Se modifican algas para matar células cancerígenas dejando ilesas a las células sanas

Artículo posteado por: Mª Dolores Gutierrez (2º Farmacia-Biotecnología, UEM)

Científicos han modificado genéticamente algas diminutas para que sean capaces de matar hasta el 90% de las células cancerígenas cultivadas en el laboratorio sin causar daño a las sanas. Este mismo tratamiento también se ha probado en tumores de ratones y ha sido eficaz, siendo también efectivo sin producir daños en el resto del cuerpo del ratón.

Desarrollar medicinas que solamente ataquen células tumorales sin producir impacto sobre los demás órganos y tejidos es uno de los mayores retos en la lucha a contrarreloj en la terapia en cánceres. Tal quimioterapia dirigida ayuda a evitar algunos de los devastadores efectos secundarios asociados a la quimioterapia convencional, en la que todas las células en división rápida en el cuerpo son bombardeadas con fármacos tóxicos – incluyendo los folículos pilosos, las uñas y la médula ósea.

Es por eso que los investigadores han estado trabajando en la administración de fármacos cáncer basado en nanopartículas y han estado enviando partículas de sílice porosas cargadas con fármaco en el cuerpo para dirigirse a las células tumorales. Sin embargo, la fabricación de estos tipos de nanopartículas es cara y requiere productos químicos industriales, tales como el ácido fluorhídrico.

Ahora, un equipo internacional de científicos de Australia y Alemania, ha modificado genéticamente un alga diatomea que puede hacer el mismo trabajo que las nanopartículas sintéticas.

Las diatomeas son un gran grupo de organismos microscópicos unicellulares que tienen paredes celulares translúcidas compuestas de dióxido de silicio hidratado o sílice – el mismo tipo de material poroso utilizado en la fabricación de nanopartículas para medicina. Estas algas tienen un diámetro de tan solo 4-6 micrómetros más de diez veces menor que la anchura de un cabello humano.

“Por ingeniería genética de algas diatomeas, algas pequeñas, unicelulares y fotosintéticas con un esqueleto hecho de sílice nanoporoso, somos capaces de producir una proteína de unión de anticuerpos en la superficie de la cáscara“, dijo el autor principal y experto en nanomedicina Nico Voelcker.

Estas nanopartículas diatomeas-anticuerpo cargadas solamente se unen a moléculas que se encuentran en las células cancerosas, donde pueden liberar fármacos. Con esto se consigue la terapia dirigida que los investigadores están buscando (1).

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Figura 1. Principio de acción las nanopartículas de sílice modificadas genéticamente. Las nanopartículas de biosilica modificadas genéticamente (verde ) que contienen moléculas de fármacos encapsulados en liposomas (amarillo) pueden ser dirigidas a células adherentes de neuroblastoma (rojo) y las células de linfocitos en suspensión (púrpura) mediante funcionalización de la superficie con anticuerpos específicos del tipo de célula. Las moléculas de la droga encapsulada mediante liposomas se van liberando desde desde el soporte en las inmediaciones de la célula diana

“Se ha prestado mucha atención al desarrollo de vehículos de fármacos que son naturales, biocompatibles y biodegradables”, afirman los autores en su informe, publicado en Nature Communications.

La diminuta alga diatomea biosílica cumple estos criterios, ya que en su mayoría sólo necesitan agua y luz para crecer, y se puede romper fácilmente. Y al elegir el anticuerpo correcto, a las nanopartículas de algas se les señala fácilmente la dirección hacia las células tumorales restringiéndoles el resto de células.

Fuente: http://www.sciencealert.com/algae-has-been-engineered-to-kill-cancer-cells-while-leaving-health-ones-unharmed 

Bibliografía::

(1) Delalat, B., Sheppard, V. C., Ghaemi, S. R., Rao, S., Prestidge, C. A., McPhee, G., … & Voelcker, N. H. (2015). Targeted drug delivery using genetically engineered diatom biosilica. Nature communications, 6.

 

Transformando el DNA basura en genes

Artículo posteado por Janaina Cejudo (4 º Biotec,UEM)

En los últimos 40 años, los científicos se han basado en la hipótesis de que los genes tienen linajes que se remontan al pasado hasta un ancestros primigenio, del que se fue evolucionando muy lentamente. Los genes provienen pues de copias ligeramente mutadas de genes preexistentes: la copia original continuaba con la función previa y la nueva mutada daba lugar a nuevas funciones.

Puede que esto ocurriese en muchos casos, pero algunos genes parecen contradecir esta teoría. No se les ha encontrado genes similares ni ‘parientes cercanos’ en el genoma. El misterio de la procedencia de estos genes huérfanos ha intrigado a los científicos durante décadas. Curiosamente en los últimos años, una teoría que parecía descabellada ha empezado a coger importancia: los genes huérfanos pueden proceder del ADN basura (o ADN no codificante).

Esa aparición espontánea de funcionalidad que antes era consideraba imposible, explica numerosos ejemplos en organismos desde levaduras, moscas o ratones hasta humanos y ha convencido a la mayor parte de la comunidad científica de que los genes de novo existen. Y son muy frecuentes.

Los científicos parecen haber comprendido que los genes de novo constituyen una parte importante del genoma, aun no sabiendo cuántos hay o cómo funcionan. Y aún es más, mutaciones en estos genes suelen ser letales, dando a entender lo tremendamente importantes que son.

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Figura 1. Los nuevos genes parecen surgir en varios puntos a lo largo de la historia evolutiva en el linaje de los ratones (línea roja). El pico hace 800 millones corresponde al final de la Edad de Hielo. Si los genes viniesen por duplicación, se hubieran originado hace 3.8 billones de años y seguirían la trayectoria de la línea verde. Olena Shmahalo/Quanta Magazine; source: Tautz and Domazet-Lošo, Nature Reviews Genetics, 2011.

La búsqueda del huérfano

El modelo de duplicación génica explica algunos genes pero tiene limitaciones. Implica que estos genes surgieron al principio de la historia evolutiva y los nuevos genes tendrían una variabilidad bastante escasa si proceden solo de ligeros cambios en unos pocos genes ya existentes.

Las primeras evidencias de que este modelo no era suficiente surgieron en los años 90, con la aparición de las tecnologías de secuenciación del ADN. Los investigadores descubrieron que un tercio de los genes de la levadura que estudiaban no tenían ninguna similitud con los genes conocidos en otros organismos. Al principio asumieron que estos genes venían de alguna familia que aún no se había descrito pero esta presunción se quedó sin demostrar. Cuantos más organismos se describían, más genes huérfanos aparecían.

En 2006, Begun, biólogo de la Universidad de California, encontró la primera evidencia de que estos genes podían venir del ADN no codificante. Comparó genes de Drosophila melanogaster con genes de otras moscas muy emparentadas. Las distintas especies compartían la mayoría del genoma pero Begun descubrió que había genes exclusivos de cada especie, algo indicativo de que no procedían de un ancestro común. Begun propuso que había secuencias al azar en el ADN basura que podían mutar y dar lugar a estos genes funcionales.

El proceso sería complicado ya que el ADN basura debería mutar lo suficiente para poder ser leído por la maquinaria celular, adquirir componentes regulatorios propios y tener una señal de inicio y una de final. El ARN producido a partir de ese gen debe ser útil y dar lugar a una función adaptativamente ventajosa. De hecho, “las nuevas proteínas tienen tendencia a desorganizarse, plegarse mal y crear problemas en donde se acumulen” según explica la bióloga Joanna Masel de la Universidad de Arizona, que se ocupa del estudio en los mecanismos en los que la evolución trabaja para evitar dichos problemas.

Diethard Tautz, biólogo del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva propuso como alternativa a la teoría de Begun que los genes huérfanos proceden de genes preexistentes pero se originan por mutaciones drásticas que se produjeron muy rápidamente, dejando al ancestro irreconocible. Entonces su equipo se topó con el gen Pldi, presente en ratones, ratas y humanos pero silenciado en estas dos últimas especies. En ratones es funcional y su ausencia crea desventajas reproductivas en machos. El equipo de Tautz tuvo que admitir que este gen tenía que proceder de esa secuencia inactiva en otras especies pero que, convertido en gen de novo, había sido útil en ratones.

Ola de nuevos genes

Con técnicas de análisis de ARN es fácil encontrar numerosos posibles genes de novo pero describir su función es mucho más complicado. Las evidencias son que un porcentaje notable de genes de novo se convierten en esenciales (por ejemplo, 20% de estos genes son fundamentales para la supervivencia en moscas) y muchos otros proporcionan ventajas adaptativas a los que los adquieren.

En humanos, hay científicos que defienden que la evolución cerebral es causa de algunos genes de novo que se han encontrado en este tejido. Otros genes de este tipo se relacionan con el desarrollo de enfermedades tumorales debido a posibles problemas de desregulación, como argumenta McLysaght, genetista del Trinity College de Dublin.

Proteínas promiscuas

Los genes de novo cambiaron la concepción que se tenía de cómo es una proteína y cómo funciona. Son genes cortos así que dan proteínas pequeñas. En vez de plegarse en una estructura precisa, las proteínas de novo son desorganizadas pudiendo adaptarse a una gran variedad de otras moléculas.

Añadiendo que las tecnologías de screening están diseñadas para proteínas más largas, las de novo suelen pasar desapercibidas y no se incluían en muchos estudios. Vista la importancia de las proteínas pequeñas, se está empezando a cambiar la tendencia e implementar tecnologías que detecten estas proteínas y sus genes. Los científicos también quieren descubrir de qué manera estas proteínas se integran de pronto en la compleja red de reacciones celulares.

El gen ESRG humano ilustra claramente este misterio. Parte de la secuencia también está presente en otros primates pero el gen solo se activa en humanos en los que es fundamental para mantener estados embrionarios tempranos (mientras que los demás primates son capaces de desarrollar sus embriones sin este gen). “¿Cómo se hizo funcional este nuevo gen? ¿Cómo se incorporó a los procesos celulares? Para mi, es la pregunta más importante es este momento” declara Mc Lysaght.

Fuente:

Biobliografía:

  • Tautz, D., & Domazet-Lošo, T. (2011). The evolutionary origin of orphan genes.Nature Reviews Genetics, 12(10), 692-702.

Generación de monos Cynomolgus quiméricos usando células madre embrionarias

Artículo posteado por: Mª Dolores Gutierrez (2º Biotec, UEM)

  • Colonia morfológica de los CES del mono cynomolgus está influenciada por las condiciones de crecimiento.
  • Las propiedades celulares y la expresión génica sugieren un cultivo inducido de células indiferenciadas
  • Los CES transplantados pueden contribuir a la formación del blastocito quimérico
  • Los fetos quiméricos muestran evidencia de contribución a las tres capas germinalesas

Debido a su similitud con el hombre, los primates son importantes modelos a la hora del estudio de enfermedades en humanos y en el desarrollo de estrategias terapéuticas. El establecimiento de animales quiméricos utilizando células madre embrionarias (CES) podría ayudar con estas investigaciones, pero hasta ahora no se había logrado. Aquí, se muestra que las CES del mono cynomolgus (cESCs) cultivadas en unas condiciones de cultivo ajustadas son capaces de incorporar embriones de acogida y se convierten en quimeras con la contribución de las tres capas germinales y en progenitores de células germinales.
Bajo unas condiciones de cultivo optimizados, las cuales se basan en un enfoque desarrollado previamente para las CES humanos indeferenciadas muestran propiedades alteradas de crecimiento, perfiles de expresión de genes y vías de señalización auto-renovación, que sugieren un estado de células indeferenciadas alterado. Así, nuestros resultados muestran que es factible generar monos quiméricos utilizando los CES y abrir nuevas vías para el uso de modelos de primates no humanos para estudiar tanto la pluripotencia y la enfermedad humana.   Fuentehttp://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(15)00264-7

El cáncer de pulmón puede ser tratable con el uso de tecnología SAPC-DOPS

Artículo posteado por: Mª Dolores Gutiérrez Sáez El cáncer de pulmón es el más común y mortal en el mundo, con aproximadamente 221.000 casos nuevos de los cuales se estiman 158.000 muertes en 2015 en los EE.UU., según la Sociedad Americana del Cáncer. El tabaquismo es la principal causa de este, aunque también destaca la exposición a ambientes altamente contaminados. Un estudio de la Universidad de Cincinnati (UC), publicado en la revista Molecular Cancer Therapeutics, ofrece esperanza de que el agente terapéutico SAPC-DOPS pudiera ser utilizado para el tratamiento de este cáncer. Xiaoyang Qi, PhD, director asociado y profesor asociado de la División de Hematología Oncología de la Facultad de Medicina de UC y miembro del Centro de Cáncer de Cincinnati, dice que estos hallazgos indican que SapC- DOPS se muestra prometedor para el tratamiento de uno de los cánceres más mortales a nivel mundial. Los resultados también proporcionan una tendencia clara de que este agente podría ser un tratamiento clave para una variedad de cánceres. Imagen1

Figura 1. SapC–DOPS targets lung tumor cells in vivo

“Me asocié con científicos de la Universidad de Medicina de Nanjing en China para esta investigación, pues el cáncer de pulmón en China es un problema importante de salud“, dice Qi. “Según lo informado por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer, más de la mitad de las muertes por cáncer de pulmón causado por los contaminantes del aire en todo el mundo se produjo en China y otros países de Asia oriental. Las opciones de tratamiento estándar para el cáncer de pulmón, incluyendo la quimioterapia, la radioterapia y la cirugía, tienen efectos secundarios indeseables que afectan al paciente, por lo que el uso específico de SAPC-DOPS podría ser muy beneficioso.” SAPC-DOPS consiste de una proteína lisosómica, saposina C (SAPC), y un fosfolípido llamado dioleilfosfatidil serina (DOPS), que se combinan y se ensambla en pequeñas cavidades, o nanovesículas, para señalizar y matar a las diversas formas de las células cancerosas. Los lisosomas son orgánulos rodeados de membrana que contienen enzimas capaces de romper todo tipo de componentes biológicos; los fosfolípidos son componentes principales de todas las membranas celulares y bicapas lipídicas forma. Qi y sus colaboradores han encontrado previamente que la combinación de estos dos componentes celulares naturales, llamado SAPC-DOPS, causó la muerte celular en muchos tipos de células, incluyendo el cáncer de cerebro, piel, próstata, sangre, cáncer de mama y de páncreas; pero escasos daños a las células sin cáncer ni a los tejidos. “Formulaciones de liposomas como vehículos para la administración de fármacos son objeto de intensa investigación”, continúa. “En comparación con los medicamentos no encapsulados, estos mejoran la biocompatibilidad y la ejecución selectiva. A pesar de los resultados prometedores en modelos preclínicos de cáncer de pulmón y muchos otros tipos de cáncer, sólo unas pocas formulaciones liposómicas no específicas han sido aprobadas para el tratamiento del cáncer por organismos reguladores. Los ensayos clínicos están en curso para evaluar algunas de ellas en pacientes con cáncer de pulmón. Sin embargo, hasta el momento, estos liposomas han demostrado ser menos eficaces en comparación con la administración libre de drogas, por lo que la investigación SAPC-DOPS es prometedora como tratamiento dirigido para el cáncer de pulmón”. En este estudio, los investigadores utilizaron SAPC-DOPS para atacar selectivamente a la membrana celular de los tumores de pulmón en modelos animales y en cultivos de células humanas. Qi dice una característica distintiva de SAPC-DOPS es su capacidad para unirse a phosphatidylseriine (PS), un lípido, que se encuentra en las superficies de las membranas de todas las células tumorales.   “Para evaluar el papel de PS celular externa, se evaluó la exposición PS en tumores humanos y células no tumorales en cultivo“, dice. “También hemos introducido estas células en modelos animales y luego se inyecta el SAPC-DOPS vesículas por vía intravenosa para ver si podíamos detener el crecimiento del tumor.” “Haciendo uso de un método de doble de seguimiento en modelos vivos, demostramos que las nanovesículas fueron orientadas específicamente a los tumores. Estos datos sugieren que la PS es un biomarcador de cáncer de pulmón, como ya se encontró para los tumores de páncreas y el cerebro en estudios anteriores, y puede ser dirigido efectivamente para la terapia usando nanovesículas SAPC-DOPS selectivas “. “Hemos observado que las nanovesículas mataban selectivamente las células cancerosas de pulmón humano, y las células no cancerosas se mantuvieron sin cambios. Este efecto tóxico correlacionaba con el nivel de exposición de PS en la superficie de las células tumorales. Nuestros resultados muestran que SAPC-DOPS podría ser una opción de tratamiento prometedor para el cáncer de pulmón merece mayor estudio clínico”. Es importante destacar que los animales tratados con SAPC-DOPS mostraron beneficios de supervivencia y sus tumores se redujeron o desaparecieron. Fuente – http://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150210050941.htm  Bibliografía  – Zhao, Z. Chu, V. M. Blanco, Y. Nie, Y. Hou, X. Qi. SapC-DOPS Nanovesicles as Targeted Therapy for Lung CancerMolecular Cancer Therapeutics, 2015; 14 (2): 491 DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-14-0661

Más de 80 millones de bacterias en un beso

Artículo posteado por: Mª Dolores Gutiérrez Saéz (1º Farmacia-Biotecnología, UEM)

INTRODUCCIÓN: leyendo este artículo del periódico Microbioma descubriremos que, cuando los seres humanos nos besamos durante 10 segundos, compartimos más de 80 millones de bacterias. Por este motivo, aquellas parejas que se besan durante al menos nueve veces al día acaban compartiendo comunidades de bacterias.

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¿Estamos solos en el universo? ¿Habrá vida fuera de nuestro planeta? Estos son dos de los grandes interrogantes que el ser humano lleva siglos preguntándose; pero basta con echar un ojo en nuestro interior para darse cuenta de que 100 trillones de microorganismos viven en nuestro cuerpo. Para hacernos una idea, la población mundial en 2014 fue de algo más de tan solo 7000 millones de personas, nada comparado con la gran densidad de habitantes que hospedamos.

Estas bacterias, que participan en la digestión de la comida, obtención de nutrientes esenciales y la prevención de enfermedades, vendrán determinadas por nuestra genética, la dieta, la edad y algunos hábitos diarios. Sin embargo, otra gran parte procederá de aquellos con los que nos relacionamos; pues sólo en la boca ya se diferencian 700 tipos de microorganismos.

Micropia y TNO realizaron un estudio en Países Bajos en el cua se les pidió a 21 parejas que rellenaran un cuestionario sobre la frecuencia y el modo en el que se besaban. A continuación, se tomaron muestras de frotis bucal para determinar la composición de su flora microbiana en lengua y saliva. Los resultados estaban claros: aquellas parejas que se besaban más compartían comunidades de bacterias en la saliva y para ello bastaba con tan solo 9 besos intensos.

Remco Kort, de TNO’s Microbiology y del departamento de Systems Biology, reveló que el hecho de besarse intercambiando saliva y caricias con la lengua es algo común en más del 90% de las culturas conocidas y lo que se pretende averiguar es cómo varía el grado con el que una pareja comparte las bacterias presentes en su boca conforme más se besa.

En un experimento para controlar la cantidad de bacterias transferidas, una de las personas tomaba una bebida probiótica que contenía bacterias específicas como Lactobacillus y Bifidobacterium. Después de un beso, los investigadores encontraron que en la persona besada, la cantidad de bacterias probióticas que había recibido se había triplicado con respecto a antes del beso; más o menos 80 millones con tan sólo 10 segundos.

Finalmente, se obtuvieron otros dos resultados bastantes sorprendentes: en primer lugar, las parejas que ya se besaban de manera regular y que mantenían hábitos similares, no aumentaban la similitud en la composición de sus salivas aunque se besasen más que antes. Segundo, el 74% de los hombres besan el doble que las mujeres, ellos una media de diez besos por día y ellas de cinco.

Fuente:

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141116211033.htm 

Bibliografía:

– Remco Kort, Martien Caspers, Astrid van de Graaf, Wim van Egmond, Bart Keijser, Guus Roeselers. Shaping the oral microbiota through intimate kissing. Microbiome, 2014; 2 (1): 41 DOI: 1186/2049-2618-2-41

Los medicamentos anti-VIH pueden causar daños en el corazón de embriones.

Artículo posteado por Alejandra Merino Pardo (1º Biotecnología, UEM)

Este artículo trata sobre los preocupantes resultados que se han obtenido al investigar cómo afectan a un embrión aquellos fármacos que ayudan a impedir el contagio del virus VIH que tiene la madre a su bebé. Pues bien, se ha demostrado que, aunque efectivamente estos medicamentos consigan que no haya contagio, producen a la larga serios problemas de corazón al bebé.

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La Universidad Estatal de Wayne y el Hospital de Niños de Michigan han realizado un estudio sobre cuánto y de qué forma pueden afectar los medicamentos que previenen el VIH en fetos. Dicho estudio muestra que estos fármacos ayudan con éxito a que el contagio madre-hijo del virus VIH no se produzca, pero, sin embargo, también demuestra que pasarán factura. Esta factura se traduce en problemas de corazón, pues el músculo cardíaco no se desarrollará bien e implicará un rendimiento cardíaco reducido. Steven E. Lipshultz, jefe de pediatría de la universidad y el hospital anteriormente mencionados, corroboró este estudio.

Se realizó un estudio comparando el corazón de niños cuyas madres no estaban infectadas del virus VIH y niños que habían recibido medicamento para no contagiarse de este virus. Con esta comparación se observó que los niños con madres que tenían el virus VIH tenían un desarrollo del músculo cardíaco rezagado y la capacidad de bombeo del corazón deteriorada. La conclusión de este estudio, según el Dr. Lipshultz, es que se confirmó que estos medicamentos causaban cardiopatías y habría que seguir estudiando por qué las causaban. Con respecto a esto, también añadió que era  “un ejemplo convincente de cómo la investigación clínica puede ser eficaz para ayudar a aclarar problemas complejos en el cuidado de la salud pediátrica”.

El Dr. Wilkinson apuntó que lo que ocurre con estos medicamentos, usados generalmente con enfermedades crónicas, también puede ocurrir con otros medicamentos pediátricos utilizados para casos no tan graves. Es por ello por lo que habría que potenciar la investigación en sustancias con uso pediátrico, pues, como hemos visto, causan graves patologías a la larga.

Como conclusión, el Dr. Lipshultz apunta que “nuestra meta en el Hospital de Niños de Michigan es proporcionar el mejor cuidado posible a nuestros pacientes. Estudios como éste son de crucial importancia para hacer frente al desafío.”

Fuente:

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141121141228.htm

Bibliografía:

– Steven E. Lipshultz, Paige L. Williams, Bret Zeldow, James D. Wilkinson, Kenneth C. Rich, Russell B. van Dyke, George R. Seage, Laurie B. Dooley, Jonathan R. Kaltman, George K. Siberry, Lynne M. Mofenson, William T. Shearer, Steven D. Colan. Cardiac effects of in-utero exposure to antiretroviral therapy in HIV-uninfected children born to HIV-infected mothers. AIDS, 2015; 29 (1): 91 DOI:10.1097/QAD.0000000000000499

Acontecimientos más importantes del mundo de la ciencia en 2014

Acontecimientos más importantes del mundo de la ciencia en 2014

Rosetta: bit.ly/1HiC1AS
Chromosome: bit.ly/O5p06N
Enceladus: bit.ly/Oghm9B
Brain-to-brain communication: bit.ly/1wdwBkJ
Virus: bit.ly/1c5dN1x
Kepler: bit.ly/1zVV6YM
Matter from light: bit.ly/1nZN3Ec
Dinosaur: http://goo.gl/uaMlDf
Element: bit.ly/1nQqH7K
Microbial life: bit.ly/1wGhf60
Earth-sized habitable planet: bit.ly/1r35BQN
Gravitational waves: bit.ly/1kCt2iO
Spinal cord: bit.ly/1tuG8lf
Rats: bit.ly/1tuG8lf
Uncontacted tribe: bit.ly/1k0ibNX

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