Me hago eco de un par de avances importantes en terapia génica y en la comprensión del lenguaje humano, así como de dos brillantes contribuciones de grupos nacionales.
La revista Science en su número de día 6 de Noviembre publica un avance significativo en el campo de la terapia génica, llevado a cabo por un equipo de la Universidad de París.
http://www.sciencemag.org/content/vol326/issue5954/index.dtl
Desde que se inventaron las técnicas de ingeniería genética a finales de los 70 se empezó a pensar en la posibilidad de sustituir genes enfermos por sus versiones sanas. A esto se le llamó terapia génica, y prometía una rápida y fácil curación para las enfermedades de origen genético, al menos de aquellas que tuvieran una herencia mendeliana, dependiente de un solo gen.
La realidad ha sido bastante más frustrante. Pronto los investigadores se encontraron con un obstáculo difícil de superar: no había una forma eficiente de hacer llegar el gen sano a las células de los pacientes y que, una vez dentro de las células, dicho gen se integrara de manera estable en los cromosomas. Es decir, faltaba un mecanismo de transporte de los genes (técnicamente, un vector). En los años 80 se descubrió que los virus podrían realizar este trabajo. Se construyeron virus artificiales en los que parte del genoma viral era sustituido por el gen humano que se quería reparar, y con estos virus artificiales se infectaban las células del paciente.
Con esta estrategia se consiguió curar a algunos niños que tenían una deficiencia en el gen de la adenosina desaminasa y como consecuencia su sistema inmune no funcionaba correctamente. A esos niños se les llamaba niños burbuja - tenían que vivir dentro de una burbuja de plástico, aislados del mundo-. A pesar de estos éxitos iniciales pronto hubo que detener los ensayos clínicos ya que varios pacientes desarrollaron leucemia. Esto era debido a que los virus que se estaban usando como vectores (llamados retrovirus) tenían una tendencia a integrarse en los cromosomas cerca de genes implicados en la regulación de la proliferación y crecimiento celular. La presencia del virus alteraba estos procesos y como consecuencia aparecía el cáncer.
El paso que se ha dado ahora supone un avance significativo ya que se ha construido un vector que no tiene esa tendencia a integrarse cerca de genes oncogénicos, sino que parece hacerlo de manera neutra. Paradójicamente, el nuevo vector deriva de un virus cuyo nombre resulta aterrador: el virus del SIDA. El nuevo vector conserva la capacidad del virus del SIDA para integrarse en los cromosomas, pero no posee la capacidad patogénica del mismo. Usando este virus se ha podido reparar el gen llamado ABCD1 cuya mutación les producía una alteración severa del metabolismo de la mielina (aislante de las neuronas) y una enfermedad neurodegenerativa llamada adrenoleucodistrofia ligada al cromosoma X.
Ya existía un tratamiento para estos niños, basado en el transplante de médula ósea. Las células de la médula ósea transplantadas eran capaces de colonizar el cerebro y detener el deterioro producido por la enfermedad. Sin embargo, esto no se podía hacer en niños para los que no hubiera un donante compatible. El nuevo procedimiento elimina la necesidad de donante ya que las células que se modifican genéticamente son las del propio paciente, eliminándose los riesgos de rechazo, que en estos pacientes eran muy altos. Los resultados obtenidos han sido semejantes a los obtenidos mediante transplante convencional, con una estabilización de los síntomas de la enfermedad. Ciertamente, el estudio sólo corresponde a dos niños y cuando el tratamiento se extienda a una población mayor pueden aparecer problemas todavía insospechados.
Video de youtube explicando la terapia génica
Otro avance importante: La revista Nature publica el día 12 de Noviembre un paso hacia la comprensión de los mecanismos que han dado lugar a la aparición del lenguaje en la especie humana.
http://www.nature.com/nature/journal/v462/n7270/
El lenguaje es sin duda la más notable habilidad de los seres humanos y a ello dedicamos una buena parte de nuestro cerebro. En el año 2000 un equipo de la Universidad de Oxford encontró un gen que estaba mutado en una familia en la que sus miembros eran incapaces de comprender y elaborar el lenguaje.
Este gen denominado FOXP2 se transmitía de manera mendeliana. Los estudios evolutivos demostraron que el gen se había conservado con muy pocas variaciones desde hace millones de años y era responsable de procesos de comunicación en otras especies, como es el canto de los pájaros, y en general es responsable de la coordinación de movimientos de muchos músculos, incluidos los de la cara. A pesar de esa constancia evolutiva, la proteína producida a partir del gen FOXP2 humano tiene dos aminoácidos de diferencia con la del chimpancé. La proteína es un factor de transcripción, es decir controla la expresión de otros genes.
El estudio ahora publicado, y realizado en la Universidad de California en Los Ángeles, analiza qué genes activa o silencia el gen humano y qué genes activa o silencia el del chimpancé. A pesar de esa pequeña diferencia entre la dos especies, se ha encontrado que 61 genes son más activados por el gen humano que por el de chimpancé mientras que otros 55 son más activados por FOXP2 de chimpancé que por el humano. Muchos de esos genes están implicados en el desarrollo del cerebro en la etapa embrionaria, así como de ciertos tejidos como los cartílagos. El reto ahora es comprender cómo actúan e interactúan todos esos genes para dar lugar a las complejas estructuras cerebrales y faciales necesarias para que podamos elaborar el lenguaje. En este sentido, creo que la noticia está un poco sobrevalorada, ya que seguimos muy lejos de comprender cómo el ser humano ha llegado a desarrollar esta extraordinaria función. Lo que parece claro es que la misma no ha aparecido de la nada sino a partir de vías ya existentes en otras especies. Además, dada la naturaleza tan compleja de la función es bastante probable que haya más genes implicados por descubrir. Sin duda una investigación apasionante.
En el post anterior comentaba la escasa presencia de científicos españoles en las revistas de primera línea. Por ello no puedo dejar pasar por alto un artículo publicado también en el número del 6 de Noviembre de la Revista Science por mi compañero de promoción e investigador en el Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” Antonio Alcamí. En el comentario sobre terapia génica hemos visto como el ingenio humano es capaz de aprovechar las cosas buenas que, en contra de todo pronóstico, tiene el virus del SIDA. Y es seguro que alguien encontrará alguna aplicación útil al virus de la gripe A o al de la gripe aviar. El trabajo de Antonio consiste en la búsqueda de nuevos virus, y se ha ido a buscarlos al sitio más lejano e inhóspito que hay en La Tierra: la Antártida.
Y no creáis que ha encontrado dos o tres virus nuevos. En las muestras de agua lacustre obtenidas en invierno había más de 5000 nuevas especies y en la de verano, ¡más de 9000!. Esto sorprende porque los virus son parásitos, es decir, para poder existir necesitan de células huésped a las que infectar. Por tanto, en un escenario tan pobre como pueda parecer la Antártida nadie podía predecir tal diversidad ecológica. Aparte de la información que esos virus proporcionan sobre la ecología de nuestro planeta y la evolución de la vida en un ambiente tan aislado, seguro que alguien encuentra una aplicación práctica a alguno de ellos, bien en biotecnología o en biomedicina. ¡Enhorabuena, Antonio!
La revista Nature Neuroscience en su versión on line comunica el día 8 de Noviembre de 2009 un importante hallazgo de otro grupo hispánico (http://www.nature.com/neuro/journal/vaop/ncurrent/abs/nn.2437.html) . El trabajo, dirigido por la Catedrática de Biología Celular de la Universidad de Valencia Isabel Fariñas, indaga sobre los mecanismos de mantenimiento y diferenciación de las células madre en el cerebro. Hace ya algún tiempo que el mito de que las neuronas no pueden regenerarse en el cerebro adulto fue derribado.
Se sabe que en ciertas zonas del cerebro hay una población de células indiferenciadas que en determinadas circunstancias pueden diferenciarse y dar neuronas maduras. Por tanto, se pensó que esas células madre podrían utilizarse para sustituir a las neuronas enfermas en enfermedades neurodegenerativas. Un prerrequisito para esta intervención es conocer en profundidad cómo esas células se dividen y cómo deciden seguir siendo células madre, o diferenciarse a neuronas.
Este tipo de estudios ha permitido saber que aquellas células que tienen activada la vía de señalización llamada de “Notch” siguen siendo células madre, mientras que cuando esta vía se apaga entonces la célula inicia un programa de diferenciación a neurona. El que esa vía esté encendida o apagada depende de señales internas de la propia célula y de señales recibidas del entorno, y que podrían activarse por ejemplo en caso de una lesión.
El trabajo de la Dra. Fariñas revela que una de esas señales externas deriva de los vasos sanguíneos a través de una proteína llamada PEDF que incide sobre el estado de activación de la vía Notch. Además, caracteriza el mecanismo molecular por el que ocurre este proceso. Sin entrar en más detalles, este conocimiento es importante para que un día esas células madre se puedan extraer de un enfermo de Parkinson o Alzheimer, cultivar en una placa in vitro para amplificarlas, manteniendo sus características indiferenciadas, y después reintroducirlas en el paciente y hacer que se diferencien a neuronas, reponiendo a las perdidas como consecuencia de la enfermedad. Esto parece aún ciencia ficción, pero sin este tipo de estudios no se podrá saber si tal aproximación es realmente factible.
Y para terminar por ahora: estas brillantes contribuciones deberían marcar el camino a seguir por los que queremos que la ciencia española viva una edad de plata (la de oro la tienen reservada los EEUU). Sin embargo, parece que las cosas no van por ahí, como se encarga de recordar este severo varapalo de la editorial de Nature a nuestras autoridades:
La revista Science en su número de día 6 de Noviembre publica un avance significativo en el campo de la terapia génica, llevado a cabo por un equipo de la Universidad de París.
http://www.sciencemag.org/content/vol326/issue5954/index.dtl
Desde que se inventaron las técnicas de ingeniería genética a finales de los 70 se empezó a pensar en la posibilidad de sustituir genes enfermos por sus versiones sanas. A esto se le llamó terapia génica, y prometía una rápida y fácil curación para las enfermedades de origen genético, al menos de aquellas que tuvieran una herencia mendeliana, dependiente de un solo gen.
La realidad ha sido bastante más frustrante. Pronto los investigadores se encontraron con un obstáculo difícil de superar: no había una forma eficiente de hacer llegar el gen sano a las células de los pacientes y que, una vez dentro de las células, dicho gen se integrara de manera estable en los cromosomas. Es decir, faltaba un mecanismo de transporte de los genes (técnicamente, un vector). En los años 80 se descubrió que los virus podrían realizar este trabajo. Se construyeron virus artificiales en los que parte del genoma viral era sustituido por el gen humano que se quería reparar, y con estos virus artificiales se infectaban las células del paciente.
Con esta estrategia se consiguió curar a algunos niños que tenían una deficiencia en el gen de la adenosina desaminasa y como consecuencia su sistema inmune no funcionaba correctamente. A esos niños se les llamaba niños burbuja - tenían que vivir dentro de una burbuja de plástico, aislados del mundo-. A pesar de estos éxitos iniciales pronto hubo que detener los ensayos clínicos ya que varios pacientes desarrollaron leucemia. Esto era debido a que los virus que se estaban usando como vectores (llamados retrovirus) tenían una tendencia a integrarse en los cromosomas cerca de genes implicados en la regulación de la proliferación y crecimiento celular. La presencia del virus alteraba estos procesos y como consecuencia aparecía el cáncer.
El paso que se ha dado ahora supone un avance significativo ya que se ha construido un vector que no tiene esa tendencia a integrarse cerca de genes oncogénicos, sino que parece hacerlo de manera neutra. Paradójicamente, el nuevo vector deriva de un virus cuyo nombre resulta aterrador: el virus del SIDA. El nuevo vector conserva la capacidad del virus del SIDA para integrarse en los cromosomas, pero no posee la capacidad patogénica del mismo. Usando este virus se ha podido reparar el gen llamado ABCD1 cuya mutación les producía una alteración severa del metabolismo de la mielina (aislante de las neuronas) y una enfermedad neurodegenerativa llamada adrenoleucodistrofia ligada al cromosoma X.
Ya existía un tratamiento para estos niños, basado en el transplante de médula ósea. Las células de la médula ósea transplantadas eran capaces de colonizar el cerebro y detener el deterioro producido por la enfermedad. Sin embargo, esto no se podía hacer en niños para los que no hubiera un donante compatible. El nuevo procedimiento elimina la necesidad de donante ya que las células que se modifican genéticamente son las del propio paciente, eliminándose los riesgos de rechazo, que en estos pacientes eran muy altos. Los resultados obtenidos han sido semejantes a los obtenidos mediante transplante convencional, con una estabilización de los síntomas de la enfermedad. Ciertamente, el estudio sólo corresponde a dos niños y cuando el tratamiento se extienda a una población mayor pueden aparecer problemas todavía insospechados.
Video de youtube explicando la terapia génica
Otro avance importante: La revista Nature publica el día 12 de Noviembre un paso hacia la comprensión de los mecanismos que han dado lugar a la aparición del lenguaje en la especie humana.
http://www.nature.com/nature/journal/v462/n7270/
El lenguaje es sin duda la más notable habilidad de los seres humanos y a ello dedicamos una buena parte de nuestro cerebro. En el año 2000 un equipo de la Universidad de Oxford encontró un gen que estaba mutado en una familia en la que sus miembros eran incapaces de comprender y elaborar el lenguaje.
Este gen denominado FOXP2 se transmitía de manera mendeliana. Los estudios evolutivos demostraron que el gen se había conservado con muy pocas variaciones desde hace millones de años y era responsable de procesos de comunicación en otras especies, como es el canto de los pájaros, y en general es responsable de la coordinación de movimientos de muchos músculos, incluidos los de la cara. A pesar de esa constancia evolutiva, la proteína producida a partir del gen FOXP2 humano tiene dos aminoácidos de diferencia con la del chimpancé. La proteína es un factor de transcripción, es decir controla la expresión de otros genes.
El estudio ahora publicado, y realizado en la Universidad de California en Los Ángeles, analiza qué genes activa o silencia el gen humano y qué genes activa o silencia el del chimpancé. A pesar de esa pequeña diferencia entre la dos especies, se ha encontrado que 61 genes son más activados por el gen humano que por el de chimpancé mientras que otros 55 son más activados por FOXP2 de chimpancé que por el humano. Muchos de esos genes están implicados en el desarrollo del cerebro en la etapa embrionaria, así como de ciertos tejidos como los cartílagos. El reto ahora es comprender cómo actúan e interactúan todos esos genes para dar lugar a las complejas estructuras cerebrales y faciales necesarias para que podamos elaborar el lenguaje. En este sentido, creo que la noticia está un poco sobrevalorada, ya que seguimos muy lejos de comprender cómo el ser humano ha llegado a desarrollar esta extraordinaria función. Lo que parece claro es que la misma no ha aparecido de la nada sino a partir de vías ya existentes en otras especies. Además, dada la naturaleza tan compleja de la función es bastante probable que haya más genes implicados por descubrir. Sin duda una investigación apasionante.
En el post anterior comentaba la escasa presencia de científicos españoles en las revistas de primera línea. Por ello no puedo dejar pasar por alto un artículo publicado también en el número del 6 de Noviembre de la Revista Science por mi compañero de promoción e investigador en el Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” Antonio Alcamí. En el comentario sobre terapia génica hemos visto como el ingenio humano es capaz de aprovechar las cosas buenas que, en contra de todo pronóstico, tiene el virus del SIDA. Y es seguro que alguien encontrará alguna aplicación útil al virus de la gripe A o al de la gripe aviar. El trabajo de Antonio consiste en la búsqueda de nuevos virus, y se ha ido a buscarlos al sitio más lejano e inhóspito que hay en La Tierra: la Antártida.
Y no creáis que ha encontrado dos o tres virus nuevos. En las muestras de agua lacustre obtenidas en invierno había más de 5000 nuevas especies y en la de verano, ¡más de 9000!. Esto sorprende porque los virus son parásitos, es decir, para poder existir necesitan de células huésped a las que infectar. Por tanto, en un escenario tan pobre como pueda parecer la Antártida nadie podía predecir tal diversidad ecológica. Aparte de la información que esos virus proporcionan sobre la ecología de nuestro planeta y la evolución de la vida en un ambiente tan aislado, seguro que alguien encuentra una aplicación práctica a alguno de ellos, bien en biotecnología o en biomedicina. ¡Enhorabuena, Antonio!
La revista Nature Neuroscience en su versión on line comunica el día 8 de Noviembre de 2009 un importante hallazgo de otro grupo hispánico (http://www.nature.com/neuro/journal/vaop/ncurrent/abs/nn.2437.html) . El trabajo, dirigido por la Catedrática de Biología Celular de la Universidad de Valencia Isabel Fariñas, indaga sobre los mecanismos de mantenimiento y diferenciación de las células madre en el cerebro. Hace ya algún tiempo que el mito de que las neuronas no pueden regenerarse en el cerebro adulto fue derribado.
Se sabe que en ciertas zonas del cerebro hay una población de células indiferenciadas que en determinadas circunstancias pueden diferenciarse y dar neuronas maduras. Por tanto, se pensó que esas células madre podrían utilizarse para sustituir a las neuronas enfermas en enfermedades neurodegenerativas. Un prerrequisito para esta intervención es conocer en profundidad cómo esas células se dividen y cómo deciden seguir siendo células madre, o diferenciarse a neuronas.
Este tipo de estudios ha permitido saber que aquellas células que tienen activada la vía de señalización llamada de “Notch” siguen siendo células madre, mientras que cuando esta vía se apaga entonces la célula inicia un programa de diferenciación a neurona. El que esa vía esté encendida o apagada depende de señales internas de la propia célula y de señales recibidas del entorno, y que podrían activarse por ejemplo en caso de una lesión.
El trabajo de la Dra. Fariñas revela que una de esas señales externas deriva de los vasos sanguíneos a través de una proteína llamada PEDF que incide sobre el estado de activación de la vía Notch. Además, caracteriza el mecanismo molecular por el que ocurre este proceso. Sin entrar en más detalles, este conocimiento es importante para que un día esas células madre se puedan extraer de un enfermo de Parkinson o Alzheimer, cultivar en una placa in vitro para amplificarlas, manteniendo sus características indiferenciadas, y después reintroducirlas en el paciente y hacer que se diferencien a neuronas, reponiendo a las perdidas como consecuencia de la enfermedad. Esto parece aún ciencia ficción, pero sin este tipo de estudios no se podrá saber si tal aproximación es realmente factible.
Y para terminar por ahora: estas brillantes contribuciones deberían marcar el camino a seguir por los que queremos que la ciencia española viva una edad de plata (la de oro la tienen reservada los EEUU). Sin embargo, parece que las cosas no van por ahí, como se encarga de recordar este severo varapalo de la editorial de Nature a nuestras autoridades:
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