El pájaro más viejo del mundo

En las descomunales escalas del tiempo geológico –referidas a un planeta de 4.500 millones de años—, retrasar el origen de las aves en seis millones de años puede parecer una menudencia, pero ese es justo el lapso que nos ha llevado a los humanos distinguirnos de algo parecido a un chimpancé, lo que no es exactamente un detalle sin importancia. Dos fósiles hallados en China acaban de revelar que los pájaros propiamente dichos son seis millones de años más antiguos de lo que se creía: se remontan a los albores del cretácico, la era de los grandes dinosaurios carnívoros que suelen salir en las películas.

Los dos fósiles definen la nueva especie Archaeornithura meemannae (en la ilustración), una curiosa ave zancuda que, provisionalmente al menos, debe considerarse el pájaro más viejo del mundo. Pertenece a la familia de los Ornithuromorpha, o Euornithes (aves verdaderas), que incluye el más reciente ancestro común de todas las aves modernas. Ming Wang y sus colegas de la Academia China de Ciencias en Pekín presentan su hallazgo en Nature Communications https://nature.com/articles/doi:10.1038/ncomms7987

Pertenece a la familia de los Ornithuromorpha, o Euornithes (aves verdaderas), que incluye el más reciente ancestro común de todas las aves modernas

En aquella época, sin embargo, los Ornithuromorpha no eran las únicas aves. Compartían el cielo cretácico con otra gran familia, los Enantiornithes, o “pájaros opuestos”, porque su escápula y otros huesos tienen la orientación invertida respecto a los Ornithuromorpha y a todas las aves actuales. También debían ser más agresivos, porque tenían dientes en el pico y garras en las alas. Pero, curiosamente, se extinguieron todos al mismo tiempo que los dinosaurios, hace 66 millones de años.

Esa gran extinción, asociada al impacto de un meteorito gigantesco y una orgía de erupciones volcánicas, marca el final del cretácico y el origen de un nuevo mundo en que los mamíferos empezamos a dominar la tierra firme. La extinción masiva no solo barrió del mapa a los dinosaurios y a las aves con dientes, sino también a la mitad de las demás especies vivas de la época, en uno de los episodios geológicos más violentos de la historia del planeta.

Debían ser más agresivos, porque tenían dientes en el pico y garras en las alas. Pero, curiosamente, se extinguieron todos al mismo tiempo que los dinosaurios, hace 66 millones de años

Pero el recién descubierto Archaeornithura meemannae es muy anterior a todo eso, y ha podido datarse en 131 millones de años atrás, en el cretácico temprano. Es una época de la que han quedado muy pocos especímenes de pájaros fósiles, y en la que cada nuevo hallazgo arroja por tanto una luz fresca sobre los albores evolutivos de las aves modernas. Todas las aves, actuales o extintas, evolucionaron a partir de los dinosaurios en la era anterior, el jurásico.

Los dos fósiles han sido desenterrados en la cuenca de Sichaku, en Hebei, noreste de China. Su excelente estado permite observar el plumaje casi completo, y sus adaptaciones aerodinámicas al vuelo. Seguramente era un ave acuática zancuda, según indican la longitud y la ausencia de plumas en el segmento superior de la pata (tibiotarso, en la jerga). Las plumas ahí no dificultan el vuelo, pero sí los largos paseos por las aguas someras en busca del desayuno.

Investigar no es un lujo

Conocí a Juan Carlos Izpisúa en el Hospital Clínic de Barcelona en un día que difícilmente olvidaré. Estábamos, los dos como pacientes, con el doctor Campistol, entonces Jefe del Departamento de Nefrología; pero él, Izpisúa, con el portátil ya abierto no quería sino mostrarnos los resultados preliminares de sus experimentos sobre recuperación de órganos en ratones. Hablaba con tal serenidad y pasión de sus planes que no me sorprendió que en el último mes publicara tres artículos en las revistas más prestigiosas: Cell, Science y Nature. Una hazaña singular.

Siendo un reputado Investigador del Instituto Salk en California, había aceptado simultanearlo con la dirección de un centro de Regeneración de Órganos en Barcelona. Lo tomó con el máximo interés.

En un país como el nuestro en el que la investigación básica tiende a considerarse un lujo: sin la investigación fundamental de Juan Carlos Izpisúa y su equipo nada se podría haber obtenido

No haré la historia larga: a pesar de todos los intentos, los problemas burocráticos, las pequeñas mezquindades y los recortes insensatos en los recursos de I+D frustraron el empeño. Hoy tenemos que lamentarlo. Pero no por ello disminuyó su voluntad de seguir ligado con España.

Hoy, la revista Nature publica un artículo suyo que puede ser excepcional para el futuro del conocimiento y de la medicina. Izpisúa, con un grupo de investigadores casi global, ha producido un trabajo extraordinario que podrá salvar muchas vidas humanas. Me importa subrayar que, entre ellos, hay dos grupos españoles: el de José María Campistol y el de Pedro Guillén, innovadores en Investigación médica hospitalaria en el Hospital Clínic de Barcelona y en la Clínica Centro de Madrid y la Universidad Complutense de Madrid, respectivamente.

Ayer, la revista ‘Nature’ publicaba un artículo suyo que puede ser excepcional para el futuro del conocimiento y de la medicina

Pero algo debe quedar claro, en estos tiempos y en un país como el nuestro en el que la investigación básica tiende a considerarse un lujo: sin la investigación fundamental de Juan Carlos Izpisúa y su equipo nada se podría haber obtenido.

A mi todo ello me produce una enorme alegría. Dentro de las grandes dificultades por las que pasa nuestra I+D, la tenacidad e inteligencia de nuestros científicos -valgan los hoy mencionados como ejemplo- es lo que hace posible que se continúe aumentando el acervo común del conocimiento para resolver problemas globales de nuestro tiempo.

El resultado de esta investigación se encuentra en la frontera del conocimiento sobre la vida. Y de ahí también su belleza y la extraordinaria responsabilidad de quienes las llevan a cabo. El avance científico- en todos los campos- es imparable. Todo lo que se pueda conocer sobre la naturaleza acabará conociéndose. No me cabe la menor duda de que los firmantes de este descubrimiento son conscientes de la trascendencia de lo que han obtenido. Y que seguirán trabajando con esa misma responsabilidad para descifrar, para el bien de todos, los grandes misterios que aún nos oculta la naturaleza.

Javier Solana es presidente de ESADE Center for Global Economy and Geopolitics.

¿Qué pasa si das hamburguesas a africanos y comida africana en EE UU?

Podría ser el guión del enésimo reality show televisivo, pero se trata de un ingenioso experimento científico. Dos grupos de personas, uno en la industrializada Pittsburgh (EE UU) y otro en una zona rural de Zululandia (Sudáfrica), se han intercambiado las dietas durante dos semanas. 20 zulúes dejaron su comida tradicional africana y se alimentaron de hamburguesas del McDonald’s, patatas fritas, perritos calientes y costillas con salsa barbacoa. Al mismo tiempo, 20 estadounidenses de raza negra comenzaban a ingerir básicamente papillas de maíz, arroz, mango y frijoles.

Al final del experimento llegó la sorpresa. Los autores del ensayo, un equipo internacional de científicos, observaron “espectaculares efectos” del cambio de dieta en factores de riesgo de cáncer de colon, una enfermedad responsable de 600.000 muertes cada año en el mundo concentradas en los países ricos.

“Este estudio establece una prueba de concepto sobre el poder de un cambio de dieta”, opina el médico Stephen O’Keefe, director del ensayo. El trabajo confirma algo que ya se sabía: que las dietas pobres en fibra y ricas en grasa y proteína animal aumentan la probabilidad de sufrir un tumor en el intestino grueso. Pero, además, el experimento revela que este fenómeno ocurre en poquísimo tiempo. “Nunca es tarde para modificar la dieta y con ello cambiar el riesgo de cáncer de colon. Se puede hacer, es como dejar de fumar”, recalca O’Keefe, de la Universidad de Pittsburgh.

El investigador recuerda que en Japón existe una baja incidencia de cáncer de colon comparada con la de EE UU. Sin embargo, estudios en japoneses emigrados a Hawái han observado que los extranjeros alcanzaban los mismos porcentajes de tumores en tan solo una generación.

Más fibra

Los estadounidenses que participaron en el nuevo estudio incrementaron su consumo de fibra de 14 a 55 gramos al día y redujeron la ingesta de grasas del 35% al 16% del total de calorías gracias a la comida africana. Mientras, los zulúes con dieta estadounidense pasaban de tomar 66 gramos de fibra al día a tan solo 12 gramos, aumentando el porcentaje de grasas desde el 16% al 52%.

Antes y después del ensayo, los científicos introdujeron una cámara a través del ano de los participantes para observar su intestino grueso y tomaron muestras del colon. “Las señales en la mucosa que preceden a cambios cancerosos ocurren casi al instante tras el cambio de dieta”, detalla O’Keefe.

En solo dos semanas con el menú africano, los estadounidenses presentaban menos inflamación en el colon. Lo contrario ocurrió con los zulúes alimentados con hamburguesas y patatas fritas.

Este estudio establece una prueba de concepto sobre el poder de un cambio de dieta”

El estudio, que se publica hoy en la revista Nature Communications, sugiere que las bacterias presentes en el aparato digestivo desempeñan un papel fundamental en los vaivenes del riesgo de cáncer de colon. Desde un punto de vista estricto, una persona es humana en un 10% y bacteriana en un 90%. Por cada célula humana en una persona hay nueve bacterias. En el intestino, los microbios degradan la fibra y producen butirato, un compuesto químico con propiedades antitumorales.

El oncólogo Pedro Pérez, coordinador de la Alianza para la Prevención del Cáncer de Colon en España, cree que el nuevo trabajo ofrece “datos muy interesantes, como que los cambios celulares se produzcan desde el minuto 1”, pero pide estudios en poblaciones más amplias. “Ahora hay que ver si las conclusiones son ciertas con miles de pacientes”, sostiene con cautela.

“Este trabajo pone en evidencia de forma muy elegante algo que ya sabíamos: que la dieta es suficientemente poderosa como para inducir cambios en el riesgo de cáncer, independientemente de que haya un trasplante ambiental [un cambio de lugar de residencia]”, afirma el médico Fernando Carballo, presidente de la Sociedad Española de Patología Digestiva.

“La comida con grasa no es un veneno, pero supone un incremento del riesgo de cáncer. Hay que seguir una dieta saludable: más proteína vegetal, menos grasas y proteínas animales, más cereales y más verduras”, aconseja.

Un jarrón chino de agua fría

El garantismo ético de las legislaciones occidentales no tiene un equivalente exacto en el lejano oriente: cuatro laboratorios chinos están ya experimentando con la edición genómica en embriones humanos. Y, paradójicamente, el primero de esos trabajos pioneros ha salido fatal, con solo un 50% de embriones con su gen mutante corregido y un alto nivel de víctimas colaterales (off target mutations). Es un jarrón chino de agua fría sobre las técnicas de edición genómica en que los investigadores de todo el mundo cifran sus esperanzas de aliviar la enfermedad humana.

Para sortear los mayores obstáculos éticos, el equipo de Junjiu Huang, de la Universidad Sun Yat-sen en Guangzhou, ha utilizado 86 embriones donados por las clínicas de fertilidad que son inviables: son óvulos fecundados por dos espermatozoides, y que por tanto tienen tres juegos de cromosomas en lugar de los dos normales. Se dividen unas cuantas veces y mueren enseguida, por lo que nunca podrían producir un embarazo.

Huang y su equipo publican el trabajo en la revista Protein & Cell. Lo intentaron primero en Nature y Science, pero ambas rechazaron el trabajo por objeciones éticas y técnicas. La más importante de estas últimas es, justamente, que los embriones tienen un juego de cromosomas extra, y que esa puede ser la causa de que el experimento haya salido tan mal. Huang admite el punto, aunque no cree que sea una razón para rechazar su paper.

El científico chino sostiene que su trabajo es una llamada a la precaución para las investigaciones sobre edición genómica. Otros tres laboratorios chinos están investigando con la edición genómica de embriones humanos, aunque los detalles no han trascendido aún.

El reloj más preciso del mundo

Tendrían que pasar 15.000 millones de años para que el nuevo reloj atómico creado por físicos de EE UU retrasara un segundo. Para hacerse una idea, la edad del universo apenas llega a los 14.000 millones de años. El reloj ofrece tal precisión y estabilidad que podrían alumbrar descubrimientos científicos ni siquiera aún imaginados.

Como los relojes mecánicos, los atómicos se aprovechan de las oscilaciones. Pero en su interior no llevan un minúsculo engranaje o péndulo ni cuarzo al que se hace vibrar, sino átomos que oscilan de forma natural a una determinada frecuencia (expresada en hercios). El primer reloj atómico se creó en 1949 y 20 años más tarde, la Oficina Internacional de Pesos y Medidas adoptó esta tecnología para fijar la duración exacta del segundo: 9.192.631.770 ciclos de un átomo de cesio 133 a una temperatura de cero absoluto. Los relojes atómicos de cesio más avanzados adelantan o atrasan un segundo cada 300 millones de años.

Físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), de EE UU, de donde salió el primer reloj atómico en 1949, han logrado un doble récord de precisión con un reloj experimental que usa átomos de estroncio en vez de los de cesio. Sus cálculos apuntan a que los agentes que afectan al tictac atómico, como la gravedad o los campos electromagnéticos, necesitarían 15.000 millones de años para que el reloj atrasara o adelantara un segundo.

Una matriz creada por rayos láser atrapa los átomos de estroncio en una cámara de vacío

El enorme incremento en la precisión tiene una base natural y objetiva. Mientras los átomos de cesio 133 tienen aquellos 9.000 millones de ciclos por segundo, los del estroncio lo hacen a un ritmo de 431 billones por segundo. Además de preciso el nuevo reloj atómico es muy estable. En el campo de la cronometría, la estabilidad se refiere a la coincidencia en la duración de cada tictac con los demás. Aquí, esta bestia del tiempo ha mejorado en un 50% respecto a la marca obtenida por este mismo equipo de investigadores el año pasado, según explican en Nature Communications.

Para funcionar, los relojes atómicos usan una red creada con rayos láser que se entrecruzan atrapando los átomos en su baile oscilatorio dentro de una cámara de vacío. Esta malla es una de sus grandes ventajas, ya que apoyan sus mediciones en una nube de átomos y no en uno solo. Además, no hay que enfriar de forma artificial los átomos.

«El reloj opera a temperatura ambiente», dice en una nota el físico del centro conjunto de investigación del NIST y la Universidad Boulder de Colorado (EE UU), Jun Ye. «Esto es uno de los aspectos más importantes de nuestro enfoque, ya que podemos operar el reloj con una configuración sencilla y mantener al mismo tiempo la incertidumbre por la radiación de cuerpo negro al mínimo», añade. Esta radiación, relacionada con la temperatura, podría afectar a la precisión del reloj.

Entre las aplicaciones que se podrían aprovechar de esta mejora, están todos los sistemas que necesitan de una medida precisa y estable del tiempo, como el GPS, los sistemas de navegación autónoma o las misiones espaciales. Por ejemplo, las actuales transacciones de alta frecuencia en la bolsa exigen estar referenciadas a algún sistema basado en relojes atómicos.

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El físico del NIST, Jun Ye, lleva una década investigando con relojes atómicos basado en átomos de estroncio. / J. Burrus/NIST

Pero estos relojes de estroncio y otros elementos como el iterbio son tan precisos y estables que, dándole una vuelta a su uso, podrán servir para investigar las propias fuerzas que han sido las tradicionales enemigas de la medición exacta del tiempo. Al ser casi inmunes a la acción de la gravedad, los campos magnéticos o la temperatura, podrían convertirse en los mejores sensores para medir el más pequeño cambio en ellas.

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Documento: ‘Systematic evaluation of an atomic clock at 2×10 (-18) total uncertainty’

La megaerupción del volcán que parió a Frankenstein puede repetirse

El verano de 1816 no existió. La escritora londinense Mary Shelley y su compatriota poeta Lord Byron se refugiaron de la lluvia y los cielos tenebrosos en una mansión a la orilla del lago Lemán, al norte de los Alpes. Y ante el fuego de la chimenea, en aquel verano que nunca fue, a Shelley se le ocurrió el personaje de Frankenstein y Lord Byron escribió el poema Oscuridad, que arrancaba: “Tuve un sueño, que no era del todo un sueño. El brillante sol se apagaba…”.

Ellos no lo sabían, pero el origen de la oscuridad y el frío que los encerraron en casa aquel segundo invierno se encontraba a miles de kilómetros de allí. El volcán Tambora, en la actual Indonesia, había empezado a vomitar sus entrañas más de un año antes, llegando a su culmen entre el 10 y el 11 de abril de 1815. Su megaerupción, la más devastadora de los últimos 750 años, se llevó por delante la vida de más de 60.000 personas, en su mayoría víctimas de la hambruna.

Los gases con azufre que expulsó Tambora eclipsaron la luz del Sol, sepultando el siguiente verano en buena parte del hemisferio Norte y arruinando las cosechas. Miles de personas tuvieron que lanzarse a comer gatos y ratas, según recuerda el vulcanólogo Stephen Self, de la Universidad de California en Berkeley (EE UU).

El mal tiempo provocado por la erupción del Tambora inspiró a Mary Shelley para escribir Frankenstein

Dos siglos después de la tragedia del Tambora, Self es uno de los expertos que alertan de que la humanidad no está preparada para la siguiente megaerupción. Incluso un país como Japón desconoce al menos el 40% de las grandes erupciones de sus volcanes en el pasado.

“Ha llegado la hora de explorar sistemáticamente todos los registros disponibles de erupciones […] para que tengamos más oportunidades de comprender los futuros peligros potenciales”, clama hoy Self, junto a su colega Ralf Gertisser, de la Universidad de Keele (Reino Unido), en la revista científica Nature Geoscience.

Los autores creen que el 200 aniversario de la erupción que parió a Frankenstein debería servir como un recordatorio de la amenaza volcánica. En enero, un informe técnico, elaborado por la red de vulcanólogos Global Volcano Model y por la Asociación Internacional de Vulcanología y de Química del Interior de la Tierra, advertía de que hay un 33% de probabilidades de que se produzca una erupción como la de Tambora a lo largo del siglo XXI.

El informe concentra el 90% del riesgo en cinco países: Indonesia, Filipinas, Japón, México y Etiopía. Para Self, “Indonesia es la mayor preocupación, debido a la densidad de la población y al número de volcanes. La próxima erupción puede ser incluso de un volcán sin erupciones conocidas”, advierte. En 1883, la erupción del volcán Krakatau, en la parte occidental del archipiélago indonesio, provocó la muerte de 34.000 personas.

La mayor erupción conocida fue hace 74.000 años en la isla de Sumatra y dejó un agujero de 100 kilómetros

No muy lejos, en la isla de Sumatra, se produjo la mayor erupción conocida por el ser humano. Fue hace 74.000 años. La explosión del volcán Toba creó un agujero de 100 kilómetros de largo por 60 de ancho, hoy ocupado por un lago. “Fuera de Indonesia me preocupa el volcán Taal, en Filipinas, cercano a una región densamente poblada, la de Manila [más de 25 millones de personas], y con un historial difícil de precisar”, añade Self.

El vulcanólogo, que también trabaja para el organismo que regula las centrales nucleares en EEUU, cree que disponer de un registro detallado de las megaerupciones de los últimos miles de años ayudaría a predecir futuras catástrofes. “Tendríamos una idea mucho más aproximada de la frecuencia, aunque obviamente todavía existirían patrones que no entenderíamos, ya que los volcanes están muy extendidos por el planeta y reaccionan a diferentes fuerzas. Algunos acontecimientos son debidos al azar, e incluso algunos vulcanólogos sostienen que las erupciones son esencialmente impredecibles”, explica a Materia.

Erupción del volcán filipino Pinatubo en 1991. / USGS

Self y su colega recuerdan que la nube de cenizas expulsada en la erupción del volcán islandés Eyjafjallajökull en 2010 obligó a cancelar miles de vuelos en Europa, pese a tratarse de un evento ridículo comparado con la explosión del Tambora hace 200 años. El volcán indonesio escupió unos 40 kilómetros cúbicos de material. Una de las erupciones más violentas del siglo XX, la del filipino Pinatubo en 1991, apenas expulsó cinco kilómetros cúbicos.

Las erupciones volcánicas son imposibles de predecir», opina el vulcanólogo Juan Carlos Carracedo

Para Self, “hay muchas cosas que podemos hacer” para blindarnos ante una futurible megaerupción, como “tomar precauciones para proteger los aviones, modificar los planes de vuelo y planear diferentes cultivos” en algunas regiones. “Pero no las haremos a menos que la probabilidad de una futura gran erupción sea alta o, dicho de otra forma, que la amenaza sea real”, sentencia.

El veterano vulcanólogo español Juan Carlos Carracedo es más escéptico. Este experto, profesor emérito en la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, cree que, por ejemplo, no tiene sentido recordar la megaerupción que hubo hace 640.000 años en la zona del Parque Nacional Yellowstone (EE UU) como si fuera algo que va a repetirse próximamente. “Hacer estas especulaciones solo sirve para intranquilizar a la gente”, opina. Aquella gigantesca explosión cubrió de ceniza gran parte de Norteamérica.

“Hay muy pocas erupciones como para poder hacer un análisis estadístico. En Canarias hemos tenido 16 en los últimos 500 años, unas separadas por 20 años y otras, por 237 años. Las erupciones volcánicas son imposibles de predecir, solo podemos conseguir una detección temprana cuando ya han empezado. Si hay una supererupción, nos enteraremos todos los del planeta cuando ocurra”, zanja.

Documento:

‘Tying down eruption risk’

Un mando a distancia para el genoma

Una de las paradojas más duraderas de la biología es que solo el 3% del genoma humano consiste en genes, o secuencias (gattacca…) que contienen información para fabricar proteínas, las nanomáquinas que ejecutan todas las tareas vitales. Los genetistas ya saben cómo alterar, corregir o sustituir esos genes, pero hasta ahora no tenían herramientas para manipular con precisión el 97% restante del ADN, y eso es importante, porque ahí es donde se localizan los reguladores de la actividad de los genes: los interruptores que les dicen dónde y cuándo deben activarse o callarse. Científicos de la Universidad de Duke, en Durham (Carolina del Norte), acaban de inventar esa herramienta.

Los grandes proyectos genómicos internacionales, como ENCODE y el Roadmap Epigenomics Project, han identificado en la última década millones de marcas epigenéticas, o segmentos de ADN que regulan la actividad de los genes en los distintos tipos de células y a los sucesivos tiempos de desarrollo, y que suelen estar perdidos en medio de los vastos desiertos de ADN que constituyen el 97% del genoma humano. Curiosamente, la mayoría de las alteraciones genéticas que se han podido asociar a enfermedades coinciden con alguna de esas marcas epigenéticas. De ahí que sea esencial aprender a corregirlas.

El término epigenética requiere alguna explicación. Se refiere a modificaciones que no afectan a la secuencia del ADN (como sería cambiar gattacca por cattacca), sino a otras cosas que se pegan encima de ella, como los grupos más simples de la química orgánica (grupos metilo, –CH₃), unas proteínas llamadas histonas. Epigenético significa, precisamente, “encima de los genes”. Estas modificaciones epigenéticas son heredables a lo largo de las divisiones celulares, y fundamentales para mantener activados o reprimidos los genes en según que grupos de células. Este es el abc del desarrollo humano, puesto que todas las células del cuerpo tienen los mismos genes.

Para alterar a voluntad a esos reguladores epigenéticos –y por tanto controlar con precisión el cuándo y dónde de la actividad de los genes—, Charles Gersbach y sus colegas de la Universidad de Duke se han aprovechado de la estrella absoluta que ha colonizado los laboratorios genéticos en los últimos años: una técnica extraordinariamente simple, barata y eficaz llamada crispr. Paradójicamente, este es el método que se viene usando para alterar o sustituir los genes en sí mismos. Pero los biólogos de Duke han tenido una idea brillante para adaptar crispr a su nuevo papel de ingeniero epigenético.

Una aguja en el pajar del genoma

En su forma original, la técnica crispr encuentra una secuencia de ADN en el pajar del genoma, la corta y la sustituye por otra. Gersbach ha dejado intacta la primera parte (encontrar una secuencia exacta en el pajar), pero ha sustituido la enzima que después corta el ADN por otra que modifica las histonas, las proteínas que se pegan encima del ADN dejando intacta su secuencia, pero modificando su epigenética. El trabajo se presenta en Nature Biotechnology.

El primer objetivo de los científicos es utilizar su nueva técnica para aclarar la función exacta de las marcas epigenómicas, en particular aquellos segmentos de secuencia que los grandes estudios genómicos de población han asociado a la propensión a las enfermedades. Todavía es muy pronto para hablar de corregir esas alteraciones en los pacientes (terapia génica, o epigenética si se quiere), pero los avances pueden ser rápidos en un área distinta: la conversión de las células madre en neuronas, linfocitos, células de la piel o cualquier otro de los tipos celulares que construyen el cuerpo.

“El epigenoma es todo lo asociado al genoma que no sea la propia secuencia genética, y es tan importante como nuestro ADN para determinar la función celular en la salud y la enfermedad”, explica Gersbach. “Esto resulta obvio si se considera que tenemos más de 200 tipos celulares, pese a que el ADN es virtualmente el mismo en todos ellos; el epigenoma determina qué genes se activan en cada célula, y a qué nivel”.

La técnica crispr está revolucionando las investigaciones que buscan corregir los genes erróneos o que aumentan la propensión a las enfermedades. La variante inventada en Duke puede ahora hacer lo mismo con el 97% del genoma que alberga los interruptores de los genes. Es solo una técnica, pero de las que abren un horizonte nuevo.

Documento

‘Epigenome editing by a CRISPR/Cas9-based acetyltransferase activates genes from promoters and enhancers’

Una inmunoterapia frena el VIH en ensayos en humanos

Parte de la eficacia infectiva del VIH es que ataca, precisamente, al sistema inmunitario, y este se convierte en el cazador cazado. Pero esta situación puede empezar a revertirse con ensayos como el que ayer publicó Nature. En este pequeño trabajo —apenas 29 voluntarios, 17 con VIH, aparte de los estudios previos en ratones y macacos— se consiguió, por primera vez, una reducción sostenida (al menos 28 semanas) del número de virus circulante tras aplicar un tratamiento, un anticuerpo monoclonal, que refuerza la respuesta inmunitaria de la persona infectada.

Los anticuerpos monoclonales se estudian, sobre todo, para el tratamiento del cáncer. Básicamente son moléculas que se unen a las células, bacterias o virus que hay que eliminar y las hacen más visibles al sistema inmune. Es como si se pegaran unos adhesivos fosforescentes a un comando invasor para que las defensas lo neutralicen más fácilmente.

Este abordaje ya se había intentado anteriormente, pero los productos diseñados no conseguían una respuesta suficientemente fuerte (las pegatinas no se veían bien) o duradera (se caían). Y eso cuando no causaban efectos adversos. El equipo que dirige Michel Nussenzweig, de la Universidad Rockefeller, ha identificado un producto, el 3BNC117, que tiene una gran afinidad por la parte de la superficie del VIH que se une a los receptores CD4 de los linfocitos. Estas últimas moléculas son el puerto al que se ancla el virus antes de empezar su infección, por lo que actuar sobre esa ligazón es un abordaje muy específico.

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Los propios autores del trabajo reconocen que el estudio es muy pequeño, pero permite obtener algunas conclusiones. La primera, que el anticuerpo era “generalmente bien tolerado a todas las dosis que se ensayaron, tanto en las personas con VIH como en las del grupo de control”. En verdad, este es el hito que un ensayo en fase I, la primera de las pruebas que se hacen con fármacos en humanos, busca: demostrar la seguridad del tratamiento. En este caso, se miden los efectos adversos. Estos se clasifican, por su gravedad, de 1 a 5. Durante el ensayo, que siguió a los voluntarios durante 56 días, no hubo de grado 3 o superior.

Pero los primeros datos permiten ir más allá. Lo que importa de un tratamiento contra el VIH, como los antirretrovirales que se emplean actualmente, es que reduzcan la cantidad de virus circulante (lo que se denomina carga viral). En el ensayo se vio que esto sucedía de manera proporcional a la dosis de anticuerpo utilizado, con reducciones de hasta 100 veces en la carga viral en 28 días. Pero también se observó que había un paciente que no experimentaba ninguna mejoría porque su virus ya era resistente al nuevo anticuerpo.

Ahora habrá que seguir con el ensayo a mayor escala y centrándose en ajustar la dosis más efectiva para conseguir la mayor reducción de la carga viral. En ninguno de los casos del ensayo se eliminó el virus circulante, lo que indica, afirma Nussenzweig, que probablemente este anticuerpo monoclonal no se vaya a usar en la práctica clínica solo, sino en combinación con otros o con los antivirales existentes. Esto es importante porque mientras no se consiga erradicar el virus, los afectados tienen que medicarse durante toda su vida. Y este proceso, a medio plazo, supone que aparezcan virus resistentes a los fármacos, por lo que siempre hay que tener nuevas familias de tratamientos.

Se trata de una prueba muy pequeña, con solo 17 afectados

José Alcamí, de la Unidad de Inmunopatología del Sida del Instituto de Salud Carlos III, destaca varios aspectos del trabajo. «El artículo tiene un interés grande como prueba de concepto ya que utiliza un anticuerpo neutralizante de amplio espectro de gran potencia, a diferencia de los utilizados previamente y además de la seguridad y la búsqueda de dosis parte con la idea de demostrar no solo una neutralización del virus circulante sino un impacto a medio plazo», dice por correo electrónico.

Alcamí opina que la pregunta clave es si «los anticuerpos podrían contribuir al control a medio-largo plazo de la enfermedad». Esto no es así, de momento, por los siguientes motivos: primero, «la producción de elevadas dosis de anticuerpos es compleja y muy cara»; segundo, su «vida media es muy corta» y, «de hecho es la mitad en los seropositivos (9 días) que en los seronegativos (17 días)»; tercero, el efecto de estos anticuerpos puede anularse por la «generación de auto-anticuerpos».

Además, el investigador destaca que este trabajo parte de otro en monos, pero que «el humano es un escenario más duro ya que la infección no es clonal como en el macaco sino por un diversidad de variantes [del virus]». «En mi opinión el futuro de esta estrategia pasa por expresar los anticuerpos en vectores de terapia génica mediante inyección intramuscular y verificar su impacto a medio plazo». Con ello no se inyectarían por vía intravenosa los anticuerpos en sí mismos, sino los genes que los crean, lo que permitiría una producción sostenida de estos. Pero el proceso tiene complejidades añadidas. Este mecanismo debería compensarse con «la inclusión de mecanismos moleculares» que frenaran la producción de anticuerpos, dice Alcamí, para evitar que el propio organismo genere anti-anticuerpos.

Andrew Freedman, de la Universidad de Cardiff, es más conciso, informa Manuel Ansede: “Este es un estudio pequeño pero muy bien llevado en 17 pacientes con VIH. No se observó ninguna respuesta en los seis pacientes que recibieron las menores dosis de anticuerpos, pero 10 de los 11 que recibieron una dosis mayor tuvieron variables pero significativas reducciones de la replicación viral. Esto sugiere que hay un efecto real del tratamiento con anticuerpos, pero está claro que harán falta ensayos mayores antes de que este tratamiento pueda utilizarse en la práctica clínica”.

Descifrados 11.000 genes de la solitaria

Un grupo de investigadores mexicanos ha logrado descifrar una gran parte del genoma de la Taenia solium, el parásito más conocido como la solitaria. Este gusano es causante de la teniasis y la cisticercosis, dos infecciones que se contraen a través de la ingesta de carne de cerdo contaminada, en el primer caso, y de los huevos de la tenia, en el segundo.

Cuando la lombriz infecta a una persona a través de la comida, la tenia se encuentra en su fase joven. En el intestino humano, esta larva se convierte en una tenia adulta, que puede permanecer en el organismo sin provocar daños durante un tiempo y crecer hasta los tres metros. Los síntomas son leves e inespecíficos (dolor abdominal, estreñimiento, náuseas o diarrea). La persona se da cuenta de que tiene la enfermedad porque el gusano va saliendo, en pequeños trozos, con las deposiciones. Las larvas de la tenia contaminan, a su vez, el medio ambiente.

La cisticercosis, sin embargo, se produce en el humano por contacto con materia fecal infectada, lo que ocurre cuando fallan las medidas de higiene. En estos casos, la tenia está en su etapa embrionaria, la más dañina, y puede desarrollar quistes en diversos tejidos, como músculos, tejidos subcutáneos, ojos y encéfalo. Los que se encuentran en el sistema nervioso central causan neurocisticercosis, que provoca convulsiones.

Conforme la población se vuelve más urbana, resulta más difícil que el humano se infecte. Aunque el parásito sigue existiendo

Alejandro Garciarrubio, investigador de Biotecnología de la UNAM y jefe de bioinformática del proyecto

Hasta hace poco nada se sabía sobre la información genética de la Taenia solium, por lo que era complejo crear medicamentos que curasen la enfermedad en su etapa embrionaria. El estudio desarrollado por la Universidad Nacional Autónoma de México a lo largo de siete años, publicado en la revista científica Nature, ha conseguido identificar el genoma de la tenia, es decir, el material genético que contiene la información sobre cómo debe construirse un nuevo organismo. El genoma es una secuencia de ADN sumamente larga, constituida por un alfabeto de solo cuatro letras.

En el caso del genoma humano, hay 3.000 millones de letras. «Este organismo tiene un genoma de 120 millones de letras, que es el tamaño de uno promedio. El proyecto consiguió definir la secuencia y el orden de estas cuatro letras a lo largo del genoma de la Taenia solium«, explica Alejandro Garciarrubio, investigador de Biotecnología de la UNAM y jefe de bioinformática del proyecto.

Una vez que los científicos tuvieron esta secuencia de letras (el conjunto del texto), debían descifrar qué significaba. «Lo primero que tratamos de entender era el sistema de puntuación. Es decir, qué formaba una frase, una unidad de información, o lo que es lo mismo: un gen».

Del genoma de esta tenia, los investigadores han podido extraer la información de 11.000 genes (u 11.000 frases). Dado que existe un parecido entre los genomas de los animales, buscaron en otras especies frases similares. Es lo que aplicado a programas de ordenador o componentes electrónicos se denomina ingeniería inversa. «Para aproximadamente la mitad de los genes de la T. solium encontramos algún otro gen parecido en otra especie para poder saber qué función realiza».

Una vez hallados los genes comunes, el proyecto logró identificar esos otros genes que eran específicos de la tenia, sin equivalentes en humanos. «Estos pueden ser buenos blancos para diseñar medicamentos que tengan como objetivo dañar al parásito sin dañar al huésped, se les llama blancos terapéuticos», añade Garciarrubio. Hasta el momento el estudio ha logrado identificar más de 100 genes que podrían servir como blancos terapéuticos.

Aunque fue declarada erradicable en 1993, la OMS la añadió en 2010 a la lista de las principales enfermedades tropicales desatendidas

El proyecto, que llegó a contar con 30 participantes de varias instituciones de la UNAM, investiga ahora el genoma de otro tipo de tenia, la T. crassiceps, un proceso que resulta más sencillo porque parte del trabajo es común con la T. solium.

La cisticercosis es una enfermedad cada vez menos extendida. «Conforme la población se vuelve más urbana, hay campañas de higiene y se construyen letrinas, resulta más difícil que el humano se infecte. Aunque el parásito sigue existiendo, los controles sobre la carne que consumimos son mayores».

La neurocisticercosis es la forma más grave de la enfermedad y una de las principales causas prevenibles de la epilepsia (convulsiones) en muchos países en desarrollo. Según datos de la Organización Mundial de la Salud, más del 80% de los 50 millones de personas afectadas en el mundo por epilepsia viven en países de ingresos bajos y medianos bajos, en muchos de los cuales las infecciones de este tipo son endémicas. «La enfermedad se localiza, sobre todo, en países del sur de Asia, en África y todavía bastante en Centroamérica y Sudamérica», puntualiza el investigador de la UNAM.

Pese a que la enfermedad, en teoría, se puede controlar y fue declarada erradicable en 1993 por el Grupo Especial Internacional para la Erradicación de Enfermedades, la OMS la añadió en 2010 a la lista de las principales enfermedades tropicales desatendidas.

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