Archivo de febrero, 2012

La Ciencia Ficción llega a los Laboratorios de Biociencias.

La sustitución de los libros de anotaciones y cuadernos de protocolos por artefactos digitales es solo el primer paso de cambios en un laboratorio. Aplicaciones para teléfonos móviles que suplen tener que revisar experimentos en la madrugada o aplicaciones para buscar protocolos y reactivos son la novedad en muchos laboratorios actuales.

Así como lo presenta el articulo “Going paperless” de la revista Nature, en su edición Nature News, los tablets han lentamente sustituido los cuadernos de anotaciones característicos de muchas investigaciones científicas. Estos proveen una alternativa rápida para hacer anotaciones, tener una buena base de datos de protocolos a la mano, e ir construyendo las tablas de resultados, a medida de que estos se van obteniendo. Pensando en estas aplicaciones la compañía BioData Software (ahora parte de Digital Sciences), formada por un botánico de Jerusalem ha desarrollado una serie de aplicaciones para cumplir estas necesidades.

Pero no solo hay sustitutos para el manejo de un laboratorio, Bio-rad lanzo al mercado una aplicación gratuita que permite buscar, seleccionar y comprar reactivos desde dispositivos móviles con una gran facilidad. También ofrecen aplicaciones para que los equipos de alto nivel de un laboratorio envíen señales a dispositivos móviles como el fin de un experimento o alguna eventualidad que requiere toma de acciones.

Invitrogen ofrece una herramienta que realiza los cálculos de osmolaridad, concentraciones y pH de las formas mas sencillas, para ahorrar tiempo en las aplicaciones diarias, denominada DailyCalcs. Esta misma compañía tiene una aplicación desarrollada para ayudar en el proceso de clonamiento de genes, seleccionando los bufferes mas apropiados, enzimas de restricción, sistemas de clonamiento, células competentes, concentraciones necesarias de ADN y hasta diseño de primers.

Dentro de esta nueva onda existe toda una variedad de dispositivos, y puede que en un futuro no tanlejano, el trabajo en el laboratorio se vea reducido a la toma de decisiones y el ordenamiento deprocedimientos en un tablet.

Miguelangel Cuenca



Olimpiadas biotecnológicas

Que la ciencia puede ser muy emocionante es un hecho. Pero para quién no se lo crea, existen plataformas como la de iGEM (International Genetically Engineered Machine competition), que desde hace varios años lleva proponiendo esta suerte de campeonato a nivel mundial, en el que grupos de estudiantes universitarios desarrollan proyectos relacionados con la biología sintética y la ingeniería genética para ganarse la tan ansiada medalla de oro. En la edición de 2011 ya había más de 160 grupos participantes de todos los rincones del mundo.

El reto consiste en, una vez formado el grupo de investigación, idear un proyecto basándose en las construcciones génicas que distribuye el propio iGEM y en todas las demás que los investigadores puedan crear. Durante el verano los grupos llevan a cabo sus proyectos, que después los jueces de la competición valorarán. Dando una vuelta por la página web de iGEM podemos llegar a las “wikis” de cada grupo, en las que cada año exponen los detalles de sus proyectos y sus resultados.

Y es que entre los proyectos participantes se pueden encontrar todo tipo de cosas: desde implementaciones clásicas de la biología sintética, como la de los ganadores de la última edición, que crearon bacterias capaces de sintetizar combustibles diesel y de digerir el gluten en el intestino de celíacos, a ideas tan innovadoras como la bioencriptación (en 2010, un grupo de Hong Kong logró almacenar 90OGB de datos en un gramo de bacterias) o el desarrollo de “cadenas de montaje” enzimáticas ayudándose del ADN de la célula, que se mereció el gran premio en ese 2010, y que sus creadores explican tan didácticamente en este vídeo.

Team Slovenia project – iGEM 2010

Os alegrará saber que también hay españoles en la competición, y en los últimos años han participado grupos de la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla y de la Universidad Politécnica de Valencia. En este grupo además se han atrevido con proyectos tan originales como la creación de pantallas basadas en células que sustituyen a los píxeles, y han jugado con la posibilidad de utilizar levaduras que cambien la temperatura de Marte y lo hagan más habitable. Desde luego, la imaginación no falta entre los participantes, y hay proyectos realmente fascinantes que os invito a conocer por vosotros mismos.

Además, y por si toda esta avalancha anual de nuevas ideas y posibilidades fuera poca aportación, iGEM contribuye también muy activamente al desarrollo de la biología sintética a través la Fundación BioBricks, que trata de impulsar la disponibilidad gratuita de un extenso catálogo de construcciones génicas estandarizadas, y entre las que se incluyen las creadas por los grupos participantes en la competición.

Así que ya sabéis, si os ha gustado la idea, podéis ir buscando unos 15 estudiantes universitarios y un par de supervisores y formar un grupo para participar en iGEM2012.

Diego de la Morena Frutos

Enlaces:




Células troncales del cáncer: una aguja en un pajar

Hoy en día se invierten millones de euros en la investigación contra el cáncer mundialmente, tanto para descubrir nuevos aspectos de sus mecanismos moleculares que pongan de manifiesto posibles nuevas dianas terapéuticas, como para diseñar estrategias noveles con el fin de aplicar una cura definitiva. A pesar de los enormes esfuerzos de investigadores, médicos, empresas farmacéuticas y mecenas, y de los nuevos hallazgos de la investigación básica, todavía no hemos sido capaces de erradicar el cáncer.

En un tumor sólido existen de cientos a millones de células, siendo una masa muy heterogénea en cuanto al fenotipo y el estado de diferenciación de éstas. Los tratamientos de primera línea típicamente aplicados en clínica para combatir el cáncer –la quimioterapia y la radioterapia- son efectivos contra las células con alta capacidad proliferativa del tumor y, si la entidad tumoral no es de naturaleza muy agresiva y la enfermedad ha sido diagnosticada con relativa prontitud, pueden suponer una estrategia efectiva y reducir el tumor hasta casi destruirlo por completo. Sin embargo, virtualmente todos los pacientes diagnosticados con un cáncer no extirpable que inicialmente responden bien a estos tratamientos acaban pereciendo a causa de la enfermedad, que recidiva pasado un tiempo de una forma más agresiva, siendo resistente a quimioterapia y radioterapia.

¿Por qué las drogas citotóxicas y la radioterapia no son capaces de eliminar el foco canceroso por completo? Para cada vez más autores, la respuesta a esta pregunta es bien clara: las culpables son las denominadas células troncales del cáncer (cancer stem cells). Estas células representan un pequeño porcentaje del total que forman el tumor y tienen la habilidad de resistir estos tratamientos tan agresivos –tanto para las células malignas como para las células normales- y recapitular la totalidad y la heterogeneidad del tumor inicial meses o años después de haber finalizado la terapia anticancerosa.

Las células troncales del cáncer comparten algunas características con las células progenitoras normales: un estadío de diferenciación temprano, potencial de diferenciación, capacidad de autorrenovación indefinida y la habilidad de dividirse de forma asimétrica (esto es, dando lugar a una célula idéntica a la troncal y otra en un estadío más diferenciado, con mayor actividad proliferativa), de tal modo que pueden sobrevivir indefinidamente. Además, presentan una mayor cantidad de moléculas capaces de “achicar” las drogas quimioterápicas fuera de la célula (los transportadores ABC), lo cual las hace altamente resistentes a los insultos producidos dichos agentes citotóxicos.

Es por ello que, desde que se publicara allá por 1997 el primer artículo donde se delataban por primera vez estas células troncales del cáncer (Bonnet et al, 1997), se está poniendo cada vez más esfuerzo para poder identificar y caracterizar el origen y los mecanismos moleculares únicos de estas células. De esta suerte, se podrían desarrollar terapias dirigidas específicamente contra ellas, de tal manera que se puedan erradicar, eliminando por completo la raíz del problema. Además, aparte de ser una diana principal para la supresión de la enfermedad, las células troncales del cáncer podrían servir como herramienta de pronóstico en el ámbito clínico, permitiendo llevar a cabo una terapia más personalizada.

No obstante, aún queda mucho por descubrir acerca de estas células. El principal motivo por el que se sabe muy poco sobre ellas es su escasa proporción en los tumores y la dificultad de diferenciarlas del resto de células tumorales: es como encontrar una aguja en un pajar.

Jacob Insua Rodríguez


Bibliografía

  • Gupta PB, Chaffer CL, Weinberg RA (2009). “Cancer stem cells: mirage or reality?”. Nat Med 15 (9): 1010-2.
  • Bonnet D, Dick JE (July 1997). “Human acute myeloid leukemia is organized as a hierarchy that originates from a primitive hematopoietic cell”. Nat Med 3 (7): 730-7.
  • Li C, Heidt DG, Dalerba P, Burant CF, Zhang L, Adsay V, Wicha M, Clarke MF, Simeone DM (February 2007). “Identification of pancreatic cancer stem cells”. Cancer research 67(3): 1030-7.
  • Maitland NJ, Collins AT (June 2008). “Prostate cancer stem cells: a new target for therapy”. J. Clin. Oncol. 26 (17): 2862-70.






LA METABOLÓMICA COMO EVALUADOR DE MENTIRAS.

Lo que comemos tiene un elevado impacto en nuestra salud. Sin embargo, según los médicos, medir exactamente qué y cuánto ingerimos habitualmente es una tarea muy difícil ya que parece ser difícil obtener una respuesta sincera por parte de los pacientes.

Investigadores de las Universidades de Aberystwyth y Newcastle en el Reino Unido están desarrollando un test con el que con ayuda de las “huellas dactilares” de diferentes alimentos determinados en la orina pueden determinar exactamente si llevamos una dieta sana o todo lo contrario. Esas huellas dactilares responden a metabolitos únicos relacionados con determinados alimentos. Hasta el momento, éstas señas únicas han sido determinadas para lo que conocemos como “alimentos saludables” por ejemplo frambuesas, brócoli, salmón o zumo de naranja (alimentos muy abundantes en los supermercados de UK). Para mejorar el test están trabajando en integrar nuevos alimentos a la base de datos (tales como la pechuga de pollo cuya huella metabólica se muestra a continuación).

En el desarrollo de estos análisis se ha empleado la espectrometría de masas. En concreto la técnica de FIE-MS (flow injection electrospray-ionisation) en un primer estudio más general tipo screening (principalmente por el poco tiempo necesario para obtener resultados) y a partir de esos datos para validar los resultados (debido a la exactitud de masa) la técnica FT-ICR-MS (Fourier-Transform Ion Cyclotron Resonance Mass-Spectroscopy).

El proceso para determinar estas huellas no es sencillo. Comienza con una colecta de muestras de grupos perfectamente definidos todos ellos voluntarios, en este caso. Este periodo se alargó durante varios años y en ese tiempo con ayuda de estadística PD-CLA se confirmó la existencia de un buen agrupamiento de los diferentes tipos de orina (recogida a diferentes horas), para diferentes experimentos (diferente alimentación) y en diferentes condiciones lo que minimizaba riesgo de equivocación y fijaba más el concepto de huella. Una vez comprobado esto, la independencia del tipo de muestra, el siguiente paso estaba en identificar metabolitos únicos que pudiesen ser relacionados con la comida, tras pasar previamente por una identificación hipotética. Un ejemplo podría ser el dipéptido anserina que se encuentra abundantemente en la pechuga de pollo:

  1. Determinación de masa exacta por FT-ICR-MS del metabolito arsenina en pool de orina tomada en ayuno.
  2. Evaluación de la presencia del metabolito FIE-MS/MS en un pool de orina tomada en ayuno.
  3. Evaluación del espectro de masas típico de la anserina sintética.

Una vez identificados y caracterizados metabolitos típicos, por cambios en la dieta, se estudió si los metabolitos desaparecían a corto plazo y se podía “mentir” y hacer parecer que se lleva una dieta sana. La evaluación se realizó por modificaciones de los componentes del desayuno en grupos de voluntarios. Los resultados de días posteriores mostraron que los perfiles metabólicos de alimentos que se consumen habitualmente no desaparecen y son visibles en ensayos a tiempos largos.

Tanto médicos como dietistas, nutricionistas e investigadores creen que la evaluación de las dietas puede prevenir enfermedades relacionadas con tipos de alimentos y las cantidades de los mismos ingeridos. Y lo que es más, señalan la posibilidad de que este tipo de test pudiera convertirse en una herramienta contra las enfermedades crónicas. A más largo plazo, objetivo final es un kit de evaluación por inmersión de tiras en orina.

Marta Martín Lorenzo


Referencias

  • FAVE G, BECKMANN M, LLOYD AJ, ZHOU S, HAROLD G, LIN W, TAILLART K, XIE, L, DRAPER J, MATHERS JC (2011) Metabolomics7, 469-484. Development and validation of a standardised protocol to monitor human dietary exposure by metabolite fingerprinting of urine samples.
  • LLOYD AJ, FAVE G, BECKMANN M, LIN W, TAILLIART K, XIE L, MATHERS JC, DRAPER J (2011) American Journal of Clinical Nutrition94, 981-991. ‘Use of mass spectrometry fingerprinting to identify urinary metabolites after consumption of specific foods.’
  • LLOYD AJ, BECKMANN M, FAVE G, MATHERS JC, DRAPER J (2011) British Journal of Nutrition106, 812-824. ‘Prolinebetaine and its biotransformation products in fasting urine samples are potential biomarkers of habitual citrus fruit consumption.’




TRES AVANCES BIOTECNOLÓGICOS PARA PAÍSES CON BAJO ÍNDICE DE DESARROLLO

Según datos facilitados por la OMS, en los países de bajos ingresos, menos de una cuarta parte de la población llega a los 70 años y más de una tercera parte de los fallecimientos se produce entre los menores de 14 años. Los tres avances biotecnológicos que se describen a continuación buscan ayudar a países con un bajo índice de desarrollo y nos recuerdan que la ciencia debe estar al servicio de las necesidades humanas.

En la Universidad de Queensland, el profesor Mark Kendall y sus colegas han desarrollado una alternativa a la tradicional vacuna que prescinde de pinchazos, requiere una menor dosis y no necesita refrigeración. Este producto es conocido como nano-patch y promete cambiar el actual concepto de vacuna. Las dimensiones de nano-patch son inferiores a las de un sello de correos y posee 20.000 proyecciones por centímetro cuadrado. Estas proyecciones contienen la vacuna seca unida a carboximetilcelulosa u otro excipiente. Cuando el parche se adhiere a la epidermis, las proyecciones empujan las biomoléculas a través de la capa externa de la piel hasta las células diana. “En la actualidad, la mayoría de las vacunas se suministran en el músculo, que tiene pocas células del sistema inmune”, explica Mark Kendall . “Por el contrario, la piel es abundante en las células inmunes, lo que ofrece un gran potencial para las vacunas”. El Nano-patch ha encontrado solución a dos grandes inconvenientes que presenta el uso de vacunas inyectables en países en desarrollo: el requerimiento de profesionales de la salud para administrar las vacunas y la necesidad de una refrigeración adecuada a lo largo de la cadena de suministro.

Los dos siguientes avances nacen de la preocupación por el precario estado nutricional sufrido por gran parte de la población mundial. Cada día, millones de personas en el mundo ingieren tan sólo la cantidad mínima de nutrientes para mantenerse con vida. Cada noche, cuando se acuestan, no tienen la certeza de que tendrán comida suficiente al día siguiente. Esta incertidumbre acerca de cuándo comerán de nuevo, es llamada “inseguridad alimentaria”.

El arroz es el alimento básico para la mitad de la población del planeta. Pese a su gran aporte calórico, es deficiente en muchos nutrientes básicos para el organismo, entre los que cabe destacar el β-caroteno, precursor de la vitamina A. El Arroz Dorado ha sido desarrollado por investigadores de varios países europeos. Este arroz transgénico rico en β-caroteno, podría evitar miles de casos de ceguera y de otras enfermedades causadas por falta de vitamina A en la dieta, pero todavía no se ha aprobado su comercialización.

El maíz es el cultivo de primera necesidad más extendido en África, sin embargo, se ve muy afectado por frecuentes sequías, lo que lleva a rendimientos promedio casi siete veces inferiores a los de otros países desarrollados. El objetivo del denominado “maíz de eficiencia hídrica para África” (WEMA, por sus siglas en inglés) es la obtención de maíz resistente a sequías mediante fitomejoramiento convencional e ingeniería genética. Ha sido desarrollado por la Fundación para la Tecnología Agrícola de África, el Centro Internacional para el Mejoramiento del Maíz y el Trigo (CIMMYT), Monsanto y los sistemas nacionales de investigación agrícola de Kenia, Tanzania, Mozambique, Sudáfrica y Uganda. Está previsto que las variedades convencionales estén disponibles en torno a 2014, y las variedades transgénicas en el 2017.

Lorena Bordanaba


Bibliografía

  • Prow TW, Chen X, Prow NA, Fernando GJ, Tan CS, Raphael AP, Chang D, Ruutu MP, Jenkins DW, Pyke A, Crichton ML, Raphaelli K, Goh LY, Frazer IH, Roberts MS, Gardner J, Khromykh AA, Suhrbier A, Hall RA, Kendall MA. Nanopatch-targeted skin vaccination against West Nile Virus and Chikungunya virus in mice. (Small 2010)
  • Ye X, Al-Babili S, Klöti A, Zhang J, Lucca P, Beyer P, Potrykus I. Engineering the provitamin A (beta-carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-free) rice endosperm (2000 Science)
  • http://www.fao.org/index_es.htm