A Ciencia Cierta

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Moléculas parar hacer crecer el hígado

regeneración hepáticaNuestro hígado se puede regenerar, porque cuando le quitas un trozo el resto vuelve a crecer. Si no, que se lo pregunten al bueno de Prometeo… El problema es que en algunas circunstancias este proceso no es lo suficientemente eficaz, porque las células hepáticas mueren más rápido de lo que el organismo puede regenerarlas. El resultado suele ser que uno necesita un trasplante hepático, lo cual no siempre es fácil y a veces ni siquiera posible. Pero si la regeneración ocurre, ¿no podríamos identificar las moléculas que la hacen posible, y quizás diseñar fármacos que la aceleren? Eso está hecho, a juzgar por lo que acaba de publicar un equipo de investigadores de Harvard y del MIT en la revista Nature Chemical Biology.

Para conseguirlo, los científicos utilizaron una tecnología en la que ya eran expertos: crecer grandes capas de células hepáticas cultivándolas en el laboratorio. Esto les permitió probar más de 12.000 compuestos químicos y ver cómo afectaba cada una de estas moléculas al crecimiento de las células. Resumiendo meses de trabajo en una simple frase, el resultado fue que encontraron 12 compuestos capaces de mantener el crecimiento de las células y preservar correctamente todas sus funciones. Además, dos de estas moléculas provocaron la maduración de células pluripotenciales reprogramadas a partir de la piel de voluntarios, convirtiéndolas en células del hígado.

Las posibilidades son enormes. No sólo se podrían utilizar estos compuestos para cultivar células hepáticas en el laboratorio en grandes cantidades, sino que además los investigadores quieren ver qué sucede al implantar polímeros con estas sustancias en el hígado de ratones de laboratorio. Lógicamente, también están estudiando la posibilidad de utilizarlos directamente para regenerar los hígados dañados de pacientes. En unos años, quizás los trasplantes de hígado (tal y como los conocemos) habrán pasado a la historia. Ojalá.


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Los ingredientes de la vida

adnAprovechando que hoy he tuiteado un hallazgo “astrobiológico“, lo comento aquí junto con otro artículo relacionado que apareció hace unos días. Ambos tienen que ver con un viejo problema para explicar cómo pudieron formarse las primeras biomoléculas que hicieron posible la aparición de seres vivos en la Tierra. En concreto, una de las hipótesis más aceptadas es que antes de que el ADN y las proteínas se encargasen de codificar y descoficiar la información genética, esta responsabilidad recaía únicamente sobre el otro ácido nucleico, el ARN. Para que este “mundo ARN” hubiese sido posible, hay que demostrar que esta macromolécula se puede sintetizar por mecanismos sencillos que no requieren complicadas reacciones enzimáticas, pero hasta ahora los científicos han tenido problemas para comprender cómo podría ser esto. Aquí es donde hacen su aparición los nuevos hallazgos de los que estamos hablando.

Uno de los problemas es que la síntesis de ARN requiere buena cantidad de fósforo en un estado que le permita reaccionar con facilidad, pero en la actualidad la Tierra contiene muy poco fósforo en ese estado. Por eso es tan interesante que unos astrobiólogos americanos y escoceses hayan detectado que algunos minerales de hace unos 3.500 millones de años tenían cantidades elevadas de fósforo “reactivo”. Esto coincidiría con el final del famoso bombardeo de meteoritos que sufrió nuestro planeta por aquel entonces (época conocida técnicamente como el eón Hadeico). La conclusión es que esa lluvia de material extraterrestre aumentó la cantidad de fósforo en estado reactivo en los océanos, y así favoreció la síntesis de ARN.

Pero otro serio problema para poder fabricar ARN es que uno de sus componentes principales, el azúcar ribosa, es muy difícil de sintetizar de modo “no-biológico”, porque para ello hace falta una alta cantidad de otro elemento químico, el boro. Pero claro, no sabemos si en aquella época había mucho o poco boro en la Tierra. Investigadores del Instituto de Astrobiología de la Nasa, en Hawai, han estudiado piedras muy antiguas procedentes de Marte, encontrando unas arcillas muy ricas en boro. Esto tiene mucha importancia, porque por entonces Marte y la Tierra se parecían bastante más que hoy en día (en su composición química), por lo que arcillas ricas en boro podrían haberse dado también en nuestro planeta. Y esto favorecería la síntesis de la ribosa y del ARN.

Así que cada vez vamos teniendo más datos sobre la aparición de las biomoléculas que hicieron posible la vida sobre la Tierra. Curiosamente, muchas de estas evidencias vienen de fuera.


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Células para arreglar cerebros

regeneración nerviosaMe gustaría comentar hoy un par de artículos científicos que giran en torno a la temática de las células madre, aprovechando que han estado recientemente de moda. Ambos trabajos tienen en común la utilización de algún tipo de célula madre para regenerar lesiones del sistema nervioso: en un niño con parálisis cerebral en una de las investigaciones, o en ratas de laboratorio con lesión medular en la otra. También tienen en común que los resultados son bastante impactantes.

No hace falta explicar la importancia de las lesiones medulares y el tremendo esfuerzo que se está haciendo para investigar nuevos tratamientos que permitan a los afectados recuperar la movilidad, al menos parcialmente. Los autores de un estudio publicado en Stem Cell Research & Therapy han inyectado células madre nerviosas en ratas con lesión medular. Tres días después de originar la lesión en la médula espinal, los científicos injertaron células madre nerviosas en el lugar de la lesión y observaron qué sucedía. Y lo que sucedió fue una clara mejoría: disminuyó la espasticidad (un tipo de rigidez muscular que aparece en este tipo de lesiones), mejoró el control de los movimientos de las patas, y la médula espinal tenía mejor aspecto al examinarla con el microscopio. Lo más sorprendente es que las células madre utilizadas eran de procedencia humana, por lo que fue necesario suprimir el sistema inmune de los animales para evitar el rechazo de las células trasplantadas. Los investigadores dicen que su objetivo es llevar esta tecnología a humanos, utilizando células madre propias de cada paciente.

El segundo artículo, publicado en la revista Case Reports in Transplantation, explica los resultados obtenidos en un niño de dos años que sufre parálisis cerebral por una parada cardiaca larga que le dejó en estado vegetativo persistente. Nueve semanas después de la lesión, científicos alemanes le trasplantaron las células madre de la sangre de su propio cordón umbilical, que los padres habían decidido almacenar en un biobanco al nacer el niño. Es difícil de creer, pero a los dos meses del tratamiento ya se habían visto síntomas de mejoría, y pasados cuatro años el niño es capaz de comer, caminar con ayuda y formar palabras sencillas. Se trata sólo de un caso aislado, pero es difícil atribuir esta mejoría a algo que no sea la infusión de células madre. Además, el resultado confirma lo que estos mismos investigadores habían visto previamente en ratas de laboratorio.

Creo que estas investigaciones ilustran el potencial curativo que pueden tener las células madre, en este caso en problemas neurológicos. Como dice mi amigo Javi Domínguez, se trata de pequeños “ladrillos” que poco a poco van haciendo posible un sueño: la medicina regenerativa.


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El Hombre antes del Hombre

que nos hace humanosHoy voy a hacer una excepción y en vez de comentar una publicación científica voy a experimentar en un género nuevo para mí, la entrevista. Ayer tuve la fortuna de asistir a un seminario titulado “El Hombre antes del Hombre”, impartido por el profesor Daniel Turbón, experto en evolución humana del Departamento de Biología Animal (Antropología) de la Universitat de Barcelona. Como no puedo resumir en 500 palabras todo lo que nos contó, he pensado que estaría bien hacerle una entrevista para A Ciencia Cierta. A continuación va un extracto de la misma.

Pregunta: ¿Me puede decir cuándo aparecieron exactamente los humanos?

Respuesta: Con los datos actuales, puede afirmarse que los humanos aparecieron hace aproximadamente dos millones de años, con el género Homo y su especie habilis, el Homo habilis.

Pregunta: ¿Por qué lo sabe? Es decir, ¿qué características nos permiten afirmar que eran especiales, distintos a todos los demás homínidos contemporáneos suyos?

Respuesta: El principal rasgo es la encefalización, el aumento del tamaño del encéfalo y la reestructuración del cerebro: aparecen las asimetrías y una mayor complejidad neurológica.

Pregunta: Dígame cómo se compagina esto con “Adán y Eva”.

Respuesta: Adán y Eva son conceptos bíblicos y teológicos, pertenecientes a la cultura de Israel, el mundo antiguo semítico. En el sentido teológico, nos hablan de un primer hombre y una primera mujer. En el plano biológico, lo más plausible es que hubiese un primer grupo de humanos, pero eso no quiere decir que en ese primer grupo de Homos no hubiese una primera pareja concreta. Por tanto, en este sentido, las dos ideas son compatibles, o al menos no es un absurdo.

Pregunta: ¿Podríamos entendernos, uno cualquiera de nosotros, con un habilis o con un erectus? Si nos los encontrásemos ¿los reconoceríamos como humanos?

Respuesta: Nos reconocemos como humanos por el bipedismo, la gestualización, la manera de comunicarnos. Cuando no conozco un idioma (por ejemplo, si voy a China) puedo entenderme por gestos, signos, etcétera. Otra cosa es cómo interpretaría ese erectus o ese habilis lo que yo le quiero decir, porque desde luego no podríamos hablar el mismo lenguaje. Aunque yo no dudo en absoluto que hablasen: el lenguaje es una adaptación obligada en el género Homo, ya desde Homo habilis.

Pregunta: ¿Qué fueron primero, los cambios genéticos que permitieron el desarrollo de una cultura, o las innovaciones culturales que favorecieron determinadas variaciones genéticas?

Respuesta: Es difícil de contestar, porque no podemos probarlo. Mi opinión es que una adaptación simple, necesaria para la supervivencia, fue acompañada de un proceso de reorganización neurológica del cerebro que hizo posible la aparición de innovaciones culturales significativas. Lo que parece evidente es que hubo una retroalimentación: la cultura tiraba de los genes y éstos hacían posible la cultura, pero todo ello pasando por el filtro de la reproducción eficaz y la viabilidad de las crías. Sin eso, hoy no estaríamos aquí.

Pregunta: Y para finalizar, ¿cree que la cultura y la tecnología transformarán nuestra especie en un nuevo ser post-humano?

Respuesta: Yo, personalmente, no lo creo. Esta pregunta me recuerda la ambición humana de hacer un hombre nuevo, en el Doctor Frankenstein, o de intentar saber qué hay escondido en el ser humano, como en el Dr. Jekyll y Mr. Hyde. La biotecnología puede hacer maravillas, pero prefiero pensar que la especie humana acaba de iniciar su recorrido y que tiene por delante un futuro de decenas de millones de años, no sólo en este planeta sino en otras galaxias. Eso irá acompañado de un proceso biológico de adaptación a la ingravidez o a largos viajes espaciales. Pero alterar un sistema biológico tan complejo es equivocarse y probablemente resultaría en un auténtico desastre.


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¿Se podrá curar el Alzheimer?

tratamiento contra AlzheimerYa hemos comentado aquí en varias ocasiones que todavía no existe un fármaco eficaz para evitar la progresión de la enfermedad de Alzheimer, y mucho menos para curarla cuando ya se ha desarrollado completamente. La importancia que tendría un fármaco de estas características es difícil de exagerar, pero por desgracia no está siendo fácil conseguirlo. Un equipo de neurocientíficos de la Universidad de California del Sur, con participación de un investigador español del Instituto Cajal, acaba de publicar en la revista The Journal of Neuroscience que han dado con un grupo de moléculas que detienen o incluso revierten las lesiones cerebrales típicas de la enfermedad de Alzheimer. En ratones, eso sí…

Los posibles nuevos fármacos son “ligandos” de una proteína que se aloja en la mitocondria de las células, llamada TSPO. Como su nombre indica, “ligandos” son moléculas que se unen a otras (se quedan “ligadas”). En este caso se unen a la TSPO, que actuaría como una especie de sensor y pondría en marcha distintos procesos dentro de la célula. Los científicos administraron varios de estos ligandos a ratones de laboratorio que desarrollan enfermedad de Alzheimer, y comprobaron que tienen efectos beneficiosos tanto en ratones jóvenes como en ratones adultos tras cuatro semanas de tratamiento. En los animales jóvenes, en los que las lesiones cerebrales todavía no se han desarrollado del todo, los fármacos detuvieron el avance de la enfermedad. En los ratones adultos, que ya tenían el daño cerebral completo, hubo una cierta mejoría de las lesiones y del comportamiento de los animales.

Como dicen los autores del estudio, hay que ser cautos porque en el pasado ya se encontraron fármacos que mejoraban el Alzheimer de ratones pero después no funcionaron en humanos. Pero los resultados de este trabajo son realmente esperanzadores. Además, moléculas similares a éstas ya se vienen empleando en medicina con otros fines, por lo que debería ser más fácil y rápido realizar ensayos clínicos en humanos. El tiempo dirá si, por fin, se convierten en la primera cura para la enfermedad de Alzheimer.


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¿Bosques artificiales para salvar el planeta?

nanobosquesLa fotosíntesis es un proceso maravilloso que hace posible la vida en la Tierra, aprovechando la luz del sol y extrayendo la energía necesaria para fabricar azúcares para la célula. De paso, se consume CO2 y se produce oxígeno, fruto de la rotura de moléculas de agua. Lógicamente, en la búsqueda de nuevas fuentes renovables de energía que hagan innecesarios los combustibles fósiles se viene hablando desde hace algún tiempo de la “hoja artificial”: un artilugio que sea capaz de imitar lo que hacen las plantas, barato y energéticamente eficiente.

Aunque en estos años hemos visto cómo han ido mejorando estas “hojas”, unos científicos de la Universidad de California en Berkeley han ido un poco más lejos y han diseñado algo que se asemeja a un auténtico “bosque” de minúsculas hojas. Los detalles de ingeniería química se me escapan, la verdad, pero básicamente han fabricado un “nano-sistema” (o sea, un dispositivo microscópico) que es capaz de llevar a cabo algo muy similar a la fotosíntesis tal y como tiene lugar en las hojas de las plantas. Al llegar la luz al dispositivo, los electrones viajan por distintos “nanocables” para liberar hidrógeno en unos, y oxígeno en otros, con la consiguiente producción de energía.

La eficiencia energética del invento, o sea la relación entre la luz que recibe y la energía que produce, es similar a la de las plantas, pero tendría que aumentar al menos 100 veces para poder competir con los paneres solares que se utilizan en la actualidad. Los investigadores dicen que saben la dirección a seguir para llegar a esos niveles de eficiencia. Cuando lo consigan, y esperemos que lo logren, preparaos para ver los tejados de las casas llenos de “nanobosques”. Aunque, probablemente, no serán verdes…


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Si no quieres engordar, come bacterias

akkermansiaHablaba el otro día con un amigo mío cirujano que se ha especializado en cirugías de derivación gástrica para casos de obesidad serios, pero no quise mencionar la investigación que vamos a comentar aquí porque probablemente no se la creería. He de reconocer que a mí también me costó aceptarlo, pero el estudio está publicado en la revista PNAS así que parece serio. Y es que resulta que la adición de una bacteria concreta a la dieta de ratones de laboratorio es capaz de corregir, en parte, la obesidad y algunos síntomas de diabetes que aparecen cuando los animales engordan.

Por cada célula de nuestro cuerpo, tenemos aproximadamente 10 bacterias en alguna de nuestras cavidades, especialmente en el intestino. Ya hemos comentado aquí en varias ocasiones que el tipo de bacterias que forman este microbioma intestinal juega un papel muy importante en el riesgo que tiene una persona de desarrollar obesidad. De hecho, una de las cosas que pasan después de la cirugía de derivación gástrica es que cambia el tipo de bacterias que pululan en el intestino. Los autores de esta investigación (científicos de Bélgica, Holanda y Finlandia) observaron que una bacteria concreta prácticamente desaparece en los intestinos de ratones que son sometidos a una dieta “de engorde” que les hace obesos, lo que les llevó a preguntarse qué sucedería si añadían a la dieta de los ratones este bichillo llamado nada más y nada menos que Akkermansia muciniphila (o sea, que le gusta el moco).

Pues lo que sucede es que, aunque sigan tomando la dieta de engorde, los ratones dejan de acumular grasa y además responden mejor a la insulina (la mala respuesta a esta hormona es algo típicamente asociado con la obesidad). Estos cambios se asociaron con un aumento en la cantidad de moco que recubre el intestino por dentro.

Es bastante sorprendente que una sola bacteria sea capaz de llevar a cabo un efecto tan drástico, pero así son las cosas. Habrá que ver si la Akkermansia tiene un efecto similar en obesos humanos, en cuyos intestinos también se ha visto una disminución de la cantidad de esta bacteria. Si esto se confirma, podría cambiar la manera de combatir la epidemia de obesidad que nos rodea, aunque probablemente mi amigo cirujano siga teniendo bastante trabajo, al menos a corto plazo. Lo que pase después, ya se verá…

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