La artritis reumatoide tiene su origen en la flora intestinal

La artritis reumatoide es una enfermedad inflamatoria que padecen más de 200.000 personas en nuestro país –sobre todo mayores de 40 años y, en hasta tres de cada cuatro casos, mujeres– y caracterizada fundamentalmente por el dolor y la degeneración progresiva de las articulaciones. Una patología que se engloba dentro de las denominadas ‘enfermedades autoinmunes’, en la que el propio sistema inmunitario ataca por error, cual si fuera un ‘cuerpo extraño’, al propio organismo –en este caso, a las articulaciones–. Sin embargo, y a pesar de su impacto y gran prevalencia, aún se desconocen las causas exactas por las que se desencadena esta enfermedad. O así ha sido hasta ahora, dado que según muestra un nuevo estudio llevado a cabo por investigadores del Hospital General de Massachussets en Boston (EE.UU.), el origen podría encontrarse en una respuesta autoinmune a las bacterias que conviven en nuestro intestino, respuesta que posteriormente se trasladaría a todo el organismo –muy especialmente a las articulaciones, si bien también a órganos como el corazón o los pulmones. Como explica Annalisa Pianta, directora de esta investigación publicada en la revista «The Journal of Clinical Investigation», «aún no se conoce cómo la respuesta inmunitaria anómala a la flora intestinal desencadena el inicio y progresión de la destrucción inmune de las articulaciones en la artritis reumatoide. Sin embargo, nuestros hallazgos apoyan la hipótesis de una asociación entre las autoinmunidades intestinal y sinovial». Autoantígenos A día de hoy se sabe que la inflamación y degeneración de las articulaciones sinoviales en la artritis reumatoide está provocada por una respuesta autoinmune mediada por los linfocitos T. Y asimismo, ya se han identificado numerosos factores, tanto genéticos como ambientales, asociados a la aparición de la enfermedad. Pero, exactamente, ¿qué es lo que desencadena su aparición? Pues si bien algunas investigaciones recientes han sugerido que la causa podría ser una respuesta inmune a la flora intestinal, aún no se ha encontrado un nexo molecular que confirme esta posibilidad. En el estudio, los autores analizaron el líquido sinovial –esto es, el líquido que se encuentra en las articulaciones para reducir la fricción de los cartílagos durante el movimiento– y en la sangre periférica con el objetivo de encontrar autoantígenos asociados tanto a la flora intestinal como a la artritis reumatoide. Nuestro trabajo abre una nueva vía para el desarrollo de estrategias para el diagnóstico y tratamiento de la artritis reumatoideAnnalisa Pianta Llegados a este punto, cabe recordar que un ‘autoantígeno’ no es más que un antígeno que se encuentra dentro del propio organismo, así como que un antígeno es cualquier molécula, caso de una proteína, que desencadena una respuesta inmunitaria. Así, y mientras el sistema inmune producirá anticuerpos para atacar a los antígenos llegados del exterior, producirá asimismo ‘autoanticuerpos’ para combatir los ‘autoantígenos’ que ya moran en el cuerpo. Los resultados del estudio permitieron identificar a dos autoantígenos denominados ‘N-acetilglucosamina-6-sulfatasa’ (GNS) y ‘filamina A’ (FLNA) asociados a la respuesta autoinmune en la artritis reumatoide. Concretamente, se observó que la GNS y la FLNA eran el objetivo de las respuestas autoinmunes de los linfocitos B y T en, respectivamente, el 52% y 56% de los pacientes con artritis reumatoide –que no así en personas sanas o afectadas por otros tipos de artritis, en las que estos autoantígenos no fueron objeto de ninguna respuesta. ¿Nexo común? Pero, además de con la artritis reumatoide, ¿qué relación tienen estos autoantígenos GNS y FLNA con la flora intestinal? Pues, simple y llanamente, se trata de proteínas muy similares –cuando no las mismas– a las producidas por especies bacterianas comunes en nuestros intestinos –por especies de los géneros ‘Prevotella’ y ‘Parabacteroides’ en el caso de la GNS, y por especies de los géneros ‘Prevotella’ y ‘Butyricimonas’ en de la FNLA–. De hecho, los pacientes en los que se detectó una respuesta autoinmune frente a GNS y FNLA también se observó una respuesta exactamente similar frente a las correspondientes proteínas bacterianas. Como refieren los autores, «si bien los antígenos GNS y FLNA fueron encontrados en el líquido sinovial y las articulaciones afectadas por la artritis reumatoide, estas proteínas GNS y FLNA presentan una similitud remarcable con las proteínas producidas por especies bacterianas muy comunes en la flora intestinal». Un descubrimiento que, además de sugerir el posible origen de la respuesta autoinmune en la artritis reumatoide, también puede tener importantes aplicaciones clínicas. Como concluye Annalisa Pianta, «la especificidad para los autoantígenos GNS y FLNA ofrece una nueva vía para el desarrollo de estrategias dirigidas a mejorar tanto el diagnóstico como el tratamiento de la enfermedad».

¿Se puede regenerar un corazón humano? La clave está en la comunicación entre genes

Los científicos acaban de dar un gran paso para comprender cómo se podría regenerar un corazón. La clave, asegura una investigación que se publica hoy en «PNAS», podría residir en la comunicación entre los genes. Investigadores de la Universidad de Florida (EE.UU.), dirigidos por Mark Martindale, se encontraban rastreando el origen evolutivo de las células musculares, como las que forman nuestros corazones, desde un enfoque inusual: los genes de animales sin corazones ni músculos. De esta forma descubrieron genes conocidos por formar células cardíacas en seres humanos y otros animales en el intestino de una anémona sin músculo y sin corazón. Pero la anémona de mar no es una criatura marina cualquiera. Tiene superpoderes: si se divide en muchas piezas, cada una de estas se regenerará en un nuevo animal. Entonces, ¿por qué la anémona del mar se regenera mientras que los humanos no pueden? Al analizar la función de sus ‘genes cardíacos’, los investigadores descubrieron una diferencia en la forma en la que estos genes interactúan entre sí, lo que puede ayudar a explicar su capacidad de regeneración. Los hallazgos sugieren una vía potencial para ajustar la comunicación entre los genes humanos y avanzar en nuestra capacidad para tratar las enfermedades del corazón y estimular la recuperación de la lesión, explica Martindale. «Nuestro estudio muestra que si aprendemos más sobre cómo los genes que dan lugar a las células del corazón se comunican entre ellos, podríamos empezar a pensar en la regeneración muscular en los seres humanos», apunta Martindale. Bloqueo de genes Estos genes cardíacos generan lo que se llaman lazos de bloqueo en vertebrados y moscas, lo que significa que una vez que los genes están encendidos, se comunican entre ellos para permanecer en las células de un animal durante toda su vida. En otras palabras, los animales con este bloqueo de sus genes no pueden fabricar nuevas partes del corazón o utilizar esas células para otras funciones. «Esto garantiza que las células del corazón siempre serán células cardíacas y no pueden convertirse en ningún otro tipo de célula», dijo Martindale. Sin embargo, en los embriones de la anémona no existen estos lazos de bloqueo, lo que sugiere que hay un mecanismo por el que las células intestinales que expresan genes cardíacos en las anémonas de mar pueden convertirse en otros tipos de células, las necesarias para regenerar las partes dañadas del cuerpo. La idea es que estos genes han estado alrededor de mucho tiempo y precedieron a los músculos nerviosos que cubren nuestro esqueletoMark Martindale Este nuevo estudio apoya la idea de que las células musculares definitivas encontradas en la mayoría de los animales surgieron de un tejido intestinal bifuncional que tenía propiedades tanto absortivas como contráctiles. Pero mientras que el tejido intestinal de una anémona de mar no se asemeja un corazón latiendo, sí tiene ondas de contracción peristáltica lentas y rítmicas, similares al sistema digestivo humano. Los autores del estudio creen que las primeras células musculares animales podrían haber sido muy parecidas a las del corazón. «La idea es que estos genes han estado alrededor de mucho tiempo y precedieron a los músculos nerviosos que cubren nuestro esqueleto», concluye Martindale.

Desarrollan unas nanopartículas ‘pegajosas’ muy útiles para combatir el cáncer

Numerosos estudios han demostrado que las células cancerígenas destruidas con la radioterapia liberan al torrente circulatorio sus proteínas tumorales –o lo que es lo mismo, proteínas con mutaciones– y que estas proteínas son utilizadas por el sistema inmune para reconocer y, en consecuencia, atacar, a las demás células cancerígenas que se encuentran diseminadas por todo el organismo. El problema es que, en muchas ocasiones, el sistema inmune no es demasiado eficaz a la hora de detectar estas proteínas mutadas, por lo que no le vendría nada mal un poco de ayuda. Y ahora, investigadores del Centro Oncológico Integral Lineberger de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill (EE.UU.) parecen haber encontrado la manera de procurársela. Concretamente, el estudio, publicado en la revista «Nature Nanotechnology», describe una nueva clase de nanopartículas que, denominadas ‘nanopartículas captadoras de antígenos’ y altamente ‘pegajosas’, se unen específicamente a las proteínas cancerígenas circulantes para mostrarle al sistema inmune quién es el enemigo. Unas nanopartículas que en opinión de los autores podrían trabajar de forma sinérgica con los fármacos inmunoterápicos para potenciar la respuesta inmunitaria frente al cáncer. Como explica Andrew Z. Wang, director de la investigación, «nuestra hipótesis es que si usamos una nanopartícula capaz de agarrarse a las proteínas tumorales, muy probablemente podamos inducir una respuesta inmune mucho más robusta frente al cáncer. Creemos que esto sucede porque las nanopartículas son muy atractivas para el sistema inmune. A las células inmunitarias no les gusta nada que tenga un tamaño ‘nano’. Se creen que son virus, y en consecuencia actúan frente a ellos». El curioso ‘efecto abscopal’ La radioterapia, esto es, la administración de dosis controladas de radiación ionizante sobre el organismo, es comúnmente utilizada para el tratamiento de diversos tipos de cáncer. Una radioterapia que, una vez administrada sobre el tumor, provoca un fenómeno tan curioso como extraño conocido entre los médicos como ‘efecto abscopal’: la reducción del volumen de un segundo tumor –o ‘metástasis’– distinto del tumor primario donde se ha llevado a cabo la irradiación. De hecho, la palabra ‘abscopal’ es la fusión de los términos latinos ‘ab’ –fuera de– y ‘scopus’ –diana–. Es decir, es un efecto ‘fuera de diana’. La razón para este efecto abscopal se explica, según creen los investigadores, a que la radioterapia actúa como un reclamo para las células del sistema inmune, que se concentran en torno al tumor tras la irradiación. Así, y dado que las células cancerígenas son destruidas por la radioterapia, las células inmunes utilizan las proteínas mutadas liberadas por el tumor para reconocer y combatir al resto de células cancerígenas que se encuentran repartidas por todo el cuerpo. Un efecto, además, que puede ser potenciado con los fármacos inmunoterápicos que inhiben los ‘punto de control’ –o ‘checkpoint’– inmunológicos, que no son sino unas proteínas encargadas de suprimir la actividad de los linfocitos T y, en consecuencia, de ‘apagar’ o bloquear la respuesta inmune. Nuestra tecnología tiene el potencial para incrementar la supervivencia en múltiples tipos de cáncerAndrew Wang Como explica Jonathan Serody, co-autor de la investigación, «la teoría es que, en un cáncer, los tumores acumulan un gran número de mutaciones en sus genomas, que estos genes mutados pueden producir proteínas mutadas, y que cualquiera de estas proteínas puede ser troceada y mostrada al sistema inmune como un cuerpo extraño. El cuerpo no está diseñado para responder a las proteínas propias, y no hay un sistema que controle la respuesta del organismo a las nuevas proteínas, por lo que hay una amplia gama de células inmunes que pueden desencadenar una respuesta frente a las mismas». En este contexto, los autores han diseñado unas nuevas nanopartículas capaces de capturar las proteínas mutadas liberadas por las células cancerígenas. Así, y una vez son atrapadas por las células inmunes, las proteínas tumorales en la superficie de las nanopartículas ayudarán al sistema inmune a reconocer todas las células cancerígenas que se encuentren en el organismo. Pero, esta tecnología novedosa, ¿realmente funciona? Para responder a esta pregunta, los autores utilizaron modelos animales –ratones– a los que provocaron un melanoma. Y de acuerdo con los resultados, el 20% de los ratones que recibieron las nuevas nanopartículas experimentaron la total eliminación de sus tumores –lo que no sucedió en ningún animal en los que no se administró el tratamiento. Como destaca Andrew Wang, «en nuestro trabajo hemos visto que las nanopartículas son capturadas por las células inmunes y transportadas a los ganglios linfáticos. Y asimismo, que las nanopartículas aumentan el número de linfocitos T asesinos y el nivel de la respuesta inmune frente al cáncer». Inmunoterapia más eficaz En definitiva, y si bien debe mejorarse la tasa de respuesta al tratamiento, parece que las nuevas nanopartículas pueden suponer un avance muy importante en la lucha contra el cáncer. Como refiere Andrew Wang, «si podemos trasladar nuestros hallazgos a la práctica clínica, entonces cambiaremos la inmunoterapia frente al cáncer. Nuestra tecnología tiene el potencial para mejorar la eficiencia de los inhibidores de los puntos de control inmunológicos, lo que podría incrementar la supervivencia en múltiples tipos de cáncer». El próximo paso será diseñar una nueva generación de nanopartículas aún más ‘pegajosas’, es decir, con una capacidad aún mayor para adherirse a las proteínas tumorales. Y en último término, como concluyen los autores, «necesitaremos desarrollar un agente farmacológico basado en esta tecnología y emplearlo en la práctica clínica».

Identificada la proteína clave para prevenir el rechazo de órganos en los trasplantes

Los trasplantes de órganos, esto es, la sustitución de un órgano enfermo por uno funcional recibido de un donante, supone la última alternativa para muchos pacientes que, de otra manera, entrarían irremediablemente en la fase final de sus vidas. Un binomio donación-trasplante en el que nuestro España es el líder mundial incontestable –y ya van 25 años consecutivos– y que, sin embargo, no siempre garantiza la supervivencia del paciente. Y es que el sistema inmune del receptor, si bien se encuentra atenuado durante todo el proceso con el uso de fármacos, es responsable de que el trasplante no se realice con éxito. O lo que es lo mismo, provoca que el nuevo órgano sea rechazado, poniendo así en gran peligro la vida del receptor. Pero, ¿no hay una manera de evitar que el sistema inmune reaccione de esta manera tan contraproducente para su propio organismo? Pues, por primera vez, investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh (EE.UU.) y de la Universidad de Toronto (Canadá) podrían haber hallado la manera de lograrlo. Concretamente, el estudio, publicado en la revista «Science Immnunology», describe los primeros pasos moleculares que activan la respuesta inmune en el rechazo de un órgano trasplantado, abriendo así la puerta al desarrollo de tratamientos para evitar este rechazo. Como explica Fadi Lakkis, co-autor de la investigación, «cerca de un 50% de todos los órganos trasplantados son rechazados en un periodo de 10 a 12 años, por lo que hay una gran necesidad de hallar nuevas vías para reducir o eliminar el rechazo de los órganos». Células ‘extrañas’ Una vez acometido el trasplante, el sistema inmune es el primero en detectar la presencia de células ‘extrañas’ en el organismo. Y lo que hace es identificar a estas células trasplantadas como meros invasores. Así, y de manera similar a como haría con cualquier virus o bacteria, activará una respuesta inmune adquirida –o ‘adaptativa’– que atacará a estas células –y por ende, a todo el ‘nuevo’ órgano– para destruirlas, dando como resultado el rechazo del injerto. Para llevar a cabo el estudio, los autores utilizaron un modelo animal –ratones– al que trasplantaron un órgano. Y lo que vieron es que la denominada ‘proteína reguladora de señales alfa’ (SIRP-alfa) es la responsable de activar la respuesta inmune innata que acaba provocando el rechazo del órgano. Cerca de un 50% de todos los órganos trasplantados son rechazados en un periodo de 10 a 12 añosFadi Lakkis Cuando la SIRP-alfa presente en las membranas de las células del órgano trasplantado no es similar a la SIRP-alfa de las células del receptor, la SIRP-alfa ‘trasplantada’ se une a los receptores CD47 que se encuentran en los monocitos –las células del sistema inmune innato encargadas de engullir o ‘fagocitar’ a los cuerpos extraños– del receptor. Y como resultado de esta unión, se activan una serie de reacciones que dan lugar a la respuesta inmune innata y, posteriormente, a la respuesta inmune adquirida. Como explica Fadi Lakkis, «por primera vez, tenemos una visión de los primeros pasos que dan lugar al rechazo. La interrupción de este primer reconocimiento de los tejidos extraños por el sistema inmune innato suprimiría todo el proceso de rechazo ya en sus primeras etapas y podría prevenir el fracaso del trasplante». Compatibilidad proteínica En definitiva, la proteína SIRP-alfa es la responsable de desencadenar el proceso que en último término provoca el rechazo del injerto. Así, y para evitarlo, debe procurarse emparejar a receptores y donantes cuyas SIRP-alfa sean lo más similar posible. Como refiere Fadi Lakkis, «de manera similar a como sucede en ratones, los seres humanos también expresamos SIRP-alfa, por lo que la secuenciación genética para la identificación de donantes y receptores con formas ‘compatibles’ de esta molécula conllevará una menor tasa de rechazos en el futuro». Es más; al bloquear la interacción entre SIRP-alfa y el receptor CD47 en los ratones se previno la activación de los monocitos, lo que sugiere que este bloqueo podría prevenir la activación del sistema inmunitario del receptor. Como concluyen los autores, «los futuros estudios para evaluar cómo la interacción entre SIRP-alfa y los CD47 provoca la activación de los monocitos podrían abrir nuevas vías para prevenir el rechazo de órganos».

La serotonina mejora la sociabilidad en modelos animales de autismo

Los trastornos del espectro autista (TEA), caso entre otros del autismo y del síndrome de Asperger, son un conjunto de trastornos del neurodesarrollo que aparecen en la infancia y se caracterizan, entre otros síntomas y signos, por un déficit en la comunicación, dificultades para la correcta integración social, una dependencia exagerada de las rutinas, y una gran intolerancia ante los cambios o a la frustración. Sin embargo, es posible que algunos de estos síntomas puedan ser mejorados, o incluso ‘curados’, con la administración durante los primeros meses de vida de fármacos ya disponibles para tratar la depresión. Y es que según un estudio llevado a cabo por investigadores del Instituto RIKEN de Ciencias del Cerebro en Tokio (Japón), el incremento de serotonina durante las primeras etapas de desarrollo cerebral posibilita un mejor equilibrio de la actividad del cerebro y una mejora de las anomalías del comportamiento. O así sucede, cuando menos, en modelos animales –ratones. Como explica Toru Takumi, director de esta investigación publicada en la revista «Science Advances», «si bien ya se sospechaba que las anomalías en el sistema serotoninérgico podía ser un componente de la fisiopatología de los TEA, el impacto funcional de la deficiencia de serotonina en estos trastornos nunca ha sido establecido. En este contexto, nuestro trabajo muestra que la intervención serotoninérgica temprana revierte las anomalías excitatorias/inhibitorias regionales en el cerebro y, así, mejora las anomalías del comportamiento». Aumentar la serotonina Para llevar a cabo el estudio, los autores utilizaron un modelo animal –ratones– al que manipularon genéticamente para que portara de las mutaciones más frecuentes en las personas con TEA. El resultado es que los animales desarrollaron muchos de los signos y síntomas del trastorno, caso de una pobre interacción social y de una gran intolerancia ante los cambios. Y asimismo, de unos bajos niveles cerebrales de serotonina durante el desarrollo –signo muy común en pacientes con TEA. Los autores observaron que las neuronas de las regiones cerebrales en las que se concentran las mayores cantidades de serotonina eran menos activas en los ratones manipulados para desarrollar el trastorno que en sus homónimos ‘salvajes’. Es más; en el caso de los animales con TEA, las regiones sensoriales del cerebro que reciben los impulsos de las neuronas serotoninérgicas mostraron las mismas respuestas anómalas que se detectan en los humanos con estos trastornos. Concretamente, los autores se centraron en la región cerebral en la que se registran los movimientos de los bigotes de los animales. Y lo que vieron mediante pruebas de imagen es que el movimiento de los bigotes activaba un área de la corteza sensorial mucho más grande de lo que cabría esperar. Es decir, las respuestas en las áreas cerebrales circundantes se encuentran solapadas, lo que reducía la capacidad de los animales para distinguir entre los estímulos y sensaciones que le llegan del exterior. Y todo ello porque algunas de las neuronas que normalmente se encuentran ‘dormidas’ se encontraban en este caso activadas. La intervención serotoninérgica temprana mejora las anomalías del comportamiento asociadas al autismoToru Takumi El siguiente paso fue explicar por qué estas neuronas se encuentran activadas en los cerebros de los ratones con TEA. Y lo que se vio es que los animales tenían un número muy reducido de sinapsis inhibitorias en las regiones sensoriales, por lo que sus neuronas simplemente se ‘despertaban’. En consecuencia, los resultados indican que los modelos animales de TEA presentan un desequilibrio excitatorio/inhibitorio en su corteza cerebral. Tal es así que, como indica Nobuhiro Nakai, co-autor de la investigación, «dado que esta región sensorial está recibiendo una entrada anormalmente baja de serotonina, consideramos que administrar terapia con serotonina a las crías de ratón podría reducir el desequilibrio y, así, revertir algunas de las anomalías del comportamiento». Los autores trataron a los ratones con un inhibidor selectivo de la recaptación de la serotonina (ISRS) desde su nacimiento y hasta que cumplieron su tercera semana de vida. Un tratamiento que mejoró las respuestas inhibitorias y, por tanto, el equilibrio excitatorio/inhibitorio en la corteza cerebral. Pero esta mejoría, ¿tuvo algún efecto sobre el comportamiento de los ratones? Pues sí. El ISRS mejoró su interacción social –los animales con TEA que se negaban rotundamente a juntarse con otros ratones desconocidos empezaron a pasar más tiempo en su compañía– y su capacidad de comunicación. Aún habrá que esperar En definitiva, destacan los autores, «nuestros resultados sugieren que la serotonina podría tener un efecto potencial terapéutico para algunos síntomas del autismo». Sin embargo, los autores, si bien optimistas, reclaman cautela. Como concluye Toru Takumi, «nuestro modelo genético de TEA es uno entre muchos. Y es que a día de hoy se ha identificado un gran número de mutaciones asociadas a los trastornos, por lo que primer debemos investigar las diferencias y mecanismos comunes entre los distintos modelos de TEA. Y asimismo, y previamente a tratar con ISRS a los pacientes con TEA, tenemos que estudiar los efectos de estos fármacos con mayor precisión, pues algunos modelos animales han mostrado efectos adversos asociados a su administración».

La gran capacidad proliferativa de las células cancerígenas puede ser su perdición

Las células de los diversos tipos de cáncer tienen en común, entre otras características, una capacidad para reproducirse de una forma tan desmesurada como incontrolada. Una reproducción que se lleva a cabo muy rápidamente y que explica por qué los tumores crecen de una manera tan veloz. Sin embargo, esta inusitada capacidad proliferativa de las células cancerígenas, si bien garantiza su supervivencia, puede asimismo suponer su perdición. Y es que como muestra un estudio llevado a cabo por investigadores del Instituto Stowers para la Investigación Médica en Kansas City (EE.UU.), las células tumorales se desprenden de parte de su genoma –concretamente, de muchas de las secuencias repetidas de ADN ribosómico– para, así, aligerar y facilitar su reproducción. Una renuncia, aun parcial, a su material genético que merma su capacidad para soportar los daños y lesiones en el ADN, lo que puede conducir a su muerte. Como explica Jennifer L. Gerton, directora de esta investigación publicada en la revista «PLoS Genetics», «los fármacos que provocan daños en el ADN son comúnmente utilizados en el tratamiento del cáncer. Sin embargo, no tenemos muy clara la razón por lo que matan a las células cancerígenas de forma selectiva. Nuestros resultados sugieren que la descarga de copias de ADN ribosómico puede generar una inestabilidad en el genoma que haga que las células sean particularmente susceptibles a la quimioterapia con estos fármacos». Soltar lastre El ADN ribosómico juega un papel vital no solo en las células cancerígenas, sino también en las células sanas. Y es que este ADN codifica los componentes estructurales de los ribosomas, esto es, los orgánulos que, cual fábricas, producen las proteínas responsables de llevar a cabo todas las funciones celulares. Tal es así que, muy posiblemente, con objeto de garantizar que no se pierda, el genoma del núcleo celular porta infinidad de secuencias repetidas de este ADN ribosómico. Por lo general, los estudios llevados a cabo para analizar el genoma de las células tumorales, muy especialmente sus mutaciones, han pasado por alto las secuencias repetidas de ADN ribosómico. Y los que sí las han tenido en cuenta han concluido que estas secuencias se expanden y contraen continuamente a lo largo del genoma del núcleo celular. La descarga de copias de ADN ribosómico puede generar una inestabilidad en el genoma que haga que las células sean más susceptibles a la quimioterapia Jennifer Gerton Como refiere Jennifer Gerton, «cabe la posibilidad de que las células cancerígenas, dada su alta capacidad proliferativa, requieran un número de ribosomas más grande que el usual, por lo que promoverían la expansión del número de copias de este ADN. Pero en nuestro trabajo hemos observado exactamente lo contrario». En el estudio, los autores recurrieron a los datos registrados en ocho proyectos sobre el genoma del cáncer en humanos. Y lo que hicieron fue utilizar modelos informáticos para cuantificar el número de copias de ADN ribosómico en las células sanas y cancerígenas de 162 pacientes con distintos tipos de tumores. Los resultados mostraron que en cinco de los ocho proyectos no había diferencias en el número de copias de ADN ribosómico entre las células cancerígenas y sanas. Pero en los tres restantes, los autores constataron una pérdida significativa de estas secuencias en las células tumorales. Un hallazgo posteriormente confirmado a través del estudio de un modelo animal –ratones– de leucemia, en el que el uso de la PCR digital –o ‘reacción en cadena de la polimerasa’ digital– permitió observar que las células cancerígenas portaban un número de secuencias de ADN ribosómico mucho menor que las sanas. Pero al perder estas secuencias y, por tanto, poder ‘construir’ menos ribosomas, ¿las células tumorales no ven mermada su capacidad proliferativa? Pues no. Como indica Jennifer Gerton, «las células se las apañan de alguna manera para mantener su elevada capacidad reproductiva. Y lo que hacen es producir más ARN ribosoma y sintetizar más proteínas. Todo ello con menos copias de ADN ribosómico». Más rápidas, más sensibles En definitiva, como apunta la directora de la investigación, «el cáncer ejerce sobre el genoma el tipo de presión que podríamos esperar. Creemos que esta presión para proliferar conllevaría una expansión del número de copias, para así poder transcribir una mayor cantidad de ADN en ARN. Pero, por el contrario, conlleva una contracción en este número de copias. Pesamos que el tener menos ADN para copiar promueve la proliferación, lo que ya estamos evaluando en la actualidad». Sin embargo, esta renuncia parcial al genoma puede tener un coste. Estudios previos llevados a cabo con levaduras han mostrado que la reducción del número de copias de ADN ribosomal genera un genoma altamente sensible a los daños en el ADN. Un efecto que también tiene lugar en seres más evolucionados: los autores utilizaron cuatro fármacos quimioterápicos con capacidad de inducir lesiones en el ADN en muestras celulares de los ratones con leucemia y constataron que las células malignas eran muchísimo más sensibles al daño en el ADN que las células normales. Como concluye Jennifer Gerton, «si comprobamos que lo observado en los ratones también tiene lugar en los humanos, entonces podría resultar muy útil en la práctica clínica». De hecho, y en opinión de los autores, la cuantificación del número de copias de ADN ribosomal podría utilizarse para predecir qué tumores serán sensibles a los quimioterápicos que provocan daños en el ADN.

Exoesqueletos a gusto del paciente

La tecnología permite desarrollar herramientas que facilitan la rehabilitación de personas con alguna discapacidad. El último avance es el diseño de un exoesqueleto que proporciona soporte personalizado para su usuario. En voluntarios sanos, el exoesqueleto más eficiente, que optimiza el gasto de energía. En un estudio realizado en 11 voluntarios sanos, el exoesqueleto redujo el gasto energético que se produce al caminar en un 24% de promedio, en comparación con el mismo sistema pero sin apoyo personalizado. Los exoesqueletos pueden ayudar a mejorar las habilidades humanas, por ejemplo permitiendo a las personas acoger más peso o gastar menos energía durante la rehabilitación. Sin embargo, debido a que cada persona tiene movimientos naturales únicos, el exoesqueleto de talla única no parece ser la mejor solución. En el estudio desarrollado por el equipo de personalizado el equipo de Juanjuan Zhang, de la Universidad Carnegie Mellon (EE.UU.), los investigadores diseñaron un sistema que mide el gasto de energía de un individuo cuando lleva el exoesqueleto, que soporta el tobillo del usuario durante la marcha, que cambia sutilmente su patrón. En este caso, el sistema altera su soporte de movimientos de tobillo en cuatro áreas. Exoesqueleto- RAHKENDRA ICE / AAAS Los investigadores sometieron a los voluntarios a una hora de caminata y el sistema identificó qué patrones de apoyo podían a la persona a gastar la menor cantidad de energía. Con el exoesqueleto optimizado situado en un solo tobillo, los 11 voluntarios experimentaron una reducción del 24% en el gasto de energía mientras caminaba. Un voluntario que llevaba el exoesqueleto optimizado en ambos tobillos experimentó una reducción del 33% en el gasto energético. Además, los voluntarios que participaron posteriormente en rondas para caminar con el exoesqueleto optimizado experimentaron nuevas disminuciones en el gasto energético, lo que sugiere que los usuarios que se adhieren al dispositivo pueden someterse a sus propias adaptaciones sutiles, lo que produce una mayor optimización del sistema. El estudio se ha publicado en «Science».

Desarrollado el primer ‘mini-colon’ humano a partir de células madre

Las células madre pluripotentes (iPS) tienen la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula del organismo, por lo que, cuando menos en teoría, pueden ser utilizadas para crear órganos y tejidos sanos con los que reemplazar a aquellos deteriorados por una lesión o enfermedad o, simplemente, por el paso de los años. Tal es así que las terapias con células madre podrían suponer el futuro de la medicina regenerativa, cuando no de la medicina en general. Un futuro, además, que podría encontrarse a la vuelta de la esquina. Y es que en los últimos años se han dado pasos agigantados en esta dirección con el desarrollo de distintos ‘organoides’ –esto es, de estructuras tridimensionales que imitan lo que sucede en un órgano– a partir de células madre humanas, caso entre otros de ‘mini-retinas’, ‘mini-estómagos’ o ‘mini-hígados’. Unos avances a los que se suma, como muestra un estudio dirigido por investigadores del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati (EE.UU.), la ‘creación’ de un colon embrionario –o ‘mini-colon’– derivado de iPS humanas, lo que permitirá un estudio mucho más preciso de las patologías del tramo final del tracto gastrointestinal y, en el futuro, el desarrollo de tejidos sanos para su trasplante. Como explica James Wells, director de esta investigación publicada en la revista «Cell Stem Cell», «las enfermedades que afectan a esta región del tracto gastrointestinal son altamente prevalentes, caso de la colitis, del cáncer de colon o del síndrome del intestino irritable. Hasta ahora, la manera en la que hemos podido estudiar estas enfermedades ha estado ciertamente limitada dado que, entre otros aspectos, los modelos animales como los ratones no recrean de forma precisa los procesos que tienen lugar en el tracto gastrointestinal en las enfermedades humanas. Así, este nuevo sistema posibilita una recreación muy efectiva de las patologías y el desarrollo en humanos». Construyendo un ‘mini-colon’ Los autores del nuevo trabajo ya tenían experiencia en la generación de organoides a partir de iPS humanas. De hecho, en 2009 ya fueron capaces de crear un ‘mini-intestino’ en fase embrionaria con un sistema nervioso funcional y dos de las regiones –el antro y el fundus– que se encuentran el estómago humano. Sin embargo, parece que el desarrollo de un ‘mini-intestino’ o de cualquier otra región del tracto gastrointestinal es muy fácil cuando se compara con un ‘mini-colon’. Y es que hasta ahora no se sabía nada sobre los procesos genéticos y moleculares que inducen a las iPS a diferenciarse y unirse para formar un organoide colónico funcional. En primer lugar, los autores recurrieron a tejidos de modelos animales –ratones y ranas– y humanos para identificar las señales moleculares que orquestan el desarrollo embrionario del intestino posterior, esto es, la región a partir de la cual se forma todo el intestino delgado –incluido el colon–. Y lo que vieron es que la proteína SATB2 –una proteína ligante de ADN que facilita la organización estructural de los cromosomas en los núcleos celulares– es la responsable de coordinar todo este proceso tanto en los animales como en humanos. Los modelos animales no recrean de forma precisa los procesos que tienen lugar en el tracto gastrointestinal en las enfermedades humanasJames Wells En segundo lugar, observaron que el factor de crecimiento denominado ‘proteína morfogénica ósea’ (BMP) es totalmente necesario para que la SATB2 lleve a cabo su función y ‘empuje’ a las iPS a diferenciarse y desarrollar los tejidos que darán lugar al intestino posterior. Así, lo que hicieron fue añadir este BMP a los cultivos de iPS durante tres días, lo que provocó la activación de un grupo de genes que, denominados ‘HOX’, regulan todo el desarrollo embrionario del organismo –desde los dedos de los pies hasta la cabeza–. En definitiva, la adición de SATB2 y de BMP es la clave para convencer a las iPS para que formen un ‘mini-colon’ funcional. Pero, ¿es realmente funcional? Es decir, ¿actúa como lo haría un colon humano generado de forma natural? Para responder a esta pregunta, los autores trasplantaron los nuevos organoides en las cápsulas renales de ratones a los que habían sometido a un estado de inmunosupresión –o lo que es lo mismo, a los que habían ‘apagado’ su sistema inmune para que no se produjera un rechazo del trasplante–. Y lo que vieron es que, una vez en los animales, los organoides asumieron la forma, estructura y características celulares y moleculares del colon humano. Carne de laboratorio En definitiva, y en espera de que el procedimiento posibilite en el futuro el desarrollo de colones –que no simples ‘mini-colones’– para su trasplante, los organoides abren una nueva etapa en la investigación de las enfermedades de la última región del tracto gastrointestinal. Como indica Jorge Munera, co-autor de la investigación, «al exponer a estos organoides a los desencadenantes inflamatorios, podremos conocer cómo las capas celulares del colon y las células sobre las que se disponen cooperan para responder a la inflamación. Un estudio que podría ser muy relevante para los pacientes con enfermedad de Crohn o colitis ulcerosa. Y dado que la flora intestinal se concentra mayoritariamente en el colon, los organoides también podrían utilizarse para recrear el microbioma humano tanto en la salud como en la enfermedad». Es más; como apuntan los autores, los nuevos organoides del colon también podrían utilizarse como plataforma para probar nuevos fármacos antes de que sean utilizados en los ensayos clínicos. Y es que como recuerda James Wells, «la mayoría de los fármacos orales son absorbidos en el organismo a través del intestino».
Ahora en portada
carlinbeepfondaloteria

VEA MÁS NOTICIAS

Noticias Mallorca Contador Gratis