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Posts Tagged ‘biología molecular’

¿VIH o exosomas?

15 mayo, 2013 7 comentarios

Figura 0: Imágenes tomadas al microscopio electrónico de exosomas aislados de la orina (izquierda) y de viriones de VIH aislado de un cultivo celular (derecha)

Imágenes tomadas al microscopio electrónico de exosomas aislados de la orina (izquierda) y de viriones de VIH aislado de un cultivo celular (derecha)

¿Por qué llamo a este artículo VIH o exosomas? Porque es una de las preguntas que hay que hacerse cuando se observan al microscopio electrónico células que están produciendo vesículas y/o virus. Existen similitudes entre los exosomas, y otras vesículas, y algunos virus. ¿Podemos diferenciarlos? Hagamos un repaso a la literatura científica para contestar esa pregunta.

¿Qué son los exosomas?

Los exosomas son vesículas que miden entre 30 y 90 nm de diámetro que son secretadas por un amplio rango de células eucariotas (Figura 1). El contenido de los exosomas está formado por proteínas y moléculas de RNA y su función es la de modular la función celular, por ejemplo presentando antígenos a las células T. A su vez contribuyen a la dispersión de enfermedades infecciosas y a la supervivencia de patógenos (Li y col, 2012) ya que la vía de producción de exosomas puede ser utilizada por diversos virus para gemar (salida de la célula arrastrando parte de la membrana celular de la propia célula) o bacterias que lanzan así señales moleculares a las células vecinas. Algunos ejemplos de virus que emplean esta vía son los retrovirus, como los virus que producen inmunodeficiencias en humanos, primates o felinos (Pelchen-Matthews y col., 2004), picornavirus, que produce la hepatitis A (Feng y col., 2013) o el virus de Epstein-Barr que produce la mononucleosis (Raab-Taub, 2012), entre otros.
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Un gen, muchas proteínas (segunda parte)

5 febrero, 2013 19 comentarios

FOXO1Hasta hace pocos años, la idea central de la genética consistía en la equivalencia entre un gen y un único tipo de proteína para la que codificaba. Esto llevó a formular lo que fue conocido como «Dogma Central de la Biología Molecular», que describía el proceso unidireccional por el que un gen se transcribía en un ARN mensajero que era traducido en la proteína final.

Las consecuencias para la biología evolutiva son evidentes: una mutación génica produce una proteína alterada. Si la mutación es inocua, la función proteica se mantiene sin cambios apreciables; si la mutación es perjudicial significa que la alteración origina una proteína no funcional o con la funcionalidad mermada; por el contrario, una mutación beneficiosa sería aquella que otorga una mayor eficacia, o incluso una nueva función, al producto proteico.

Sin embargo, tan elegante modelo no tardó en presentar serios inconvenientes.

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Un gen, muchas proteínas (primera parte)

24 enero, 2013 15 comentarios

DNA puzzleHasta hace algunos años, uno de los principios básicos de la biología era aquel que afirmaba “un gen, una proteína”. Sin embargo, a lo largo de las dos últimas décadas, los nuevos descubrimientos y el avance de nuestro conocimiento sobre los procesos de transcripción y traducción del ADN han derribado la idea que fue considerada como uno de los dogmas de la genética moderna. Este es un ejemplo más de que en ciencia, el dogma no existe, o no significa lo mismo que en otros campos, especialmente los religiosos.

La relación entre genes y proteínas ha sido un campo muy activo en biología molecular desde el propio descubrimiento de los genes, y lo sigue siendo en la actualidad. A mediados del siglo XX, aun antes de descubrir la naturaleza y estructura del ADN, se comenzó a formar la idea de que un gen constituía un fragmento de información que servía para codificar una proteína, responsable a su vez de un carácter hereditario.

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Cinco cuestiones para explicar la curación de la leucemia empleando el virus VIH

18 diciembre, 2012 18 comentarios

emmaLa semana pasada pudimos leer en varios medios de comunicación que una niña de 7 años, llamada Emma Whitehead, se había curado de una leucemia gracias a terapia que implicó el uso del virus VIH modificado genéticamente. Realmente lo que se llevó a cabo fue una técnica compleja y experimental, y explicarla requiere ir paso a paso.

1. ¿Qué enfermedad padecía Emma?

Padecía una leucemia linfoblástica aguda (LLA). Este tipo de leucemia, que suele darse preferentemente en edad infantil, se debe a que la médula ósea empieza a fabricar grandes cantidades de glóbulos blancos (sobre todo células B, aunque en raras ocasiones también células T) inmaduros que inundan el torrente sanguíneo, los órganos hematopoyéticos, y al final todo el cuerpo. Estas células no son funcionales, invaden los tejidos y hacen que éstos pierdan su correcta función. Sin tratamiento, este tipo de leucemia es mortal.

2. ¿Por qué se optó por una terapia experimental?

La LLA es una enfermedad muy grave. Tal como nos explica Shiddhartha Mukherjee en su estupenda obra “El emperador de todos los males”, que trata sobre la historia del cáncer, la LLA tenía una tasa de supervivencia igual a cero. Eso hasta hace 4 décadas, cuando empezaron a desarrollarse sustancias quiomioterápicas (con eficiencias del 20%-75%) y más recientemente, trasplantes de células madre. En muchos casos la quimioterapia no funciona, dejando a los médicos sin ninguna herramienta para frenar el avance de la enfermedad. Ante eso sólo cabe la resignación o probar terapias que están todavía en fase de experimentación. En esta ocasión se optó por esta segunda vía.
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La Comisión Europea da vía libre a la terapia génica comercial

10 diciembre, 2012 4 comentarios

terapia_genicaA mediados del año 2013 un paciente alemán recibirá por vez primera, terapia génica de forma comercial. La Comisión Europea (CE) ha autorizado a la empresa Glybera a realizar terapia génica contra la lipoproteinlipasa (LPL), cuya deficiencia (LPLD) produce un exceso de triglicéridos en sangre que suele acabar desarrollando una pancreatitis mortal. El déficit del gen que produce la enzima LPL ocurre en 1-2 individuos por cada millón de personas.

El gen defectuoso será sustituido por uno funcional por terapia génica, cuya eficiencia ha sido testada con anterioridad a nivel experimental. La autorización de la CE se ha extendido a la empresa Glybera, después de que ésta haya pasado todos los controles a los que ha sido sometida. Se intenta por este procedimiento encontrar terapias eficaces a largo plazo, que mejoren la salud del paciente y ahorren los altos costes de la terapia enzimática sustitutoria, que en el caso del LPL alcanza los 250.000 euros anuales.
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Bacterias formando biopelículas: un estilo de vida

22 noviembre, 2012 4 comentarios

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Cuando se habla de bacterias tenemos la tendencia a pensar en organismos diminutos que nadan en el agua o se arrastran sobre superficies sólidas. Esto es sólo una parte de la historia. La mayoría de las bacterias viven asociadas, formando complejas estructuras llamadas biopelículas (biofilms en inglés) que poseen una morfología similar a los de esta imagen.

Estas estructuras sólidas están formadas por una parte importante de la población bacteriana, recubiertasde material biológico que ellas mismas sintetizan. Otra parte de la población sigue en vida libre, y puede formar nuevas biopelículas en otros lugares.

¿Qué aspecto tienen las biopelículas y donde se forman? El aspecto varía mucho según la superficie que colonicen, un ejemplo muy ilustrativo lo constituye el sarro dental, esa película blanquecina que se deposita entre los dientes, o sobre la unión encía-diente. Dicha masa está formada por millones de bacterias que residen habitualmente en nuestra boca. Esas masas se repite en miles de lugares de la naturaleza, aunque con la coloración que posee cada grupo de organismos: sobre piedras, en fondos lacustres o marinos, en el interior de nuestro intestino, sobre vigas de hierro, sobre madera de árboles muertos…. Las bacterias también pueden formar biopelículas en catéteres y prótesis ortopédicas o en válvulas cardíacas, convirtiéndose en esos casos en un peligro para la salud de quienes los poseen.
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La imperfección de ser perfecto

15 noviembre, 2012 7 comentarios


La ingeniería genética ha revolucionado la biología molecular. Gracias a ella obtenemos muchos productos naturales, que obtenidos de forma tradicional serían objeto de lujo al alcance de sólo unos pocos adinerados. También ha permitido desarrollar toda una serie de organismos con capacidades incrementadas, por ejemplo con interés ambiental. Sin embargo muchos de estos organismos fracasan al ser liberados en la naturaleza, son desplazados por los organismos locales. ¿Por qué?

Son muchos los proyectos de investigación que tienen como objetivo obtener una bacteria modificada genéticamente de utilidad definida. De esta forma se han generado bacterias capaces de degradar contaminantes tales como el DDT, el tolueno y otros muchos contaminantes orgánicos. También se han diseñado y producido bacterias que son capaces de eliminar metales pesados del medio, y otros diseñados para establecer simbiosis con otros organismos produciendo sustancias de interés para el huésped, por ejemplos nitrógeno combinado, nutrientes o vitaminas.

La modificación se lleva a cabo mediante la selección de genes homólogos (si ya están en la bacteria a modificar) o heterólogos (si están en otro organismo) generando una expresión óptima de los mismos. Así se puede obtener una mayor expresión de los genes homólogos o bien clonar y expresar genes heterólogos en un organismo de interés. Un ejemplo del primer caso sería la generación de varias copias de un gen de interés para que su producción sea mayor. En el segundo caso se seleccionaría un gen de otro organismo, se clonaría y se expresaría en la bacteria que nos interesa.
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Buceando en el Genoma Humano

4 noviembre, 2012 11 comentarios

Hace 12 años de la famosa fotografía en la que aparecían Bill Clinton y Tony Blair estrechándose la mano, festejando el primer borrador de la secuencia del Genoma Humano. Un borrador lleno de errores, y que no cubría toda la extensión de nuestro genoma, pero un primer avance hacia lo que ha venido posteriormente. Y después ha venido mucho, tanto por parte de científicos que han escudriñado en dicha secuencia, como por parte de investigadores que han realizado análisis a gran escala, y que han utilizado el Proyecto Genoma Humano como sustento a sus investigaciones.

En el último trimestre de este año 2012 hemos asistido a la presentación de resultados altamente interesantes, que se apoyan en la secuencia de nuestro genoma. Por un lado tenemos el denominado proyecto ENCODE y por otro el proyecto de los 1.000 genomas.

El proyecto ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements) hace un análisis del DNA no codificante. Solamente el 1.5% de la secuencia del genoma humano codifica proteínas. Se estima que en nuestro genoma hay unos 21.000 genes que codifican un número estimado de 90.000 proteínas. El resto del genoma no tiene función codificante, y hasta hace un par de décadas no se conocía bien su función. Una parte de esa secuencia (aproximadamente el 15%) se considera estructural, da consistencia a los cromosomas y mantiene sus extremos –telómeros- preservándolos de su degradación. Pero no se conocía la función de más del 80% restante. A esta secuencia se le llegó a llamar “DNA basura”, un término es total desuso, que ya sólo es empleado por divulgadores científicos (para hacerse entender por el público neófito) o en página creacionistas.
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La “inmortalidad” de las células madre del músculo

14 junio, 2012 4 comentarios

Autor imagen: Fabrice Chrétien

¿Qué pasan con las células de nuestro cuerpo cuando morimos? Claramente, después de la muerte se produce un desabastecimiento de nutrientes y de oxígeno debido a la parada de la circulación sanguínea. Ante esa situación lo más lógico es pensar que nuestras células morirán en un corto espacio de tiempo. ¿Todas? Recientes investigaciones han demostrado que hay al menos un grupo de células, que al igual que la aldea gala de Asterix, resiste estado letárgico durante un período superior a los 15 días.

El grupo de Frabrice Chrétien, del Instituto Pasteur de Paris, describe en el último número de la revista “Nature Communications” la extracción de células madre del músculo de una mujer de 97 años fallecida 17 días antes, y la recuperación de estas células en cultivo donde éstas se diferenciaron a fibras musculares. El mismo experimento fue repetido con células madre de músculo de ratas fallecidas 16 días antes, con resultados similares.

Parece ser que las células madre del músculo son capaces de alcanzar un estado similar a la letargia mediante la reducción drástica del número de mitocondrias, con lo que se inhabilita el consumo de nutrientes, la respiración y la oxidación. De hecho, se ha comprobado que un buen método de conservación de células consiste en mantener éstas en bajas tensiones de oxígeno a bajas temperaturas. Lo sorprende es que estas células madre fueron capaces de volver a su funcionamiento normal cuando se las colocó en condiciones óptimas de crecimiento, llegando a diferenciarse, cuando los factores adecuados estaban presentes.
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¿Es lícito censurar información científica por seguridad nacional?

16 enero, 2012 66 comentarios

 

El herrerillo chivato

Acabo de leer que un grupo de investigación de los Países Bajos ha creado una cepa del virus de la gripe extremadamente patógena, y por tanto muy peligrosa para nuestra salud. Por trabajos anteriores se conocen algunos determinantes génicos implicados en el grado de infectividad del virus de la gripe: capacidad de provocar una desmesurada reacción inmune, capacidad para invadir tejidos del aparato respiratorio, alta capacidad de dispersión en el aire, resistencia a antivirales, etc. El citado grupo de investigación ha combinado todos estos determinantes generando un “supervirus”, que efectivamente es extremadamente peligroso. El problema ha surgido al intentar divulgar este hallazgo a la comunidad científica. El manuscrito ha sido enviado a Science, pero la revista ha recibido órdenes de seguridad nacional de EEUU para que la publicación no vea la luz. Esta información se considera clasificada por considerarse que podría ser usada por grupos terroristas para generar un arma biológica. Aquí nos encontramos con un choque frontal entre la libre circulación de información científica y la seguridad de los ciudadanos frente a potenciales ataques por parte de grupos terroristas. Todo un dilema de no fácil resolución.
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