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NUEVAS VARIEDADES DE TRIGO ADECUADAS PARA CELÍACOS.

Figura 1.

La enfermedad celíaca es la intolerancia a una proteína llamada gliadina, componente del gluten. El gluten está presente en trigo, cebada, centeno y probablemente avena (por cuestiones de contaminación cruzada). Provoca una reacción alérgica en los individuos que la padecen, manifestándose como inflamación del intestino delgado acompañada del aplanamiento de las vellosidades que recubren la superficie del mismo y se encargan de la absorción de nutrientes, dificultándose entonces la captación de estos (Figura 1).

La prevalencia de la enfermedad celíaca, estimada en los europeos y sus descendientes es del 1%, y se conoce la existencia de predisposición genética a padecerla. Los síntomas más frecuentes son: pérdida de peso, pérdida de apetito, fatiga, náuseas, vómitos, diarrea, distensión abdominal, pérdida de masa muscular, retraso del crecimiento, dolores abdominales y alteraciones del carácter (irritabilidad, apatía, introversión, tristeza).

Su tratamiento consiste en el seguimiento de una dieta estricta sin gluten durante toda la vida, desapareciendo así los síntomas clínicos y reparándose la lesión vellositaria. Para facilitar la alimentación a todas las personas que padecen esta enfermedad, diversas empresas se han dedicado a la fabricación de harinas y otros productos elaborados sin gluten (Sanaví S.A., Alimentos Biológicos Oleander S.A., Casa Santiveri S.A., Sanavida S.L., son sólo algunos ejemplos). En muchos casos esto presenta el inconveniente del precio para el consumidor. Tal es el ejemplo de que un kilogramo de harina de trigo que tiene un precio de 0.68 €, mientras que libre de trigo puede alcanzar el valor de 4.33 € [2].

Figura 2.

Por esto y otros motivos, un tema vigente de investigación es encontrar variedades de trigo libres o con muy bajo contenido de gluten. Una de las variedades de trigo cultivadas desde antaño es la llamada “Einkorn” o Triticum monococcum. Un grupo de investigación de la Universidad de Estudios de Padua, Italia, presentó en el 2006 un artículo[4]. en el que se realizaron experimentos en los que exponían, in vitro, células de biopsia de intestino de pacientes celíacos a la gliadina obtenida de esta variedad de trigo y también de otra variedad de trigo que comúnmente se emplea para hacer pan. Los estudios resultaron en que mientras que con la gliadina del trigo del pan común se producía respuesta de células del sistema inmunológico, con la gliadina de Triticum monococcum esto no sucedía.

Quizás esta sea una variedad de trigo alternativa que sí puedan consumir los celíacos, aunque aun faltan estudios clínicos con pacientes para tener la certeza de ello. No es la única variedad de trigo sobre la que se lleva a cabo una investigación de este tipo pues en enero de 2011 se publicó otro artículo [5] realizado con la colaboración de diversos grupos italianos, en este caso con una variedad de trigo denominada como “C173” y en la que se obtuvieron resultados similares, y es que quizás sea otra de las especies de trigo aptas para el consumo de estos enfermos.

La búsqueda de especies de trigo que no producen efectos patológicos en personas celíacas no es la única estrategia para hacer frente a la patología. El Instituto de Agricultura Sostenible de Córdova y el CSIC han publicado recientemente un artículo[6] sobre cómo mediante RNA de interferencia se puede disminuir la expresión de varias formas de gliadina en diversas líneas de trigo transgénicas, obteniéndose resultados positivos, es decir, trigo con menor contenido en gliadina. Esta, parece ser una nueva manera de abordar el problema muy interesante y próspera.

En conclusión, la enfermedad celíaca es una patología que se pretende tratar desde diferentes puntos de vista, empezando con el estudio a nivel molecular de los individuos enfermos y el entendimiento del desarrollo de esta, hasta la búsqueda de especies de trigo bajas en gluten o incluso la modificación de especies ya existentes. Esperemos que todos ellos progresen exitosamente y se pueda mejorar la alimentación y en general la calidad de vida de las personas que la padecen.

ANA VICTORIA MARÍN MARÍN


Referencias

[1] http://www.celiacos.org/

[2] http://www.gastronomiaycia.com/…/grafico_celiacos/

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Einkorn_wheat

[4] Pizzuti D, Buda A, D’Odorico A, D’Incà R, Chiarelli S, Curioni A, Martines D. “Lack of intestinal mucosal toxicity of Triticum monococcum in celiac disease patients”. Department of Surgical and Gastroenterological Sciences, Padua University, Italy. Scand J Gastroenterol, 2006 Nov;41(11):1305-11.

[5] Antonio Carroccio, Lidia Di Prima, Davide Noto, Francesca Fayer, Giuseppe Ambrosiano, Vincenzo Villanacci, Karen Lammers, Domenico Lafiandra, Enzo De Ambrogio, Gaetana Di Fede, Giuseppe Iacono, Norberto Pogna. “Searching for wheat plants with low toxicity in celiac disease: Between direct toxicity and immunologic activation”. Digestive and Liver Disease, 2011 Jan;43(1):34-9. Epub 2010 Jun 15.

[6] Gil-Humanes J, Pistón F, Tollefsen S, Sollid LM, Barro F. “Effective shutdown in the expression of celiac disease-related wheat gliadin T-cell epitopes by RNA interference”. Instituto de Agricultura Sostenible, Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, Córdoba. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Sep 28;107(39):17023-8. Epub 2010 Sep 9.

Biotecnología de plantas

Durante siglos la humanidad ha introducido mejoras en las plantas que cultiva a través de la selección y la hibridación (polinización controlada de plantas). La biotecnología vegetal es una extensión de esta tradición con una diferencia: la biotecnología vegetal permite la transferencia de una mayor variedad de información genética de una manera más precisa y controlada mediante la selección de un gen o unos pocos genes deseables.

Las plantas representan un enorme potencial para las aplicaciones de la ingeniería genética. Presentan como ventaja que tienen un alto poder regenerativo, en muchos casos una sola célula puede regenerar la planta completa, y pueden expresar genes de mamíferos, por lo que se pueden utilizar como biorreactores para producir proteínas, carbohidratos o lípidos de origen animal.

La biotecnología de plantas abarca campos muy variados; se comercializan plantas resistentes a enfermedades o plagas, reduciéndose la necesidad del uso de pesticidas agroquímicos; también se han diseñado plantas resistentes a sequías y temperaturas extremas, o aptas para crecer en suelos ácidos y/o salinos, o resistentes a herbicidas, lo que permite eliminar malezas sin afectar el cultivo; además, se ha diseñado variantes con una capacidad mayor para fijar nitrógeno, lo que reduce el uso de fertilizantes. Una de las aplicaciones más demandada de la biotecnología vegetal es la mejora de la calidad nutricional, generando alimentos enriquecidos en aminoácidos, vitaminas, minerales o determinados ácidos grasos. Por último, cabe destacar las modificaciones realizadas para obtener cosechas más tempranas regulando la velocidad de maduración de frutos; esto permite un proceso de postcosecha y transporte de más larga duración sin que lleguen los alimentos al consumidor en estados avanzados de madurez.

Uno de los ejemplos de alimentos modificados genéticamente (gm) que se cultivan hoy en día es la soja resistente a glisofato, el componente activo de un herbicida; esta resistencia permite la utilización del herbicida sin afectar el cultivo, haciendo que se alcancen niveles de productividad mayor. Otro ejemplo es el maíz resistente a glufosinato, componente activo de un herbicida, y a ostrinia nubilabis, un insecto que horada el tallo de la planta destruyéndola.

Las cosechas resistentes a plagas ha sido una de las aplicaciones más exitosas de la ingeniería genética en la agricultura, ya que reducen considerablemente los riesgos y los costes derivados de la utilización de pesticidas. Además, esta tecnología ofrece protección individual a la planta transgénica, biodegradabilidad del compuesto e independencia de las condiciones climáticas en su efectividad.

Hoy en día se conocen más de 40 genes, muchos de ellos de origen bacteriano, que confieren resistencia a insectos. Uno de los más utilizados es la toxina producida por Bacillus thuringiensis; cuando esta bacteria esporula en la superficie de la hoja, produce unos cristales que se convierten en péptidos tóxicos al ser atacados por las proteasas del tracto intestinal de las larvas y orugas; las orugas que ingieren la toxina quedan paralizadas.

La toxina Bt en plantas transgénicas debe expresarse a niveles elevados para proporcionar la protección adecuada contra las plagas. La transformación del gen Bt en el genoma nuclear proporciona bajos niveles de expresión, mientras que la introducción en el genoma de los cloroplastos proporciona niveles altos. Aunque la transfección en el genoma de los cloroplastos es más complicado, se ha conseguido llevar a cabo. Además, presenta la ventaja de que los plastidios se heredan por vía materna; así pues, el trasgen del polen de los cultivos transgénicos no se dispersará a plantas no transgénicas, es decir, no se producirá lo que denomina “contaminación genética” de los cultivos transgénicos a los orgánicos. La especificidad de la toxina Bt contra especies concretas de insectos presenta la ventaja de que los efectos en otros organismos del ecosistema son mínimos.

Se han probados otras proteínas para el empleo como insecticidas, como el inhibidor alfa-amilasa, algunas lectinas, la toxina A de P luminiscens, la enzima colesterol oxidasa, avidina, citocromo P450 oxidasa y UDP-glicosiltransferasa, algunos compuestos volátiles y ARNi. Algunos de ellos son en la actualidad objeto de estudio, mientras que otros se han descartado por producir anormalidades en la planta transgénica o por inducir una respuesta del sistema inmune en los ratones alimentados con estas plantas.

La producción de plantas transgénicas debe cumplir unos requisitos legales nacionales que evalúa, entre otras cosas, la seguridad de los alimentos para el consumo.

Muchos países desarrollados se han opuesto a esta tecnología alegando el rechazo a la manipulación genética; otros, sin embargo, alegan motivos económicos, ya que el esfuerzo económico que se requiere para adquirir estas plantas transgénicas no se ve recompensado.

En los países desarrollados se mira más el aspecto económico que las ventajas que puedan ofrecer estas plantas transgénicas en el medio ambiente. Para que esta tecnología pueda continuar con su desarrollo, se necesitaría un cambio de actitud en el gobierno del país, en las empresas que lo mantienen económicamente y en la población.


C. Medrano Rodríguez


Bibliografía:

Izquierdo M (2001). Ingeniería Genética y transferencia génica. Ed. Pirámide. Madrid

La granja del doctor Frankenstein I. Video-documental. http://documentalesatonline.blogspot.com/2008/02/la-granja-del-drfrankenstein-1-y-22007.html

Gatehouse J. A. (2008) Biotechnological Prospects for Engineering Insect-Resistant Plants. Plant Psichology 146: 881-887

Animales transgénicos: obtención y aplicaciones

A lo largo de los siglos se han producido animales con nuevas combinaciones de genes, utilizando métodos tradicionales de reproducción mediante cruces selectivos e hibridaciones, pero siempre con la limitación de que los genes que se cruzaban debían pertenecer a la misma especie o a especies muy parecidas. Actualmente, y desde los años 80, la transgénesis ha permitido superar este obstáculo, permitiendo a los científicos la investigación y aplicación de esta técnica en numerosos campos. Además de la obtención de productos valiosos por medio de microorganismos, la ingeniería genética permite la obtención de plantas y animales alterados genéticamente [1] Son lo que se denominan organismos transgénicos, y son aquellos dotados de una nueva información genética derivada de la adquisición de un DNA foráneo y que son capaces de transmitirlo a su descendencia [2].

Normalmente, en los organismos animales superiores, la información genética se transmite por mecanismos de reproducción sexual en lo que se conoce como transmisión genética vertical; sin embargo, hace alrededor de 20 años, se logró en ratones la transferencia de esta información génica por inyección de un DNA extraño en un cigoto obtenido por fecundación in vitro. Esto último es una transmisión genética horizontal denominada transgénesis [3]. Existen numerosas técnicas que se emplean hoy en día para la obtención de animales transgénicos (virus sin poder patógeno que actúan como vectores genéticos, microproyectiles cargados con DNA, electroporación, microinyección de DNA,…), pero el método más utilizado debido, principalmente, a que permite dirigir las secuencias genéticas a lugares específicos del genoma, es aquel en el que se emplean células en cultivo a las que se somete a modificaciones genéticas específicas, produciendo células madre transgénicas que, posteriormente, son insertadas en embriones en fase de blastocisto.

Los individuos resultantes portarán el gen sólo en un porcentaje de sus células [5]. A lo largo de los años, se han ido descubriendo nuevas técnicas para el desarrollo de este proceso ya que posee múltiples utilidades y aplicaciones en numerosos campos. Una de las aplicaciones que tiene la transgénesis en animales es la implantación de la hormona del crecimiento para que los animales tengan un crecimiento mayor y más rápido. Así, en el salmón, esta técnica ha conseguido ejemplares que engordan dos veces más rápido y comen menos que las variedades naturales, creciendo incluso en invierno, época en la que normalmente el crecimiento se detiene [5].

También se puede utilizar esta terapia para conseguir fortalecer el sistema inmune de determinados animales, haciéndolos incluso resistentes a algunas enfermedades. Existen terneros, por ejemplo, que son resistentes a la mastitis, a la disentería o al cólera, y estas alteraciones a veces pueden transmitirse a la descendencia [5]. En el campo de la medicina, también son empleados animales transgénicos con un fin terapéutico, para avanzar en el tratamiento de determinadas enfermedades, para generar medicamentos de forma endógena, o incluso con el objetivo de la realización de trasplantes entre distintas especies (xenotrasplantes). Si se aísla el gen humano causante de una determinada enfermedad y se introduce en ratones, éstos desarrollarán la enfermedad y, así, pueden investigarse nuevos tratamientos sin arriesgar vidas humanas [5].

También se emplean en bio-reactores, que son animales a los que se les introduce DNA de ciertos genes humanos capacitándolos así para producir ciertas proteínas humanas que pueden ayudar a tratar determinadas enfermedades. Algunos ejemplos de esta aplicación son vacas, ovejas y cabras cuya leche puede ser usada para tratar la diabetes, el enfisema pulmonar o la hemofilia entre otras enfermedades; el pez Tilapa, que puede producir insulina humana para diabéticos; o cerdos que contienen hemoglobina humana en sus glóbulos rojos [1, 3, 5]. En relación a los animales empleados como bio-reactores, es importante destacar que recientemente, en febrero de 2009, la FDA (Food and Drug Administration) ha aprobado el empleo del primer animal transgénico (una cabra) para la producción de la proteína recombinante humana α-antitrombina, una proteína anticoagulante. El objetivo de la producción de esta proteína es el tratamiento de personas con una deficiencia hereditaria de α-antitrombina, ya que estas tienen altos riesgos de sufrir trombos si son sometidos a operaciones o durante el parto [6].

En cuanto a los xenotrasplantes arriba mencionados, si se realiza la implantación de genes humanos en animales, éstos se convierten en posibles donantes de órganos, ya que portan en su DNA un antígeno regulador del complemento humano que evita que se dé el rechazo hiperagudo típico de los trasplantes entre distintas especies. El cerdo, debido al tamaño de sus órganos, podría convertirse en el primer donante transgénico [3, 5]. A pesar de las apasionantes promesas de la ingeniería en biotecnología, llegar a poner un producto en el mercado es una tarea enorme, ya que deben tenerse en cuenta las pruebas clínicas, los permisos gubernamentales y el proceso de escalado, o cambio de escala, desde el laboratorio a la producción industrial. Aún con esto, la producción de animales transgénicos para la investigación científica y con fines comerciales continúa siendo un área muy importante de la biotecnología que tiene un gran futuro por delante.

Laura Peigneux Navarro

Referencias

[1] Madigan, Martinko, Parker (2006) “Biología de los microorganismos”. Ed.     Pearson Perntice may Educación S.A., 10ª edición.

[2] Prescott, Harley, Klein (2002) “Microbiología”. Ed. McGraw Hill Interamericana. 5ª edición.

[3] http://www.prodiversitas.bioetica.org/des18.htm

[4] http://www.aragonesasi.com/boreas/articulos/transgen1.htm

[5] http://www.iesmariazambrano.org/Departamentos/flash-  educativos/animales_transgenicos.swf

[6] Klin Bellinghan, Jim. (April 2009) Nature Biotechnology volume 27, number 4. 302-304.

Las plantas transgénicas: una alternativa agrícola de producción

Me resulta muy difícil explicar a las personas de mi entorno cómo la ingeniería genética, lejos de ser extremadamente peligrosa puede aportarnos grandísimos beneficios si la utilizamos con criterio. En muchos lugares la agricultura es la principal fuente de ingresos para las familias. Los años de mala cosecha son muy duros para todos. Con la ingeniería genética podemos conseguir que los cultivos resistan ciertos herbicidas, plagas, incluso se pueden conseguir variedades que tengan mejor aspecto (quién no ha ido al supermercado y ha visto el maravilloso aspecto que tiene la fruta hoy en día), mayor valor nutricional (el famoso arroz dorado rico en vitamina A) [1], y tengo entendido que están intentando mejorar el sabor (¿conseguirán que las espinacas nos gusten a todos?).

No hay que olvidar su posible aplicación terapéutica, pues se está consiguiendo producir proteínas recombinantes humanas utilizadas para tratar diversas enfermedades o producir vacunas en plantas como el tabaco o el maíz. Pero para entenderlo, primero debemos saber cómo funciona la ingeniería genética y cómo se consiguen plantas transgénicas. Mediante ingeniería genética podemos modificar el genoma de un organismo y conseguir eliminar rasgos no deseados o incluir características de otras especies (aquí se incluirían las proteínas humanas recombinante). La modificación genética no es algo nuevo en la naturaleza, sucede a menudo entre especies. La ingeniería genética se sirve de estos mecanismos naturales para conseguir una modificación concreta. Podemos modificar el genoma de las plantas, introduciendo o eliminando genes de interés, y entonces obtendremos una planta transgénica [2].

¿Cómo se consiguen plantas transgénicas? El proceso de modificación consta de dos etapas: transformación y regeneración. La transformación consiste en introducir los genes de interés en la célula vegetal. El método clásico utiliza la bacteria Agrobacterium tumefaciens como vehículo, aprovechando que Agrobacterium es un patógeno natural de plantas capaz de transferir sus genes a la célula vegetal; en primer lugar se introduce el gen en el genoma de la bacteria, y posteriormente se incuban cortes de la planta con una suspensión de bacterias para que se produzca la transferencia genética. Otro método utilizado últimamente consiste en disparar microproyectiles recubiertos del DNA de interés para introducirlos directamente al núcleo celular. Una vez transformadas, las células deben regenerar la planta completa. Las células transformadas se seleccionan porque junto con el gen de interés se ha introducido un gen que confiere resistencia a antibióticos, de modo que si en el medio de cultivo está presente el antibiótico sólo crecerán las células que posean el gen de resistencia, esto es, las que se hayan transformado.

La utilidad inmediata de las plantas transgénicas es la mejora de los cultivos: resistencia a plagas, herbicidas, y el consecuente aumento de la producción. Pero no quedan ahí las oportunidades que nos ofrece. Recuerdo un artículo publicado el año pasado en la revista FeedTech donde anunciaban la producción de semillas transgénicas utilizadas para alimentar al ganado que permitían asimilar mayor cantidad de fósforo al animal [3]. Pero desde hace un tiempo las plantas transgénicas pueden utilizarse también para producir proteínas de interés terapéutico, como la hormona del crecimiento o determinados anticuerpos [4]. El tabaco es la planta estrella en este tipo de producción de interés clínico y farmacéutico.

Pero todas estas ventajas y aplicaciones vienen acompañadas de otros tantos riesgos, más por el interés económico que suscita que por los siempre presentes riesgos para la salud o el medio ambiente [5], por eso es esencial utilizar con cabeza las oportunidades que la modificación genética nos ofrece.

Miriam Olombrada Sacristán

REFERENCIAS

[1] Beyer, P; Al-Babili, S; Ye, X; Lucca, P; Schaub, P; Welsch, R and Potrykus, I. (2002) “Golden Rice: Introducing the β-Carotene Biosynthesis Pathway into Rice Endosperm by Genetic Engineering to Defeat Vitamin A Deficiency” J. Nutr. 132 (3): 506S-510S

[2] “Plantas transgénicas. Preguntas y Respuestas” Publicaciones de la Sociedad Española de Biotecnología (SeBiot). Link: http://www.sebiot.org/

[3] “Alberta and Shanghai partner to cut pollution” (2009) FeedTech 13(2):18-20. Puedes encontrar el artículo on-line: http://www.allaboutfeed.net/article-database/alberta-and-shanghai-partner-to-cut-pollution-id1430.html

[4] Julian K-C Ma, Pascal MW Drake, Paul Christou (2003) “The production of recombinant pharmaceutical proteins in plants”. Nature Review Genetics 4:806-817

[5] “Los mitos de la biotecnología agrícola: algunas consideraciones éticas” (2000) Miguel Altieri. Link: http://www.ambiente-ecologico.com/ediciones/070-05-2000/070-miguelaltieri-biotecnologia.html

La controversia de los alimentos transgénicos

Los alimentos transgénicos son mencionados a menudo en la prensa. Partidarios y detractores esgrimen razones para alimentar la polémica y se hace necesaria una campaña de información para aclarar ideas y malentendidos.

Definamos, en primer lugar, que es un alimento transgénico: son aquellos que han sido producidos a partir de un organismo modificado genéticamente mediante ingeniería genética. La incorporación de genes de un organismo a otro organismo huésped permite conferir a éste ultimo una característica deseada.

Técnicas asociadas

La manipulación (mediante ingeniería genética o tecnología del ADN recombinante) de las secuencias de ADN que normalmente codifican genes de forma directa, posibilita la extracción de un cuerpo biológico dado y su inclusión en otro (inserción de grupos de genes mediante obtención de híbridos). También hace posible la modificación o eliminación de estos genes. En el campo de la biotecnología vegetal, existe además la llamada mejora clásica, que introduce fragmentos de ADN de forma indirecta, mediante cruzamientos dirigidos.

La polémica

El debate surge del siguiente dilema: los alimentos transgénicos pueden permitir aumentar la productividad y el valor nutritivo de estos productos, lo cual ayudará a la reducción del hambre en el mundo y al incremento de la seguridad alimentaria en los países desarrollados. Sin embargo, se temen los hipotéticos riesgos a largo plazo que pueda tener su utilización masiva para la salud humana y el medio ambiente. Las consecuencias sobre la biodiversidad también son motivo de discusión, por ejemplo el mejoramiento genético pesquero se puede ver beneficiado, en términos de mayor productividad gracias a la modificación genética, pero no se sabe como interaccionarán las reservas de peces naturales y los nuevos individuos modificados.

Dado que los animales transgénicos no se están empleando todavía en la alimentación humana, la controversia sobre los alimentos transgénicos se restringe por el momento a los cultivos genéticamente modificados.

El cultivo de vegetales que contienen genes de resistencia a plagas permite reducir la cantidad de sustancias químicas necesarias para proteger los cultivos. De este modo se asegura una mayor productividad y además se reduce la contaminación por pesticidas  del medio ambiente. Las dudas acerca de su utilización se relacionan especialmente con el desconocimiento de las consecuencias que pueden tener sobre otras especies vegetales, y sobre poblaciones del ecosistema.

Hasta ahora, el desarrollo de los alimentos transgénicos se ha dirigido a la obtención de alimentos básicos más nutritivos (introducción de genes en cultivos como el arroz para incrementar su valor alimenticio, modificación genética de frutas y hortalizas para aumentar el tiempo de conservación, reduciendo el enorme desperdicio que tiene lugar durante esas operaciones, así como mejora de las oportunidades comerciales, etc).

Como potenciales riesgos a estudiar mencionaremos los siguientes:

  • Transferencia genética de los alimentos a células del organismo o bacterias del tracto intestinal, produciendo efectos nocivos sobre la salud humana (transferencia de genes de resistencia a antibióticos, empleados en los procesos iniciales de construcción de organismos transgénicos para la selección de aquellas células que hayan incorporado el transgén).
  • Las modificaciones genéticas pueden dar lugar a nuevas toxinas. Además, el transgén podría sufrir mutaciones que den lugar a otros productos distintos del que inicialmente se buscaba, y causar problemas de toxicidad
  • Las proteínas expresadas por los transgenes presentes en los alimentos transgénicos podrían causar reacciones alérgicas. También podría transferirse accidentalmente un gen responsable de expresar proteínas alergénicas por desconocimiento de su función.

En cualquier caso, los enormes beneficios que podrían aportar a la humanidad los alimentos transgénicos hacen de su estudio un necesario campo de investigación primordial.

Guillermo Mejias