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26
enero

¡Bacterias! : Cuidado! Cuidado!

Las bacterias son un grupo numerosísimo de seres vivos cuya estructura celular es muy simple. Son células procariotas, sin orgánulos, son como piscinas pequeñas con agua y con todos sus constituyentes: ADN, proteínas, lípidos, glúcidos, etc. metidos en ella. Quizás su mayor complicación estructural se encuentre en el propio vaso de esa piscina: su membrana y pared celulares.

Son el grupo de seres vivos más antiguo. Han existido desde siempre en la tierra (desde hace 4.000 millones de años) y, apenas han cambiado su estructura. Se puede decir que cada una de las eras en que se divide la historia de los seres vivos en la tierra ha sido la era de las bacterias, y la nuestra no es una excepción. Eso da muestras del éxito que como seres vivos han tenido a lo largo de la evolución.

Su éxito  biológico se debe a muchos factores entre los que destacaría la tremenda complejidad y adaptabilidad de sus metabolismos, su facilidad y rapidez reproductiva con numerosísima descendencia, su “altruismo” individual -por el no dudan en sacrificarse en beneficio de la comunidad- , sus formas de intercambio de información genética y, derivada de todas ellas, su extraordinaria capacidad y rapidez  de adaptación biológica. Son capaces de vivir en todos los ambientes imaginables y de resistir condiciones extremas.

Las bacterias, de cara a nosotros, tienen mala prensa ya que sólo nos fijamos en aquellas que nos hacen daño: las que  nos provocan enfermedades. Éstas son minoría y casi todo el resto no producen sino beneficios tanto a nosotros como a otros seres vivos y al medio ambiente. Podemos afirmar que la vida no sería posible sin su existencia.

A las bacterias que nos producen enfermedades , desde el primer cuarto del siglo anterior, las hemos mantenido a raya a base de antibióticos (sustancias químicas mortales para ellas y también para otras células, incluídas las nuestras). Cada vez con diferentes clases o sucesivas generaciones de esos antibióticos, ya que la capacidad de adaptación bacteriana las iba convirtiendo en resistentes a ellos. Había que inventar y descubrir nuevas sustancias antibióticas hasta completar una lista enorme de ellas. Sólo era cuestión de tiempo que nos ganaran la carrera,  independientemente del adelanto que nosotros hemos producido con el mal uso de los mismos, y ese tiempo parece ser que ya ha llegado. Sus metabolismos se han adaptado y han encontrado vías de escapar a su acción. Están apareciendo cepas de esas bacterias canallas resistentes a la acción de los antibióticos, ni siquiera a los de última generación.

Este es un grave problema médico actual que ha sido alertado por diferentes organismos nacionales de salud,  ya que, si no lo atajamos, podamos volver a la era en la que no eran posibles ni las operaciones médicas más simples, por no hablar de trasplantes, quimioterapia o cuidados intensivos. Posiblemente será un problema médico permanente ya que “más sabe el diablo (o sea la bacteria) por viejo, que por diablo” y, aunque la ciencia descubra una nueva estrategía para acabar con ellas, más tarde o temprano, darán con la fórmula para esquivarla.

Pienso que una de las estrategias más eficiente y duradera en un futuro próximo será aquella que desarrolle un protocolo que pueda individualizarse en cada individuo en función del estudio previo del tipo concreto de infección bacteriana que le afecta. Tendrá que ser un protocolo rápido, eficiente e individualizado  probablemente basado en algún método para destruir el genoma bacteriano sin el cual la bacteria carece del principio generador de su biología imposibilitando cualesquiera de sus acciones vitales; o sea, atajando el problema en su raíz.

Por poner un ejemplo: Un individuo ha sido infectado por un tipo de bacteria “A” super-resistentes. Se analiza el genoma de la bacteria y se secuencia. En el laboratorio se “fabrican” virus bacteriófagos específicos para ellas y no virulentos frente a nuestras propias células y tampoco  frente a las bacterias beneficiosas que se encuentran en nuestro organismo. A estos virus se les dota de un sistema genético CRISPR-Cas 9 con secuencias espaciadoras CRISPR coincidentes con secuencias específicas  del genoma bacteriano descubiertas en nuestro análisis anterior. Se introducen los virus en el enfermo y ellos darán cuenta de las bacterias “A” porque son su objetivo específico y con el sistema introducido cortan y  destruyen su genoma.

Imagen de J.L. Sánchez Guillén - presentación "M1 Microbiología"

Imagen de J.L. Sánchez Guillén – presentación “M1 Microbiología”

También podemos hacer que las propias bacterias se autodestruyan incorporando, en bacterias de la propia cepa canalla, un plásmido al que hemos introducido el sistema CRISPR-Cas 9, con los espaciadores específicos del genoma patógeno. El plásmido se autorreplica en las bacterias y por conjugación bacteriana se lo pasan unas a otras donde actúa rompiendo –por acción del sistema CRIPR incorporado- el genoma de cada bacteria.

Así de sencillo y, al mismo tiempo, así de complicado.

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19
enero

Secuencias de ADN: Palíndromos (3)

En algunas carreteras, cuando tomamos un desvío, circulamos por un pequeño tramo de carril único. También se produce en los tramos palíndromos cuando éstos contienen en el centro de su secuencia una pequeña secuencia no palindrómica. Formarían también una estructura cruciforme en cuyos extremos existiría un único carril circular para volver a tomar la continuidad del brazo de la estructura. A estas secuencias se les denomina palíndromos interrumpidos. Y pueden formar estructuras cruciformes en las que sus extremos forman anillos monocatenarios; es decir, de un solo carril.

palindromos4Los tramos palíndromo (continuos o interrumpidos) son relativamente frecuentes en la larguísima carretera del ADN.

Para determinar su frecuencia, tomemos como ejemplo un palíndromo continuo de 6 unidades. Las posibles disposiciones de los 6 automóviles en ambos carriles, vendría dada por la fórmula 46, ya que cada posición depende de la disposición de los 6 colores del modelo de coche en un solo carril ( a la otra no le queda más remedio que cumplir con la regla de la complementariedad y no influye como variable).

Primera posición: 4 colores posibles (4); 2ª posición. 4 colores posibles(4) independientemente del color de la 1ª posición, por tanto 4x 4 = 42 posibilidades en las 2 primeras posiciones, y así sucesivamente hasta la 6ª posición. Por tanto 46 disposiciones diferentes en un tramo de 6 automóviles seguidos. De todas ellas, habrá algunas disposiciones que formarán una secuencia palíndroma. Veamos cuántas.

Fijémonos que en una secuencia palíndromo de 6 unidades queda determinada por la disposición de los 3 primeros colores –justo hasta la mitad del palíndromo-, ya que para constituirse como secuencia palíndromo, a los 3 siguientes colores sólo les cabe una única disposición respecto a los 3 primeros. Este 2º tramo del palíndromo sólo puede tener una sola disposición de su orden de colores que dependerá de las 43 disposiciones de los 3 primeros. Por tanto habrá 43 x 1 = 43 secuencias palíndromas entre todas las posibles (46).

La probabilidad de que cualquier tramo o secuencia del ADN de 6 escogido al azar sea un palíndromo es de 43/46= 1/43 = 1/64; es decir una de cada 64 secuencias. Y como en el ADN existen multitud de tramos –tomados de 6 en 6- a lo largo de su recorrido, muy probablemente aparecerá 1 palíndomo, por termino medio cada vez que exploremos hasta 64 secuencias de 6 unidades. El ADN estará lleno de secuencias palíndromo de 6 unidades.

Conforme aumenta el número de unidades del tramo palíndromo, su frecuencia disminuye considerablemente. Con 8 sería 1/44= 1/256; para 10 sería 1/45 =1/1024,…. Para un palíndromo de 20 unidades 1/410 = 1/1048576 ; y así sucesivamente. Aún así el ADN es lo suficientemente largo para que, por simple azar –que es como realizado la base del cálculo- existan muchas secuencias de este tipo, incluso de bastantes unidades. Lógicamente las más cortas serán mucho más abundantes que las de mayor número de unidades.

Así podemos entender cómo las desviaciones, más o menos largas, su disposición y las distancias entre unas desviaciones y otras pueden servir de mapa de referencia para realizar una  localización rápida y precisa de los genes en esa larga carretera que constituye el genoma.

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18
enero

Secuencias de ADN: Palíndromos (2)

En el post anterior no hemos indicado que los automóviles que conforman esa enorme caravana (nucleótidos) sólo son de 4 clases. Mejor dicho, del mismo modelo y de 4 colores diferentes, que llamamos técnicamente A,T, G y C y que, como todo automóvil, tienen una parte delantera y otra trasera.

A la parte delantera se le denomina extremo 5´ del automóvil-nucleótido y a la parte trasera se le denomina extremo 3´.

Veamos su disposición en la caravana y en ambos carriles. El primero de los coches que se haya situado en un carril de la carretera no tendrá ningún otro automóvil delante, su parte delantera (5´) está libre. Los demás del mismo carril tendrán un coche por delante y otro por detrás: sus dos extremos están conectados, y así, hasta el último de ese carril cuya parte trasera (3´) marcará su final. Podemos decir que ése es carril de ida de Madrid a Coruña, por ejemplo: el primer coche en llegar marca el término del viaje (5´: Coruña) y el último marca el inicio (3´: Madrid).  En el otro carril sucede lo contrario: el primero de la larga fila llegó en primer lugar a Madrid (5´) y el último se encuentra en Coruña (3´). Es el carril de ida de Coruña a Madrid. Al revés que el anterior. Los carriles de la carretera, lo mismo que la disposición de nucleótidos en el ADN, es Antiparalela, porque los coches (nucleótidos) van en direcciones contrarias, cada uno en su carril.

Esto tiene su importancia en el ADN, entre otras cosas y sobre todo, porque la maquinaria celular coloca los nucleótidos marcha adelante y , salvo casos anecdóticos, no sabe hacerlo de otro modo. Se puede decir que los nucleótidos –a diferencia de los automóviles- carecen de marcha atrás. Este “inconveniente” produce que se “compliquen” procesos del ADN tales como su replicación y transcripción; aunque, por otra parte, favorecen que en el mismo tramo puedan existir 2 secuencias diferentes: 2 mensajes distintos en el mismo trayecto. Doble información en un solo espacio.

Tampoco hemos indicado que, además, los 4 coches o nucleótidos “exigen” un único modo de colocarse en ambas cadenas. Aunque el orden de los colores de automóviles que se encuentran situados en un carril cualquiera pueda ser el que “aleatoriamente” queramos; tal   secuencia determina inequívocamente el orden de automóviles de la otra; y lo mismo al revés.

La regla que determina dicha disposición es: si en un carril se encuentra un coche modelo A (azul, por ejemplo), en el otro, y a su misma altura, tiene que estar situado un coche T (rojo, por ejemplo) y lo mismo sucede con G ( verde, por ejemplo) y C (naranja, por ejemplo). Nunca deben enfrentarse de ninguna otra forma, porque no es posible químicamente. No es posible A con G ó con C; ni T con G ó con C, ni G con A ó con T; ni C con A ó con T. Siempre naranja con verde y azul con rojo. Esto se simplifica diciendo que tiene disposición complementaria. Dos carriles en la misma carretera de coches en caravana: con carriles complementarios y antiparalelos.

Así podemos entender que en un tramo determinado normalmente no coincida la disposición de la secuencia de los colores de los automóviles –si los contemplamos en el orden parte delantera(5´)-trasera(3´)- en ese mismo tramo. Lo que nos hace perentorio, como ya hemos indicado, otra de las propiedades o características del ADN: en un mismo tramo hay 2 secuencias o mensajes diferentes. (Véase por ejemplo en el tramo intermedio de la figura adjunta)

Sin embargo es posible y real el hecho de que ambas secuencias coincidan en un tramo (En la figura adjunta los 2 tramos acotados). Son las secuencias palíndomo que, como dijimos en el post anterior, son secuencias que producen desviaciones más o menos largas –en función del tramo palindrómico- que hace que estas secuencias sirvan de “mapa” de esa larga carretera en la que situar –de forma precisa y rápida- aquellos tramos en la que maquinaria celular quiera “fijarse” y actuar sobre ella.

palindromos3Por poner un ejemplo: la secuencia 5´… G A T A T C  …3´ en una de los carriles coincide con la misma secuencia dentro del mismo tramo en el otro carril, también de 5´a 3´. Sus coches pueden perfectamente provocar un desvío de la dirección principal de la carretera para hacerlo sin contradecir las características (antiparalelismo y complementariedad) de los 2 carriles del ADN, y así, formar un doble desvío igual en ambos carriles de la carretera principal, que en el ADN se denomina estructura cruciforme.

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17
noviembre

Una misma persona, dos genomas distintos

No siempre ocurre así: un genoma haploide de papá y otro genoma haploide de mamá. Uno y uno. A veces hay más de dos. Son raros los casos, pero sí.

Puede suceder que en las primeras fases del desarrollo del embrión en humanos, éste no se encontrara sólo en el aparato sexual materno, sino acompañado de un hermano con el que se me mezcló, formando una sola unidad. Las parte fusionadas se adaptaron, se sincronizaron en un desarrollo unitario y las células, tejidos y órganos o partes de ellos a los que dieron lugar se encontraran en el individuo nacido y más tarde, en el adulto. Éste nuevo embrión, que surge de la mezcla, presentaría células con un genoma, y células con el genoma de su hermano o hermana.

Los individuos que presentan tales características reciben el nombre de quimeras. Un individuo quimera tiene, por tanto 2 genomas diploides.

En el embrión quimera, hay células que tienen un genoma,  y otras otro genoma,  resultado de la mezcla de dos embriones.

En el embrión quimera hay células que tienen un genoma y otras que poseen otro genoma. Es el resultado de la mezcla de dos embriones diferentes.

¿Es posible que fusionen más de un hermano? La literatura científica dice que sí sería posible; y, en ese caso, sus células tendrían 3 genomas, es decir, habría células de 3 tipos con un genoma distinto cada una. ¿Y también 4, 5…? Hasta ahora sólo se han encontrado y descrito casos de doble genoma.

La causa del origen de los individuos quimera es todavía incierta. En el libro El embrión ficticio, de Gonzalo Herranz, explica dos clases diferentes de teorías sobre cómo se producen estos casos. Lo que sí está claro que su inicio se debe a una fecundación doble: dos óvulos distintos y dos espermatozoides distintos. La diferencia entre una clase y otra se produce por el momento de la fusión de ambos embriones.

La teoría “tradicional”, es aquella que tiene una mayor tradición histórica, y afirma que se producen dos fecundaciones en óvulos distintos individualizados. Se produce una doble ovulación materna, donde cada óvulo independiente está envuelto en su correspondiente zona pelúcida; posteriormente, en algún momento anterior a la plena implantación (desde los primeros días hasta el día 14), los embriones se fusionan en uno solo, desarrollándose luego un solo individuo con células de ambos tipos entremezcladas.  Existen muchos matices acerca de los mecanismos que permiten o impiden tal fusión y, para intentar aclarar por qué fallan o se activan algunos de esos mecanismos, algunos científicos hipotetizan que debe producirse en un margen temporal diferente al que afirman otros. No obstante, hasta la fecha, nadie ha contemplado el fenómeno de fusión de embriones incipientes, ni siquiera desde que se instauró la fecundación in vitro.

El segundo tipo de teoría, más reciente en el tiempo, no habla de fusión de embriones sino de dos óvulos diferentes envueltos en la misma zona pelúcida (se trataría en este caso de una ovulación especial).  Ambos son fecundados por su correspondiente espermatozoide, uno para cada óvulo.  Como ambos forman parte de la misma unidad, irían dividiéndose ambos tipos de células como lo harían las de un cigoto normal, como un único embrión.

Tanto en un caso como en otro los genotipos del individuo quimera serían 46,XX/46,XX; 46,XY/46,XY o 46,XX/46Y. En los dos primeros genotipos que contienen cromosomas isosexuales, todas las células del individuo serían femeninas o masculinas respectivamente. Son mujeres o varones de fenotipo normal, como uno más, hasta que se enteran de su condición por un análisis sanguíneo o un genotipado de HLA (compatibilidad). En definitiva, por un análisis genético.

Las quimeras anisosexuales acostumbran a presentar manifestaciones en mayor o menor grado de trastorno ovotesticular (tipo de hermafroditismo): órganos genitales externos ambiguos y alteraciones gonadales (1 testículo y 1 ovario; tejido ovárico y testicular reunidos en un ovotestis).

Otro fenómeno diferente, más frecuente -diría que universal-  son los individuos mosaico, en los que el genoma de todas sus células no son exactamente iguales porque sus células han sufrido mutaciones previas, debido a que la ADN polimerasa no es perfecta, y siempre hay algún error en la copia del ADN, produciendo células hijas en las que algunos nucleótidos cambian.

Cada célula de difrentes de su color. Está claro que incluso en nuestro propio cuerpo hay diversidad y covivencia

Cada célula de su color. Está claro que incluso en nuestro propio cuerpo, dentro de un sólo organismo, hay diversidad

Todos somos individuos mosaico en mayor o menor grado, o también podríamos decir que todos somos mutantes ambulantes.  ¿Qué te parece ser un  X-men?

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14
abril

Un día con la molécula de ADN

Desde el año 2003, todos los 25 de abril se celebra el Día Mundial del ADN, para conmemorar uno de los descubrimientos más importantes del siglo XX, el de la doble hélice de ADN el 25 de abril de 1953.

Este año, en DNA didactic hemos organizado en colaboración con la Domus de A Coruña, una actividad lúdico-didáctica para todos los públicos que tendrá lugar en la Domus el domingo 24 de abril en 2 turnos de 2 horas de duración.

cartel_Domus_Xornada popular sobre o ADN

Hemos preparado dos turnos, uno por la mañana (11:00 a 13:30h.) y otro por la tarde (16:30 a 18:30h.). Empezaremos con una breve explicación de las características más importantes e historia del ADN, seguido de un divertido montaje y personalización creativa de vuestra molécula de ADN. Queremos que todos participéis en este día, desde los más pequeños hasta los más mayores; por lo que cada uno tendrá la posibilidad de montar su molécula en función del nivel y llevársela de recuerdo.

Será un día para aprender divirtiéndose todos juntos. Hasta el 20 de abril podéis inscribiros.

Todos los interesados en participar en esta actividad cuyo objetivo es conocer un poco más de la molécula de la vida; solo tenéis que inscribiros enviando un correo electrónico a la dirección domus@casaciencias.org (indicando en el asunto “Día del ADN“), con el nombre, edad y teléfono de contacto de la persona interesada y el turno a la que desea asistir.

¡Os esperamos a tod@s el domingo 24 de abril!

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9
septiembre

¿Tenemos todos un “doble” en algún lugar del mundo?

Es una leyenda común afirmar que tenemos, al menos,  una persona igual o muy parecida a cada una de nosotros. Todos tenemos un “doble” en algún lugar del mundo.

Es científicamente “incierto” y podemos demostrarlo.

La fisonomía depende de los genes, al menos eso parece. Tenemos alrededor de 20.000 genes en el genoma. Vamos a suponer (aquí  empiezan las premisas –ciertas o no- para nuestra demostración) que un 0,5 por ciento de esos genes sean los directamente responsables de la fisonomía (aspecto) que cada uno tiene. O sea 100 genes directamente responsables.

EL DOBLE

Supongamos que cada uno de los  genes responsables de la fisonomía ( 2º supuesto, cierto o no) tenga 2 opciones o alelos. Cada gen responsable tendrá 3 combinaciones de genes posibles o genotipos : 11 11/  11 12 / 12 12 para el primero de ellos; 21 21/ 21 22 /22 22 para el segundo y así sucesivamente hasta el  1001 1001/ 1001 1002/ 1002 1002 para el último.

Las combinaciones genotípicas posibles de los 100 genes responsables de la fisonomía sería la posible combinación de cualquiera de ellos con cualquiera de los otros; es decir, 3 del primero, con cualquiera de los tres del segundo, con cualquiera de los 3 del tercero y así sucesivamente. Lo que es igual a 3x3x3x3…….. hasta 100 veces, o sea, 3100 combinaciones genotípicas que,  como mínimo,  darían lugar a 2100 fenotipos en el supuesto más sencillo de los casos: con dominancia de uno de los alelos en los 100 genes. Un total de 2100 hace un cifra total  (X)  que por logaritmos decimales podemos aproximarnos a ella.

Log X = log 2100 = 100.log 2 = 100 x  0 ,30 = 30

“X” por lo tanto será un número que tendrá como mínimo 30 cifras enteras; es decir como mínimo u uno seguido de 30 ceros:

1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 ; o sea, 1 quintillón de fenotipos (fisonomías diferentes).

Por pura probabilidad y  teniendo en cuenta que en la tierra hay actualmente cerca de 8.000.000.000 (8 mil millones de personas = 8 x 109), la probabilidad de que haya una coincidencia en 2 de ellas será:

 1/1 quintillón x 8.000.000.000 = 1/1030 x 8. 109 =1/8 x 10-21  ;

= 0,125 x 10-21 =0,00000000000000000000125.

Poniéndolo en texto sería de 125 trillonésimas decimales o 1,25 trillonésimas por ciento (1,25 trillonésimas porcentuales: 1,25 de cada trillón) de encontrar 2 individuos con igual fisonomía.

Esta probabilidad es tan baja que para hacernos idea significa que de cada 125 trillones de personas habría 1 sola que tendría su doble,… ¿Cómo resultará factible que en 8 mil millones de personas, la mitad sea “copia fisonómica” de la otra mitad?.  Ciertamente imposible.

La única explicación plausible a la afirmación inicial sería que el nº de genes con sus variantes responsables de la fisonomía fuese sensiblemente inferior a la cantidad que nos ha servido de premisa para llegar a esta conclusión.

¿Te animas con ese cálculo?

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1
septiembre

Técnicas genómicas “GWAS”

Genome-wide association study (Estudio de asociación del genoma completo) o también “WGAS” (whole genome association study), que también con este último acrónimo se conoce esta técnica.

Es una técnica Bioinformática en la que se comparan las secuencias completas del genoma de un gran número de individuos con el fin de determinar si existe relación entre determinados rasgos o características fenotípicas -bien sean variantes normales, como tendencia a padecer determinadas enfermedades, o que provoquen algún tipo concreto de enfermedad- y las variantes de la secuencia genómica de los individuos portadores.

Para ello es necesario comparar un gran número de secuencias de genomas completos de un número estadísticamente significativo de individuos (normalmente varios miles);  y encontrar variantes significativas asociadas a esos caracteres. Además permite compararlos con un gran número de individuos que no los presentan y determinar así con mayor seguridad la asociación de la o las variantes genómicas con los rasgos o caracteres estudiados.

Como puede suponerse, se trata de una técnica extremadamente costosa. Además no exenta de limitaciones por la dificultosa selección de pacientes respecto al fenotipo de la enfermedad y a la dificultad en el tamaño de la muestra.

Quizás por estas limitaciones es frecuente la aparición de falsos positivos al encontrar variantes genómicas que aparentemente se consideran determinantes y que posteriormente se observa que también se encuentran presentes en individuos sanos. Posiblemente no se consideran o no se han podido detectar los efectos combinatorios de diversas y numerosas variantes genómicas que pueden ser responsables de la aparición de ese rasgo o enfermedad.

En la imagen pueden apreciarse la detección de locus cromosómicos con variantes genómicas en 4 de los 23 cromosomas humanos (9,10,11 y 12) supuestamente relacionadas con enfermedades de diferentes tipos.  (Imagen extraída de NHGRI GWAS catalog)

En la imagen pueden apreciarse la detección de locus cromosómicos con variantes genómicas en 4 de los 23 cromosomas humanos (9,10,11 y 12) supuestamente relacionadas con enfermedades de diferentes tipos. (Imagen extraída de NHGRI GWAS catalog)

Con todo no deja de ser una técnica que con un buen control y calidad del estudio pueda aportar datos fundamentales para relacionar determinado tipo de enfermedades con variantes genómicas.

Una de las variantes genómicas con frecuencia relacionadas con la aparición o disposición a algunas enfermedades, son las variantes SNP (SingleNucleotide Polymorphisme = Polimorfismo de un solo nucleótido); de los que os hablamos hace un tiempo. En humanos, por ejemplo, se han examinado 150 rasgos y enfermedades y se han encontrado 800 SNPs asociados a los mismos.

Los trabajos realizan los centros de investigación cada vez son más prolíficos en este tipo de estudios, y es frecuente observar como la prensa generalista se hace eco de los mismos con titulares exagerados y llamativos anunciando poco menos que la erradicación definitiva de determinadas enfermedades de relevancia social, creando falsas esperanzas. No dejan de ser avances más o menos significativos en la determinación de las causas de un determinado tipo de enfermedad, pero todavía falta por asegurar y establecer una terapia idónea que con los controles y protocolos necesarios para ensayos clínicos, puedan durar unos cuantos años.

Se trata, en definitiva, de una técnica más en el desarrollo y futuro de la biomedicina personalizada; que facilite la detección de posibles causas y desarrolle terapias para un gran número de patologías.

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18
agosto

Genómica, Proteómica y Metabolómica

Estas tres ciencias se engloban dentro de las llamadas “Ómicas”, hacen referencia a diferentes técnicas en el campo de la biotecnología. La genómica estudia los genomas (el contenido de DNA que tiene un organismos y que porta la información para la síntesis de proteínas); la proteómica engloba el conjunto de proteínas que se expresan en la célula y las posibles modificaciones que sufren después de su nacimiento; y la metabolómica es la que se encarga del estudio de los metabolitos celulares (todas aquellas moléculas implicadas en el las rutas de transformación de diversos productos celulares que aseguran el correcto funcionamiento de los diversos tipos de células, tejidos y órganos).

Representación de la interacción entre el genoma, proteoma y metaboloma.

Representación de la interacción entre el genoma, proteoma y metaboloma.

Imaginemos que la célula es como un pequeño país. En todo estado existen órganos de gobierno que se encargan de dar las directrices; las fuerzas de seguridad que son las responsables de su cumplimiento y los ciudadanos que deben acatar esas leyes. Todo ello forma una compleja maquinaria, un sistema interrelacionado donde cada papel desempeñado es importante y fuerza al conjunto a adaptarse modificando el sistema para funcionar en las diversas circunstancias.

Pongamos que los ciudadanos se mueren de hambre y necesitan comida, se producen manifestaciones (en forma de moléculas señalizadoras) para reclamar al estado ayuda y una solución. El estado busca que es lo que necesitan y se encarga de producirlo (las moléculas señal van al núcleo y promueven la transcripción de determinados genes). Las fuerzas de seguridad son las encargadas de distribuir el reparto de comida y controlar que todo el que lo necesite reciba lo necesario. Extrapolándolo a la célula, las proteínas expresadas por la transcripción de los genes viajan al citoplasma celular y se integran en las diferentes rutas metabólicas, realizando funciones de soporte y control de las reacciones biológicas que se van a llevar a cabo.

Este sencillo ejemplo pretende ilustrar que el funcionamiento de la célula esta regulado por multitud de factores, donde cada uno desempeña un papel fundamental. El avance en estas técnicas y su estudio conjunto permiten tener una visión global de los procesos celulares; permitiendo el desarrollo de nuevas formas de diagnostico y tratamiento de enfermedades más personalizado y ajustado a las necesidades de cada uno.

 

 

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28
julio

De nuevo el complejo CRISPR-Cas

Hace unos días os comentábamos el funcionamiento del complejo CRISPR- Cas9, que está siendo muy comentado en la comunidad científica por su gran accesibilidad y su fácil aplicación en comparación con otros métodos de ingeniería genómica. Por ello las investigadoras que publicaron el estudio van a recibir el Premio Princesa de Asturias 2015.

En tan sólo unos años ya se ha conseguido demostrar su aplicación en diferentes tipos celulares, como las células madres embrionarias pluripotentes. Esto abre un puerta al tratamiento de diferentes enfermedades humanas, pudiendo modificar células somáticas (células que forman los tejidos y órganos de un ser vivo) diferenciadas en animales y plantas, o efectuar cambios en el ADN de células reproductoras o germinales (precursoras de los gametos que transmiten la información genética a la descendencia) , lo que permitiría introducir cambios en los genoma del embrión y en el resto de las células de su organismo.

Recientemente una investigación de la Universidad de San Francisco ha utilizado la técnica CRISPR para modificar el genoma de las células T del sistema inmune; abriendo una nueva vía en la lucha contra el VIH, cáncer o la diabetes. Este tipo celular forma parte del sistema inmunitario, se genera en la médula ósea y viaja por el sistema circulatorio; siendo sencilla su extracción y posterior implantación en el individuo después de modificar su genoma.

Los principales problemas que se plantean siempre con estos nuevos avances científicos son el alcance y las implicaciones éticas que presentan. La comunidad científica ya ha recomendado no realizar modificaciones genómicas en la línea germinal humana, pero una vez la rueda esta en marcha es muy difícil pararla. La única manera de conseguir logros es seguir experimentando e investigando para desarrollar técnicas seguras y que nos permitan luchar contra las enfermedades que afectan al ser humano.

 

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20
junio

Ellos las prefieren rubias

En realidad todos, absolutamente todo el mundo es mutante. Cualquier variante de un gen –denominada técnicamente alelo– que sea menos frecuente que otras variantes más frecuentes, se considera derivada de una mutación. Así, es habitual denominar a la variante más frecuente como “normal” y a todas las demás como “mutantes”.

Las mutaciones son cambios en la secuencia del ADN que provocan variantes en los genes y – en muchas  ocasiones, aunque no siempre-  en la forma en que se expresan. La causa de las mutaciones es muy diversa y sus consecuencias también. Su intensidad (mutaciones de mayor o menor proporción) no se encuentra directamente relacionada con su trascendencia (sus consecuencias). Una pequeña mutación puede tener efectos mortales y, en cambio, grandes mutaciones no provocan ningún efecto nocivo y pasan totalmente desapercibidas. Aunque esto no siempre ocurre así.

Desde otro punto de vista, las mutaciones tienen una extraordinaria importancia ya que son causa de la variabilidad  “inter” (entre individuos de una misma especie) e “intra” (entre especies diferentes) específicas = biodiversidad. Además, son también el motor de la evolución de los seres vivos. Por tanto, las mutaciones nocivas y letales podemos considerarlas como el “precio” a pagar para la diversificación de la vida, su continuidad  y la evolución.

Otro aspecto interesante de las mutaciones es el lugar del ADN genómico en el que se produce cada mutación.

Al genoma podemos considerarlo organizado, grosso modo, distinguiendo en él secuencias codificantes y secuencias reguladoras. Y cualquiera de ellas, a su vez, puede considerarse de mayor o menor trascendencia. Las codificantes son responsables de características más o menos importantes sobre el funcionamiento normal y “salud” del individuo portador; y las reguladoras, controlan la expresión y coordinación de un mayor o menor conjunto de las secuencias codificantes.

El ADN habla

Representación del contenido informativo del ADN – DNA didactic®

En las Universidades americanas de Stanford y Georgia han comprobado que los rubios se diferencian del resto de los mortales por una “pequeña” mutación del ADN (sólo una letra: una mutación puntual) en una secuencia reguladora importante que, de forma casi milagrosa, sólo expresa sus efectos en la aparición de la coloración del pelo. El resto de sus acciones reguladoras no se ven afectadas por la mutación.

El ADN habla_2

Representación del contenido informativo del ADN con mutación puntual – DNA didactic®

Se deshace así el mito del gen del color del pelo en humanos. El causante directo, por lo tanto, no es un gen codificante sino una pequeña variante de una secuencia reguladora que, casi de rebote, hace que sean rubios los que lo son.

Y …”Ellos las prefieren rubias” por una simple letra entre 3.200.000.000. ¡Qué ojo!

Escena de la película "Los caballeros las prefieren rubias" - Howard Hawks - Marilyn Monroe

Escena de la película “Los caballeros las prefieren rubias” – Howard Hawks

 

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