult Cells (descarga directa en formato PDF)

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Investigadores del Instituto Karolinska (Suecia) han implantado en el esófago de ratas un injerto capaz de resistir el estrés mecánico. “Hemos reemplazado todo el esófago cervical mediante ingeniería de tejidos”, indica a Sinc Paolo Macchiarini, autor principal del estudio.

El trabajo, publicado en la revista Nature Communications, supone un nuevo paso hacia el desarrollo de técnicas de bioingeniería capaces de reemplazar esófagos dañados. Cada año, numerosas personas se someten a procedimientos quirúrgicos que eliminan ciertas zonas del esófago alteradas por cáncer, traumas o defectos al nacer.

Los expertos aseguran que la mayoría de los procesos quirúrgicos actuales relacionados con este conducto son complejos y pueden provocar complicaciones, pérdida de peso y mortalidad. La razón es que este tipo de intervención reemplaza el esófago dañado con partes del intestino o del estómago del propio paciente. Así, “un nuevo injerto creado mediante ingeniería eliminaría la necesidad de utilizar tejido del propio paciente y mejoraría los resultados de la cirugía”, sostiene Macchiarini.

“Muchos de los pacientes que se someten a la cirugía sufren de disfagia (problemas para la deglución) años después de la operación”, añade el investigador italiano. “Por eso, pensamos que esta nueva técnica mejoraría la calidad de vida de los pacientes”.

Para ello, los autores extrajeron un trozo de esófago de una rata donante. A esta sección se le eliminaron las células, creando un andamiaje biocompatible que retenía las propiedades mecánicas y bioactivas del órgano.

Esta estructura hueca fue ‘sembrada’ con un tipo de células madre de la médula ósea llamadas mesenquimatosas. En tres semanas se formó el nuevo tejido y este reemplazó el 20% del esófago de la rata receptora –perteneciente a la zona cervical–.

“El injerto funcionó mejor de lo esperado. Una complicación típica de la cirugía de esófago es la aparición de fugas o estenosis y no vimos ninguna al usar este método”, sostiene Macchiarini.

Los autores advierten que una limitación de este estudio es que el trasplante de solo un 20% de este conducto del tracto digestivo podría no bastar para la práctica clínica, puesto que el éxito del implante debería ser examinado durante periodos más largos.

Sin embargo, “este tipo de trabajo sirve de guía para la evaluación en modelos animales mayores donde la sustitución del total del esófago y el seguimiento a largo plazo son factibles”, señalan.

• Noticia Agencia SINC

• Artículo: Experimental orthotopic transplantation of a tissue-engineered oesophagus in rats

QUÍMICA

Un trabajo sobre caracterización individual de nanopartículas del Grupo de Espectroscopía Analítica y Sensores del Instituto de Investigación en Ciencias Ambientales de Aragón de la Universidad de Zaragoza ha sido portada del mes de marzo de Analytical Chemistry, la revista más importante en el campo de la química analítica de la American Chemical Society.

El resultado del trabajo viene a paliar, según los autores, la falta de métodos fiables para determinar la identidad de las nanopartículas, las características y las concentraciones de las mismas en productos de amplio consumo humano.

Los doctores Laborda, Bolea y Jiménez-Lamana del Grupo GEAS del Instituto de Investigación en Ciencias Ambientales (IUCA) han optimizado una nueva metodología por acoplamiento de potentes técnicas de separación de campo de flujo (FIFFF, por sus siglas en inglés) con dispositivos de ionización en plasma inductivo y espectrometría de masas.

Una sola nanopartícula individual puede proporcionar información sobre las formas solubles, distribuciones de tamaño, número y concentración de masa.

Debido a su potencial, esta metodología se ha considerado en un informe reciente del Instituto de Materiales y Medidas de Referencia (IRMM) en relación con la aplicación de la definición de ‘nanomaterial’ por parte de la Unión Europea.

En la detección de una sola nanopartícula, sus átomos producen un paquete de iones gaseosos en el plasma, que se miden como un pulso único por el detector en el espectrómetro de masas. La intensidad de este único pulso está relacionada con la cantidad de átomos de analito en la nanopartícula y por lo tanto a la masa de analito y el tamaño de las mismas.

Por otro lado, la frecuencia de los pulsos es proporcional a la concentración del número de nanopartículas. En la práctica, las frecuencias de adquisición de datos adecuados y las concentraciones en número de nanopartículas deben ser seleccionados para asegurar que cada impulso corresponde a sólo una nanopartícula. La técnica desarrollada permite la realización de estudios de gran importancia en el control de estos contaminantes emergentes (nanomateriales) en el ámbito econanotoxicológico y citonanotoxicológico.

• Noticia Agencia SINC

• Artículo: Single Particle Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry: A Powerful Tool for Nanoanalysis (descarga directa en formato PDF)