"El entorno puede provocar mutaciones en el ADN, un buen ejemplo es Chernobil"

El catedrático de Bioquímica y Biología Molecular Luis Franco Vera clausura hoy, a las ocho de la tarde, la II Semana de la Ciencia de LA NUEVA ESPAÑA, coordinada por el doctor en Química e investigador del Instituto de Materiales (ITMA) Amador Menéndez. Al profesor Franco lo presentará Susana Fernández González, decana de la Facultad de Química de la Universidad de Oviedo.

- ¿Cómo influye la epigenética en nuestras vidas?

-Los genes contienen la información genética almacenada en el ADN. Cada célula humana tiene unos 22.000 genes, dispuestos en larguísimas cadenas de ADN, con 3.300 millones de nucleótidos. La información de los genes depende del orden en que se organizan y repiten esos nucleótidos. Es como la escritura. Unas letras equivocadas alteran un texto. Es lo que pasa en los genes cuando se produce una mutación, que es el cambio accidental de un nucleótido por otro. Estas mutaciones pueden alterar el funcionamiento de los genes y producir una enfermedad. Es lo que llamamos una enfermedad genética.

- ¿Entonces el gen también puede mutar en sentido positivo?

-Igual que podemos distorsionar el sentido de un texto resaltando unas palabras con un color llamativo o, al revés, escribiéndolas con un color tan tenue que apenas se lean, puede modificarse el funcionamiento de un gen sin cambiar sus nucleótidos. Éstos son los llamados cambios epigenéticos. Esas alteraciones epigenéticas pueden causar enfermedades, igual que las mutaciones, aunque tengan otro fundamento.

- ¿Fenómenos como el cambio climático contribuyen a alterar los genes?

-Hay multitud de factores que inducen cambios epigenéticos. Entre ellos está el medio ambiente, que incluye el clima, la contaminación, los hábitos de vida y la alimentación. El conocimiento, cada vez más profundo, que vamos teniendo de esta influencia no debe causar alarma. A veces, aparecen noticias sobre los efectos nocivos de tal o cual sustancia. Pienso que no debe preocuparnos, sino aumentar nuestro sentido de responsabilidad. El conocimiento sobre la influencia del medio ambiente en los cambios epigenéticos debería servir para comportarnos más responsablemente en su cuidado.

- ¿Aún queda tiempo para frenar lo que algunos califican de desastre irremediable?

-Frente a las voces alarmistas sobre los peligros del cambio climático, se oyen otras que incitan a un comportamiento responsable, basado en la solidaridad. Pienso, por ejemplo, en las palabras del Papa Francisco en su encíclica "Laudato si". El conocimiento de las bases epigenéticas de muchos desórdenes biológicos debe servir para enfocar desde una nueva óptica el cuidado del medio ambiente, pensando en el bien de la humanidad.

- ¿Cómo se explica que en el caso de dos gemelos uno desarrolle cáncer y el otro no?

-Sólo entre el 2 y el 3 por ciento de los cánceres tiene componentes hereditarios. En el 25 por ciento, aproximadamente, se ha comprobado que influyen los cambios epigenéticos provocados por factores medioambientales: tabaquismo, sedentarismo, alimentación no adecuada. Los gemelos tienen idéntica dotación genética y sólo en ese porcentaje de casos en que influyen los factores hereditarios tendrían la misma probabilidad de contraer un cáncer. Los hábitos de vida de ese casi 98 por ciento de gemelos no abocados hereditariamente al cáncer pueden hacer que uno desarrolle la enfermedad y otro no.

- ¿El lugar de nacimiento y el entorno en el que nos movemos también forman parte de nuestro ADN?

-Estrictamente hablando, no. Hemos heredado el ADN de nuestros padres y en cada una de nuestras células tenemos, fundamentalmente, el mismo ADN que teníamos en el primer instante de nuestra concepción. Lo que sí es cierto es que el entorno puede provocar mutaciones en el ADN. Un buen ejemplo son los trágicos sucesos de Chernobil, donde la radiación provocó cambios que condujeron a la aparición de cáncer en muchas personas y, sobre todo, cambios epigenéticos.

- ¿Qué le parecen iniciativas como la Semana de la Ciencia de LA NUEVA ESPAÑA?

-Es esencial dar a conocer los avances científicos para que lleguen al gran público. Iniciativas como la Semana de la Ciencia, contribuyen a formar la opinión de los ciudadanos y, en definitiva, a fortalecer la democracia. He participado ya bastantes veces en ciclos de conferencias en el Club Prensa Asturiana de La Nueva España y me ha sorprendido gratamente no sólo la extraordinaria afluencia de público, sino también la excelente cobertura que han tenido las conferencias en el periódico.

- ¿Es posible prevenir enfermedades aplicando terapias genéticas?

-La terapia génica puede tener efectos curativos en un número reducido de enfermedades, las que se denominan enfermedades monogénicas, causadas por la alteración funcional de un único gen. No obstante, a pesar de las esperanzas que se pusieron en estos métodos en su inicio, hasta ahora, los resultados son escasos. Con fines de prevención, tendrían una utilidad mucho menor. Ahora hay muchas esperanzas puestas en las terapias epigenéticas, ya que, a diferencia de las mutaciones, los cambios epigenéticos pueden ser reversibles.

- ¿Por qué se vuelven locas algunas células del organismo?

-No tiene nada de extraño que ese delicado entramado de sistemas de control, por factores genéticos, epigenéticos o de otra naturaleza se descontrole. Afortunadamente, los organismos vivos -y ésta es otra de las maravillas que palpamos a diario quienes nos dedicamos a este apasionante campo- tienen múltiples sistemas de reparación de esos errores que se pueden producir. Además, la medicina moderna cuenta cada vez con más recursos para enderezar un funcionamiento incorrecto.

- ¿A qué nivel se encuentra la divulgación científica en España?

-La divulgación científica en España está mejorando bastante. La Real Academia de Ciencias tiene en marcha el programa de Promoción de la Cultura Científica y Tecnológica, al que pertenece la conferencia que imparto hoy en Oviedo y otras que también ha tenido y tendrán lugar en el Club Prensa Asturiana, y el programa de Ciencia para Todos. Hace falta que muchos más se decidan a divulgar los avances. Debe ser un compromiso de todos los científicos con la sociedad.

Identificado un gen relacionado con el envejecimiento del cerebro

La muerte de neuronas, la pérdida de control de los movimientos, falta de equilibrio, demencia. Es larga la lista de problemas provocados por la factura biológica que el tiempo cobra al cerebro. Pero, ¿qué provoca el envejecimiento cerebral? Investigadores del Centro Médico de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, han descubierto un gen que tiene relación directa con ese problema y que, a partir de los 65 años, influye en el riesgo de enfermedades neurodegenerativas. 

Los científicos Asa Abeliovich y Herve Rhinn analizaron el material genético de 1.904 muestras de cerebros humanos sanos e identificaron un gen llamado TMEM106B, cuyas variantes interfieren en el córtex frontal, la región responsable de la mayor parte de la actividad cerebral. "Si miras a un grupo de ancianos, algunos parecerán mayores que otros. Lo mismo ocurre con el esa región del cerebro. Nuestros resultados muestran que las personas que poseen variantes de riesgo de ese gen tienen un córtex frontal que parece 12 años mayor que el de otra que tenga variantes protectores", explica Rhinn a EL PAÍS. Su hipótesis, publicada en la revista científica Cell Systems, es que TMEM106B es parte de una red de resiliencia que determina cómo el cerebro hace frente a los factores de estrés relacionados con la edad. 

Distintos genes que aumentan el riesgo de una persona de desarrollar una enfermedad neurodegenerativa ya aparecían en estudios anteriores. Un ejemplo es el gen APOE, que se relaciona con la aparición de la enfermedad de Alzheimer. Abeliovich y Rhinn sostienen que la novedad de su trabajo es el hallazgo de una variante genética que modula el ritmo en el que el cerebro envejece. "De lejos, el principal factor de riesgo para la enfermedad neurodegenerativa es el envejecimiento. Algo cambia en el cerebro a lo largo de los años que te hace más susceptible a enfermedades cerebrales. Nuestro objetivo era investigar qué factores genéticos conducen al envejecimiento", dice Rhinn.

Para ello, los investigadores examinaron los transcriptomas (es decir, las moléculas iniciales de la expresión genética) de las 1.904 muestras para obtener una imagen promedio del cerebro de un individuo de determinada edad. Después, compararon cada material con el transcriptoma correspondiente a su edad, buscando específicamente alrededor de 100 genes cuya expresión se incrementaba o disminuya durante el envejecimiento. A partir de esta comparación, llegaron al concepto de envejecimiento diferencial: la diferencia entre la edad aparente (biológica) de un individuo y su edad verdadera (cronológica) e identificaron el TMEM106B como responsable por esa edad diferencial. Se trata de un gen cuyas variantes están muy repartidas: "Una tercera parte de la población tiene dos copias de ese gen y otra tercera parte tiene una copia", afirma Rhinn. 

¿XX o XY?

Normalmente lo que se suele creer al tener un bebé es que hay un 50% de posibilidades de que tengo un sexo u otro, pero realmente esto no es asi.

Como ya sabemos, todo humano presenta 23 pares de cromosomas en cada célula. Uno de estos pares de cromosomas es el que lleva la información relativa al sexo, siendo XX en caso de que sea mujer y XY en el del hombre. Las células sexuales sólo tienen un cromosoma. En el caso de la mujer al ser XX los óvulos serán siempre ´´X´´. En el caso del hombre, pueden ser el uno o el otro, pudiendo ser los espermatozoides ´´X´´ o ´´Y´´.

Lo normal es que pensemos que un bebé llevará la ´´X´´ o la ´´Y´´ dependiendo del azar. Pero esto no es asi por una cuestión relevante: los espermatozoides con carga cromosómica diferente no tienen las mismas características físicas y químicas. Rompiendo esto la teoría del azar. Si los espermatozoides fueran iguales se hablaria de suerte pero no es este el caso.

Un estudio en el que se investigaron a 210 familias con tres hijos cada una lo demostró. Según la suerte, el azar, o el cálculo de probabilidades del 50% la probabilidad de que los tres hijos de una familia sean varones es de 1/8, es decir, un 12,5 %. La probabilidad de que los tres hijos de una familia sean niñas es también de 1/8 (12,5%). La probabilidad de que al menos uno de los tres niños de cada familia sea de sexo diferente a los otros dos es de 6/8, el 75 % restante.
Si el sexo del bebé fuera determinado por el azar, de las 210 familias, 26,25 (1/8) familias deberían tener tres varones, otras 26,25 (1/8) deberían tener tres niñas y 157,5 (6/8) deberían tener dos hijos de un sexo y uno del otro sexo. Siendo lo más lógico es que la mayoría de las familias con tres hijos tengan hijos de diferentes sexos.

Sin embargo, los resultados fueron muy diferentes: 73 familias tenían tres niños, 69 familias tenían tres niñas y solo 68 familias pertenecían a la categoría en que había hijos de diferente sexo.

 Esto es asi debido a la diferencia entre espermatozoides. El espermatozoide X es más grande, tiene mayor fuerza estática, es más lento, más resistente en condiciones adversas o ácidas y es más duradero y ´´paciente´´. El espermatozoide Y es más pequeño, rapido y numeroso y requiere condiciones mínimas de adversidad, alcalinas. Llega al objetivo antes pero muere rápidamente.


Esto quiere decir que, aunque el hombre es en cierto modo culpable primero del sexo del bebé, porque uno de sus espermatozoides lleva el segundo cromosoma, que será X o Y, no solo él quien lo define, porque sus espermatozoides son diferentes y van todos juntos. Si las eyaculaciones fueran selectivas y en una salieran solo espermatozoides Y y en otra salieran solo espermatozoides X, entonces sí, todo dependería del hombre. Pero no es así, en una eyaculación hay espermatoizoides X y espermatozoides Y y lo que pase después depende de lo que encuentren, o no, en el cuerpo de la mujer.

 Una mujer ovula en el día 14 de su ciclo menstrual, si las relaciones tienen lugar el día 12, para cuando ovule la mayoría de espermatozoides vivos serán X. Los Y habrán llegado antes, pero a falta de óvulo habrán muerto la mayoría y será más probable que el bebé sea niña. Si las relaciones tienen lugar el día 14, llegan antes los Y, y es más probable que el bebé sea niño.

 Pero eso no es todo, según la alimentación de la mujer, según el estrés, sus costumbres, etc., parece que las condiciones que encuentran los espermatozoides pueden ser diferentes. Si la mucosa es más bien alcalina, ayuda a los Y. Si es más bien ácida, ayuda a los X.

Como conclusión final la madre es quien mas tiene que ver en el sexo del bebé. El padre es determinante, ya que lleva los dos cromosomas, pero es la madre la que ofrece el medio en el que se lleva a cabo la unión de los gametos. Según las condiciones que ofrezca y según cuándo sean, será más probable que el bebé sea niño o que sea niña.
 
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Así alargó la jirafa su cuello

"Unos pocos genes muestran cómo ha sido la evolución del animal más alto de la Tierra"

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Cambios en unos pocos genes explican la particular e imponente figura de la jirafa. Convertida en una de las grandes disputas sobre la evolución de las especies, la secuenciación del genoma de la Giraffa camelopardalis ha permitido identificar las mutaciones genéticas que explican cómo este animal emparentado con los antílopes se convirtió en el más alto que pisa el planeta.

El cuello de la jirafa y el porqué de su largura forma parte ya de la cultura popular. Los dos pioneros de la evolución, el francés Jean-Baptiste Lamarck y el inglés Charles Darwin, usaron a la jirafa para explicar cómo evolucionaban las especies. A comienzos del siglo XIX, Lamarck, que postuló la heredabilidad de los caracteres adquiridos, sostuvo que las jirafas, en su afán por llegar a las hojas más altas, fueron alargando sus cuellos generación tras generación, un alargamiento que acabó por heredarse.

Años más tarde, Darwin le daría la vuelta: por azar, en cada generación algunas jirafas tendrían el cuello más largo, lo que les daría una ventaja adaptativa primando su éxito reproductivo, haciendo que, a la larga, todas las jirafas tuvieran cuellos largos.

La secuencia genética del Okapi es muy parecida a la de la jirafa ya que ambos divergieron de un ancestro común hace apenas 11 o 12 millones de años, poco tiempo en la escala temporal evolutiva. A pesar de su estrecha relación evolutiva, el okapi se parece más a una cebra y no tiene la impresionante altura y capacidad cardiovascular de la jirafa. 

Un siglo y medio después, la genética aclara cómo acabó la jirafa pareciendo una jirafa. Un grupo de investigadores estadounidenses y tanzanos han secuenciado el genoma de la jirafa masai. Para localizar que cambios genéticos hacen tan especial a la jirafa, los científicos compararon ambos genomas con el de otras cuarenta especies de mamíferos, entre ellos los humanos.

Ambos animales comparten la gran mayoría de los poco más de 17.000 genes que forman su genoma pero, en 70 de ellos, la jirafa acumula una serie de cambios que explicarían el éxito evolutivo de un animal que puede rozar los seis metros de altura, que necesita de un descomunal corazón para bombear la sangre dos metros de cuello arriba y que ha desarrollado paredes reforzadas en los vasos sanguíneos de sus extremidades inferiores para que no revienten. Además, en su evolución, su aparato digestivo ha aprendido a sacarle todo el jugo a las hojas de la espinosa y tóxica acacia.

En cuanto al debate entre el darwinismo y el lamarckismo, la genética no da un claro ganador sobre el origen del largo cuello de la jirafa: "Vemos señales darwinianas en al menos tres genes que potencialmente controlan modificaciones epigenéticas (lamarckianas)".

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La mujer que desarrolla la vacuna contra el cáncer

La estadounidense Catherine Wu impulsa un nuevo tratamiento personalizado que se está probando en personas con tumores de cerebro y melanoma

Katherine Wu, investigadora del Instituto de Cáncer Dana-Farber, en Boston (EE UU). DANA-FARBER

"Ninguna persona responde al cáncer igual que otra”, dice la oncóloga y hematóloga Catherine Wu. Durante años, esta investigadora ha estudiado la respuesta de sus pacientes al trasplante de médula ósea para tratar sus leucemias. “Si te preguntas por qué algunos se curaron”, explica, “entiendes que es una reacción compleja que involucra a todas las ramas del sistema inmune, así que probablemente un tratamiento homogéneo, una especie de talla única para todos los pacientes, no va a funcionar”, asegura Wu en su despacho del Centro de Cáncer Dana-Farber, en Boston (EE UU).

Wu está aplicando esa idea al desarrollo de una vacuna contra el cáncer o, mejor dicho, muchas vacunas contra muchos cánceres, tantas como pacientes. La nueva generación de fármacos de inmunoterapia se basan en espabilar al sistema inmune para que aprenda a identificar y eliminar las células tumorales. Wu busca la forma de que esa respuesta sea mucho más específica y que además funcione en todas las personas, no solo en una fracción de ellas, como sucede ahora.

“La gente ha trabajado en las vacunas del cáncer durante décadas, se ha puesto mucho esfuerzo y ha habido muy buenas ideas, pero no muchos resultados”, reconoce Wu. Dos avances recientes han devuelto la esperanza a este campo de investigación. El primero es la mejora de la tecnología para secuenciar el genoma completo del tumor de cada paciente, con lo que se conoce al detalle el perfil genético específico de su cáncer. También han mejorado mucho los algoritmos que predicen cómo una proteína concreta se unirá a la superficie de una célula, de forma que el sistema inmune pueda verla.

Hace cuatro años, Wu probó a tratar a pacientes con leucemia crónica con células tumorales desactivadas. Esa autovacuna reforzó la respuesta inmunitaria y ayudó a algunos pacientes a controlar el tumor. La nueva vacuna de Wu es una versión refinada que lleva solo “los ingredientes activos”, conocidos como neoantígenos “Son [proteínas] muy específicas del tumor y no se encuentran en tejidos normales, así que, de repente, tenemos una forma de identificarlos y podemos usar nuestra creatividad para ver cómo vamos a atacar a esos antígenos”, explica Wu. El problema es que los neoantígenos son muy diferentes de paciente a paciente, por lo que hay que hacer un tratamiento específico para cada uno.

La nueva vacuna, NeoVax, tiene dos componentes. El primero son péptidos desarrollados en base a los neoantígenos del tumor. Esos péptidos muestran los antígenos a las células del sistema inmune y estas aprenden a identificarlos y eliminar las células que los llevan en su superficie. El segundo componente es una secuencia de ARN que aumenta la respuesta inmune. LEER MÁS.

El Hospital General de Elche descubre una mutación genética asociada al cáncer digestivo

La Unidad de Genética Molecular del Hospital General de Elche ha descubierto una nueva mutación genética asociada al cáncer digestivo y de endometrio. Esta nueva mutación está presente en cuatro familias con elevada incidencia de cáncer que fueron atendidas en las Unidades de Consejo Genético en Cáncer de la Comunidad Valenciana por sospecha de síndrome de Lynch (cáncer colorrectal hereditario no polipósico). Esta alteración predispone a determinadas familias a padecer diversos tipos de cáncer, pero sobre todo tumores del aparato digestivo, así como de endometrio.

 

Los especialistas detectaron una serie de casos en los que a pesar de tener sospecha de un posible síndrome de cáncer hereditario, por el elevado número de cánceres diagnosticados en sus familias, no presentaban ninguna mutación en los genes responsables del síndrome de Lynch.

 

Fue entonces cuando los investigadores de la Fundación FISABIO y el Instituto ISABIAL decidieron estudiar otros genes que pudieran estar mutados. La mutación fue encontrada en el gen POLD1, que no es un gen del síndrome de Lynch.

 

Esta mutación ha sido detectada en cuatro familias no relacionadas de la Comunidad Valenciana. Los estudios genéticos han permitido confirmar que se trata de una mutación fundadora y que por lo tanto, tienen un antepasado común. 

 

Los individuos que presentan la mutación tienen un 50% de riesgo de desarrollar cáncer de diverso origen, aunque fundamentalmente de tipo digestivo y de endometrio. Además, los individuos portadores de la mutación pueden transmitirla con una probabilidad del 50% a su descendencia.

 

Los especialistas del hospital ilicitano recomiendan incluir el análisis de este gen en casos de síndrome de Lynch en los que no se encuentre mutación; y recomendar seguimientos clínicos similares a los que se recomiendan en síndrome de Lynch.

 

El diagnóstico genético de un síndrome hereditario de cáncer permite definir de una manera muy precisa el riesgo a determinados tipos de cáncer en cada uno de los miembros de la familia, y por consiguiente, plantear un protocolo de seguimiento clínico que posibilite la detección de la enfermedad en estadios precoces y su eficaz tratamiento, o incluso plantear la posibilidad de cirugías reductoras de riesgo, según el caso, manifiesta un especialista.

 

Precisamente, el día 22 de marzo se conmemora el día mundial del Síndrome de Lynch. La Unidad de Genética Molecular actúa como laboratorio de referencia de la Comunidad Valenciana para el diagnóstico genético de éste síndrome. Hasta la fecha se han identificado 650 personas con mutación en los genes del síndrome de Lynch pertenecientes a 225 familias.

Identificado un gen que condiciona cómo envejecera nuestro cerebro y si padeceremos Alzheimer.

El envejecimiento es un proceso natural y común que, ya sea antes o después, deben afrontar todos los seres vivos. También los humanos. Sin embargo, se trata de un proceso que no resulta igual, o tan igual, para todos. Y es que no todo el mundo envejece igual de bien. O igual de rápido. Una situación que resulta patente en el caso del envejecimiento del cerebro, como demuestra el hecho de que no todas las personas mayores padezcan deterioro cognitivo o una enfermedad neurodegenerativa. Pero, ¿qué determina que un cerebro envejezca ‘mejor’ o ‘peor’? Pues los genes. De hecho, investigadores del Centro Médico de la Universidad de Columbia en Nueva York (EE.UU.) han identificado un gen que condiciona cómo de bien envejecerá nuestro cerebro. Un hallazgo que, más allá de ofrecer un biomarcador para evaluar la efectividad de las intervenciones dirigidas a frenar el envejecimiento, muestra una diana terapéutica potencial para la prevención o el tratamiento de los trastornos cerebrales asociadas a la edad, caso de la enfermedad de Alzheimer. 

Como explica Asa Abeliovich, co-director de esta investigación publicada en la revista «Cell Systems», «cuando miramos a un grupo de personas mayores, siempre nos encontraremos con que algunas de estas personas nos parecerán más jóvenes y otras más mayores. De una manera similar, estas diferencias en el envejecimiento también se pueden observar en la corteza frontal, la región del cerebro responsable de los procesos mentales superiores. Y de acuerdo con nuestros resultados, muchas de estas diferencias están ligadas a las variantes de un gen denominado ‘TMEM106B’. Así, las personas que portan dos copias ‘malas’ de este gen tienen una corteza frontal que, en función de varios parámetros biológicos, parece 12 años mayor que la de aquellos que portan dos copias normales».

Copias ‘buenas’ y ‘malas’

A día de hoy ya se han identificado distintos genes individuales que aumentan el riesgo que puede presentar una persona de desarrollar una enfermedad neurodegenerativa. Es el caso, por ejemplo, del gen ‘APOE’, que codifica la expresión de la apolipoproteína E (APOE) y que se encuentra fuertemente ligado a la aparición de la enfermedad de Alzheimer. O quizás, como puntualizan los autores del nuevo trabajo, no tanto.

Como indica Herve Rhinn, co-director de la investigación, «estos genes justifican solo una pequeña parte del desarrollo de estas enfermedades. Y es que el principal factor de riesgo para padecer una enfermedad neurodegenerativa es, de lejos, el envejecimiento. Según envejecemos se produce algún cambio en el cerebro que nos hace más susceptibles a desarrollar una de estas enfermedades. Y esto nos ha dado que pensar. ¿Qué hay a nivel genético que hace que nuestro envejecimiento cerebral sea saludable?».

Como refiere Asa Abeliovich, «el gen ‘TMEM106B’ comienza a llevar a cabo su efecto cuando la gente alcanza la edad de 65 años. Hasta entonces, todo el mundo se encuentra en el mismo barco. Pero llegados los 65, debe haber alguna situación de estrés aún por identificar que lo desencadena. Si una persona tiene dos copias buenas del gen, entonces responderá bien a ese estrés. Pero si porta dos copias ‘malas’, entonces su cerebro envejecerá más rápidamente».

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Lucha contra las enfermedades transmitidas por los mosquitos

Los mosquitos que quizá salven millones de vidas humanas en el futuro viven en un sótano del sur de California al que únicamente tiene acceso un reducido grupo de personas. Detrás de dos pesadas puertas de acero, cada una de las cuales solo se pude abrir si la otra está cerrada, los insectos zumban en cubiletes para palomitas y se atiborran de sangre de gallina. 

Se trata de mosquitos de la especie Anopheles stephensi. En India son considerados los principales transmisores de la malaria. Sin embargo, los insectos que viven en el exilio estadounidense han perdido esa capacidad. La causa es que el grupo de trabajo de Anthony James, de la Universidad de California en Irvine, les ha implantado dos genes que neutralizan los agentes patógenos de la enfermedad. Pero esto no es todo: si los insectos de los cubiletes se apareasen con mosquitos salvajes de su misma especie, los individuos de la siguiente generación tampoco podrían transmitir la malaria a los seres humanos. Y lo mismo ocurriría con sus descendientes, y con los descendientes de sus descendientes. Nunca más.

James tiene 65 años y ha dedicado casi toda su vida profesional a perseguir este objetivo. Conoce a fondo la genética de los mosquitos y ha sido el autor de las recombinaciones de material genético que impiden que estos insectos transmitan los parásitos causantes de la malaria. Sin embargo, para dar el último y definitivo paso —hacer extensiva esta característica a toda una población—, él y sus colaboradores han tenido que emplearse a fondo. Ninguno de sus intentos funcionaba como esperaban. Sin embargo, al investigador le ha llegado su oportunidad: el año pasado se descubrió un truco tan sencillo como efectivo que podría convertir a los mosquitos modificados genéticamente en una nueva alternativa en la lucha contra la enfermedad.

Una de las razones por las cuales la idea es tan tentadora es que los buenos resultados de las demás medidas contra los mosquitos dependen de que la gente las ponga en práctica. Hay que fumigar con insecticida, eliminar el agua estancada en la que los insectos pueden poner sus huevos, dormir bajo una mosquitera impregnada, y hacerlo toda la vida, a diario y con regularidad. Precisamente por eso tantos intentos han fracasado. Bien la gente baja la guardia, bien los mosquitos se adaptan a los productos químicos empleados. 
En la actualidad, los insectos ya son resistentes a un buen número de agentes tóxicos.La técnica, denominada “genética dirigida”, otorga superpoderes a un gen por la vía de la herencia. Mientras que la reproducción sexual siempre da como resultado una combinación de los legados genéticos del padre y de la madre, con la genética dirigida se impone invariablemente el carácter manipulado. En el caso de los mosquitos de Anthony James, esto significa que, en teoría, una pareja de insectos modificados con esta técnica sería capaz de inmunizar contra los agentes patógenos de la malaria a toda una población de congéneres en el lapso de pocas generaciones sin más intervención del ser humano. Para el mosquito tigre, portador en potencia del dengue, la fiebre amarilla y el zika, también se están desarrollando impulsores genéticos. ¿Supone esto que ciertos problemas mundiales de salud se podrían solucionar liberando una pareja de mosquitos manipulados genéticamente?

Al parecer, el nuevo método es mucho más barato y eficaz que los insecticidas o que los mosquitos esterilizados por manipulación genética “normal”. En el caso de estos últimos, hace falta soltarlos repetidas veces en cantidades enormes para obtener resultados. Además, la técnica llega en un momento en el que la velocidad a la que se propaga el virus del zika está poniendo de manifiesto la vulnerabilidad a las enfermedades.  

Pero, ¿realmente deberíamos aprovechar esta oportunidad? Los insectos que diseminan libremente genes extraños en el entorno son una categoría muy diferente de los ratones genéticamente modificados, que jamás han salido del laboratorio. La genética dirigida juega con la evolución. ¿Qué ocurriría si la recombinación del ADN pasase involuntariamente a otras especies o se produjesen mutaciones accidentales que se propagasen por transmisión hereditaria acelerada y agravasen aún más la malaria? ¿A quién le corresponde decidir la utilización de seres vivos que no reconocen las fronteras? Los impulsores genéticos son como los males de la caja de Pandora: una vez han salido al mundo, ya no se pueden volver a encerrar.

El proyecto que nos permitirá alterar nuestra genética y curar enfermedades con el móvil

Un proyecto de la Universidad de Maryland, en Estados Unidos, se ha aproximado a esa idea de comunicar nuestro cuerpo con un dispositivo electrónico e intercambiar información sobre nuestra salud e incluso alterar el comportamiento de determinados elementos.

Un científico señala cómo con los teléfonos móviles se puede hacer “todo, excepto comunicarse con la biología. La principal razón, bajo mi punto de vista, es que el modo de transmitir la información es diferente”. La microelectrónica se basa en sistemas eléctricos y electrodos; en biología, son las moléculas. “No hay conexión entre los dos”, recalca.

Demostrado en células bacterianas

La principal conclusión a la que han llegado los investigadores es que sí, se puede lograr. En concreto, ya lo han demostrado con células bacterianas. Según Bentley, lo que han creado sirve de enlace entre sistemas electrónicos y la biología y podría ayudar a programar dispositivos para detectar y tratar enfermedades.
Así, para detectar un hipotético problema, el dispositivo debería identificar ciertas moléculas.  Según explica Bentley, las bacterias segregan toxinas moleculares que se unen a nuestra piel mediante receptores moleculares. Ahora, hay que identificar esas bacterias, diferenciar sus actividades y determinar cómo responder.
Para que un sistema microelectrónico se conecte con los genes hay que aprovecharse de las moléculas redox, moléculas que hay en el interior de la célula y que pueden ser modificadas. El dispositivo cambia la redox, añadiendo o quitando electrones. Así fue como el equipo consiguió alterar las células bacterianas. De acuerdo a sus conclusiones, estos electrones también se convierten en moléculas que influyen en el fenotipo de grupos de células cercanos. Además, las señales eléctricas enviadas a través de estas moléculas también demostraron que se podía controlar el consumo de glucosa y regular la actividad enzimática.

Lo siguiente que ha de descubrir el equipo es cómo conectar el dispositivo móvil con las células. Bentley piensa en alternativas como un implante que, una vez instalado, transmita la información a un ‘wearable’. “Quizá haya un modo de detectar una infección externamente, con el dispositivo, como otra aplicación potencial”. Otra alternativa que plantea es, por ejemplo, tragar una píldora con un sistema microelectrónico que registre patógenos en el aparato digestivo y libere algún tipo de medicamento para combatirlos. Nosotros, desde nuestro dispositivo móvil, podríamos programar cuándo liberar esos componentes. Si contuviera bacterias beneficiosas, también se podrían liberar.
Bentley explica que los experimentos no han tenido un comité ético detrás y que no considera que haga falta. “Primero, solo lo estamos haciendo en bacterias; normalmente a la gente no le importan mucho las bacterias. Pero la extensión a células humanas… No es un problema tampoco, necesariamente. No creo que haya un verdadero problema ético aquí, en absoluto”.

La relación entre medicina y tecnología

Hasta ahora, tecnología, cuerpo humano y enfermedades están vinculados más bien de otra forma, sin incidir en la alteración de genes o células. Por ejemplo, al tomar una pastilla con una cámara incorporada que realice la misma labor que una endoscopia. Recientemente se ha sabido también que científicos japoneses han sido capaces de crear un robot que puede realizar o dejar de realizar algunas acciones según las señales de ADN que reciba. Como dice el estudio, “ganar la habilidad de medir, detener o mejorar estas señales biomoleculares permitiría el desarrollo de tecnologías avanzadas para estudiar y manipular el entorno biológico”.
Ahora, Bentley y su equipo buscan fondos y están en contactos con compañías para “dedicarse a ello”, a desarrollar esas aplicaciones o aparatos con los que alterar la biología. De conseguirlo, algún día podremos dar órdenes a nuestras células y genes para combatir nuestras propias enfermedades. Y todo ello con un simple toque sobre una pantalla táctil.

Maíz transgénico contra una toxina cancerígena

Investigadores de EE UU han modificado un gen del maíz que bloquea la aparición de toxinas en dos hongos que crecen en las mazorcas. Además de diezmar las cosechas, esta toxina es uno de los agentes carcinógenos más potentes y, en especial en los países menos desarrollados, provoca miles de muertes, en particular de niños. El estudio mostró que, mientras el maíz convencional tenía una alta concentración de la toxina, los granos transgénicos,no.

Cereales, como el maíz o el trigo, y frutos secos, como las nueces, los cacahuetes o los pistachos, tienen que lidiar con diversas especies de hongos. Pero hay dos especialmente peligrosas, el Aspergillus flavus y el Aspergillus parasiticus. Durante su metabolismo, ambos generan aflatoxinas que envenenan el fruto. En humanos, estas micotoxinas están relacionadas con la aparición de cáncer hepático. También pueden provocar en los niños el síndrome de Reye o kwashiorkor, una de las afecciones infantiles más dramáticas. Unas 20.000 personas, la mayoría menores, mueren cada año por ingerir comida con aflatoxinas. La FAO estima que el 25% de las cosechas están contaminadas con alguna micotoxina.

Aunque se investiga con variedades del cereal resistentes o se usa la lucha biológica, propagando cepas no tóxicas de Aspergillus, no hay un método preventivo realmente eficaz. La principal medida para evitar que la comida contaminada llegue a humanos o animales es tirarla. Cada año se retiran de los silos unos 16 millones de toneladas de maíz, en especial en aquellos países donde más hace falta. Pero, dada la interrelación entre el hongo y su huésped, ¿por qué no probar a interferir en su metabolismo cambiando algo en el maíz?

"Insertamos una porción de ADN [casete génico] que produce una pequeña molécula de ARN que, cuando el grano está infectado por Aspergillus, puede migrar hasta el interior de la célula del hongo", explica la investigadora de la Universidad de Arizona (EE UU) y directora del estudio, Monica Schmidt. La molécula de ácido ribonucleico interfiere en la expresión de un gen específico que está detrás de la aparición de la aflatoxina en el hongo.

Esta técnica de manipulación genética usa una variante de la llamada interferencia por ARN. En esta investigación, publicada en Science Advances y financiada por la Fundación Bill y Melinda Gates, la particularidad es doble. Por un lado, se modifica genéticamente el maíz para que este altere la genética del hongo. Por el otro, lo hace usando una molécula que puede pasar del cereal al hongo. "El maíz genera este ARN de forma constante durante todo el desarrollo del grano", recuerda Schmidt. Eso lo protegería hasta el momento de cosecharlo.

En el estudio, los investigadores expusieron plantas manipuladas para expresar esta molécula y plantas convencionales a 100.000 esporas de A. flavus. En los dos casos, el hongo prosperó. Pero comprobaron que las mazorcas transgénicas no tenían ni rastro de aflatoxinas, mientras que en las panojas usadas como control la concentración de la toxina fue de entre una y 10 partes por millón. Aunque se necesitarán más estudios, no detectaron ningún otro cambio en el hongo y, en especial, en el maíz.

Esta técnica tiene, además, la ventaja de que podría, en teoría, funcionar también con otros cereales o frutos afectados por aflatoxinas. Pero palabras como transgénico unidas a comida despiertan temores y suspicacias, especialmente en Europa. "Sabemos que los organismos modificados genéticamente provocan controversia", reconoce la biotecnóloga estadounidense. Pero, como dice Schmidt: "Este maíz modificado genéticamente podría reducir la exposición a la comida contaminada de unos 4.500 millones de personas de los países menos desarrollados ".

Las células madre del intestino son resistentes a la quimioterapia

El Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB Barcelona) ha llevado a cabo una investigación sobre un nuevo grupo de células madre del intestino con características muy diferentes a las abundantes células madre ya conocidas en este órgano. "El intestino tiene un alto índice de regeneración celular por el desgaste que sufre en el ejercicio de las funciones de degradación y absorción de nutrientes y evacuación de los restos innecesarios", explica este instituto, que añade que "toda la población celular se renueva una vez por semana", lo que provoca que en este órgano haya un gran volumen de células madre en división constante.
Los científicos las describen como un reservorio de células madre - "se calcula que hay una célula madre quiescente por cada 10 células madre intestinales activas"-.

Según el IRB Barcelona, en condiciones normales, estas células no tienen ninguna función relevante, pero en situaciones como un tratamiento de quimioterapia o en procesos de inflamación o infección, "su función sería la de asegurar la regeneración del órgano dando lugar a diversos tipos celulares, repoblar la población de células madre "normales" perdidas y devolver el equilibrio al tejido".

El hallazgo demuestra que la biología de las células madre es "más compleja de lo que se conocía", en opinión de Eduard Batlle, del Laboratorio de Cáncer Colorrectal. Las células madre pasivas, son resistentes a muchas formas de quimioterapia y regeneran los tejidos que los fármacos han dañado.

El objetivo, según Batlle, es seguir investigando las células madre quiescentes en salud y en enfermedad y descubrir la función de los genes que las distinguen, tanto en colon como en otros órganos.

Amebas robot

Imagina un robot de unas 20 micras (milésimas de milímetro), que es el tamaño de una célula humana típica, o de cualquier otra célula. Mejor aún, no te imagines uno de esos microrrobots, sino un ejército de millones de ellos, donde cada uno es capaz de percibir los estímulos externos y de responder a ellos, cambiando su forma y su configuración en consecuencia, tal vez asociándose con los robots de al lado para constituir una sociedad local de mayor eficacia contra una agresión externa.  Pues ya hemos construido una ameba, ese primo nuestro unicelular que estudiamos en el colegio junto al paramecio y otros. Y la ciencia robótica ya ha construido una.

El robot ameba es la estrella de marzo de Science Robotics, la última innovación editorial de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS), editora de la revista Science y una de las instituciones científicas más influyentes del planeta. Cuando las grandes revistas científicas —las hacedoras de currículos en la sociedad del conocimiento— sacan una sucursal, o un spinoff, nos dan una pista relevante sobre el futuro. Science ya predijo hace unos años la importancia creciente de las revistas en abierto, la medicina traslacional (que canaliza la investigación básica hacia su aplicación clínica) y la inmunología contra el cáncer, al editar sus spinoffs sobre esas materias.

El número de marzo de Science Robotics lleva también un ensayo, o revisión, sobre los nanorrobots y microrrobots (la diferencia es de tamaño) proyectados para inyectarse en un paciente y matar sus células cancerosas con precisión meticulosa, o reparar los daños de sus hepatocitos y sus neuronas. Y también otro sobre los robots humanoides que ayudan a las células madre a construir tejidos y órganos para futuros trasplantes. 

Hay ramas de la robótica que parecen cada vez más asociadas a la biología. El robot ameba, por ejemplo, utiliza las propiedades asombrosas del ADN para responder con cambios de forma a los estímulos externos.

La vida artificial, cinco pasos más cerca

La síntesis de 6 de los 16 cromosomas de la levadura, una célula compleja como las nuestras, abre un nuevo camino hacia la creación de medicamentos, biocombustibles sostenibles y nuevas terapias

Las cifras apabullan. Cinco cromosomas de levadura sintéticos, 200 científicos de diez universidades y la promesa realista de construir, en solo unos años, una célula humana con un genoma enteramente diseñado en un ordenador. Contra lo que suele decirse, sin embargo, las cifras no lo dicen todo, ni explican nada sobre el fondo de la cuestión: el por qué, el para qué y el cómo. Ese es el objetivo de este artículo lleno de palabras.

El por qué ya lo enunció el gran físico Richard Feynman, aunque en un contexto muy distinto: si no puedo crearlo, es que no lo entiendo. De las varias élites de la ciencia, una de las más importantes está empeñada en la biología sintética: en construir seres vivos para entenderlos por completo. Y también para utilizarlos para poderosas e innovadoras aplicaciones tecnológicas: nuevos antibióticos y fármacos, biocombustibles más sostenibles, terapias génicas no ya de un gen defectuoso, sino de un completo circuito genético inconveniente para la salud.

El pionero privado del genoma humano, Craig Venter, lo fue también del campo emergente de la biología sintética, al crear en 2010 la primera célula artificial, una bacteria llamada Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 cuyos 473 genes habían salido por entero de “cuatro botes de productos químicos del laboratorio”, como dijo el científico con intrepidez característica. Las bacterias son células, en efecto, pero de una complejidad mucho menor que las nuestras. El genoma humano tiene unos 20.000 genes, o 40 veces más que el micoplasma. Nuestras células son eucariotas, formadas formadas por la asociación de varias bacterias y evolucionadas a partir de ahí durante 2.000 millones de años, la mitad de la historia de la vida en la Tierra

Cuando un científico quiere estudiar la biología humana, nunca empieza por investigar las células humanas –eso es lento, inconveniente e ineficaz—, sino las células eucariotas más simples y prácticas, que son las levaduras. La levadura Saccharomyces cerevisiae constituye seguramente la biotecnología más antigua de la historia, utilizada desde hace milenios para fabricar el pan y la cerveza, y desde hace unas décadas para producir medicamentos y biocombustibles. Fue el primer eucariota del que se secuenció el genoma, y pronto será el primero en exhibir un genoma enteramente sintético.

Un consorcio internacional dirigido por Jef Boeke, de la facultad de medicina de la Universidad de Nueva York, Srinivasan Chandrasegaran, de la Universidad de Stanford, y Joel Bader, de la Johns Hopkins, y en el que colaboran científicos chinos, británicos y franceses, presenta en siete artículos técnicos de la revista Science la proeza de haber sintetizado (a partir de cuatro botes, como diría Venter) cinco cromosomas de la levadura. Junto al primero, que se presentó en 2014, ya hacen 6 de los 16 cromosomas de ese organismo eucariota, o un tercio de su genoma. El resto, según calculan, estará listo antes de que acabe el año. LEER MÁS.

Hallada la evidencia de vida más antigua que se conoce

El origen de la vida no es el problema más acuciante de la investigación biológica, pero sí el más profundo, y tal vez el más filosófico. Algunos científicos lo abordan intentando reproducirlo en el laboratorio, y otros explorando las rocas más antiguas del planeta en busca de sus evidencias más remotas. Esta segunda línea de indagación acaba de hacer un descubrimiento deslumbrante. Y de batir un récord histórico.

Un equipo internacional de geólogos, paleontólogos y nanotecnólogos han hallado unas estructuras tubulares y filamentosas que, según interpretan, representan bacterias fósiles. Y las han hallado en unas rocas canadienses (el cinturón Nuvvuagittuq) que provienen de fumarolas hidrotermales del fondo oceánico de hace 3.770-4.280 millones de años. La Tierra tiene 4.500 millones de años, de modo que estos microfósiles representan las evidencias de vida más antiguas de las que hay constancia hasta ahora. Y ya no queda mucho margen para seguir viajando hacia el pasado