Avances En Biología Molecular.docx

Avances en biología molecular 2010 DNA antiguo: El nacimiento de la Paleogenómica Ramón Muñoz Chápuli. Catedrático. Departamento de Biología Animal El DNA antiguo nunca estuvo tan de moda. Los avances registrados durante los últimos diez años en este terreno han sido motivo de que la revista Science haya seleccionado los estudios sobre DNA de organismos extintos como uno de los diez campos más relevantes de la pasada década. La misma revista consi- deraba también la publicación del borra- dor del genoma Neandertal como uno de los diez avances o breakthroughs más im- portantes del año 2010. Cuando pensa- mos lo calientes que están aún las con- troversias acerca de la publicación del genoma humano, parece increíble que ya conozcamos buena parte del genoma del “otro” humano, desaparecido hace unos 30.000 años. Esto ha sido posible gracias a un esfuerzo conjunto de una serie de grupos de investigación liderados por el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva de Leipzig (Alemania), y en concreto por el investigador sueco Svante Pääbo [Green et al., Science, 328:710 (2010)]. El doble reconocimiento de Science atrae la atención hacia dos importantes hechos. En primer lugar los avances en las tecnologías de secuenciación de DNA. En segundo las posibilidades, que hace veinte años hubiéramos situado en el ámbito de la ciencia ficción, de secuen- ciar DNA de organismos desaparecidos hace miles o millones de años. Esta posi- bilidad comenzó a vislumbrarse a me- diados de la década de los 80, cuando se anunciaron una serie de resultados espec- taculares que luego no pudieron ser con- firmados. Las muestras aisladas no sólo estaban fuertemente degradadas (fragmentadas y modifi- cadas químicamen- te) sino que también aparecían masiva- mente contaminadas con DNA de origen bacteriano, vírico o humano. Después de un reflujo en el entusiasmo ini- cial, la situación ha cambiado radical- mente en la última década. Esto se ha debido sobre todo al desarrollo de tecno- logías diseñadas para trabajar con DNA degradado, para amplificarlo por PCR y para identificar y ensamblar mediante procedimientos bioinformáticos la aguja de las secuencias relevantes en medio del pajar de DNA contaminante [Stiller et al., Genome Res 19:1843 (2009)]. De esta forma ha sido posible secuenciar el ge- noma del mamut (a partir de pelos, en los que el DNA está bien preservado por la queratina, una proteína muy resistente) y estudiar su relación filogenética con los elefantes [Miller et al., Nature 456:387 (2008)]. Fue posible secuenciar el DNA mitocondrial del Neandertal [Briggs et al., Science, 325:318 (2009)] y demostrar, mediante DNA procedente de restos orgánicos y

conservado en sedimentos congelados, que mamuts y humanos convivieron en Alaska durante casi tres mil años, contradiciendo la idea de un rápido exterminio de los primeros [Haile et al., PNAS, 106:22352 (2009)]. Ha sido posible describir a partir de un dedo encontrado en una cueva de Siberia lo que podría ser un nuevo tipo de humano, con una evolución independiente de neandertales y humanos modernos, que vivió en Asia Central hace 40.000 años [Krause et al., Nature 464:894 (2010); Reich et al., Nature 468:1053 (2010)]. Y así, hasta llegar a la publicación del ge- noma Neandertal y desvelar no sólo las diferencias genéticas con nuestra especie, sino que muy probablemente existió en Europa flujo genético entre neandertales y humanos, o dicho de forma menos académica, que las relaciones entre ellos no fueron siempre inamistosas. Se calcula que europeos y asiáticos (pero no africa- nos) hemos heredado entre un 1% y un 4% de nuestros genes de antepasados neandertales. En este descubrimiento ha habido participación española, en con- creto el análisis de muestras de doce indi- viduos Neandertales hallados en la cueva del Sidrón (Asturias) que murieron hace 49.000 años a causa del derrumbamiento de una cueva. Grupos de investigación españoles acaban de publicar un artículo sobre este tema en el que analizan gené- ticamente estos individuos y muestran que probablemente formaban un grupo familiar con características patrilocales (es decir, que las mujeres procedían de fuera del clan familiar, como sucede en la mayor parte de las comunidades huma- nas primitivas) [Lalueza-Fox et al., PNAS, 108:250 (2011)].

El genoma de los Neandertal : Se logró secuenciar el genoma de Neandertal a partir de los huesos de tres ejemplares Neandertales que vivieron en Croacia entre 38,000 y 44,000 años atrás. Nuevos métodos de secuenciación de fragmentos degradados de ADN permitieron a los científicos hacer las primeras comparaciones directas entre el genoma humano moderno y aquel de nuestros ancestros Neandertales.

2011

Experimento en laboratorio logra retrasar síntomas de la vejez

Científicos en Estados Unidos lograron retrasar, e incluso eliminar, la aparición de los signos de envejecimiento como arrugas, cataratas y desgaste muscular en ratones.

Image captionLos científicos eliminaron del organismo las células que han dejado de dividirse.

Lo lograron eliminando un tipo de células que, con la edad, se acumulan en el organismo porque dejan de dividirse. Los investigadores de la Clínica Mayo afirman que el hallazgo demuestra por primera vez que estas células "agotadas" juegan un papel importante en el envejecimiento. Y pueden ser la clave para ayudar a que la gente permanezca sana durante más tiempo cuando envejece, expresan los científicos en la revista Nature. La investigación se centró en la llamada senescencia celular, el momento en el que las células dejan de dividirse. La capacidad de división celular juega también un papel en el desarrollo de tumores, que son causados por la multiplicación indefinida de las células. En los 1960 los científicos descubrieron que las células llevan a cabo un número limitado de divisiones pero llega un punto en que dejan de dividirse. En ese momento quedan en un estado de limbo, la llamada senescencia celular, en el que ni mueren ni se continúan multiplicando. El sistema inmune se encarga de eliminar a estas células regularmente, pero con el tiempo sus números comienzan a acumularse. Los científicos creen que cerca del 10% de las células de las personas muy mayores están en senescencia.

Eliminación Los investigadores de la Clínica Mayo descubrieron una forma de matar a todas las células senescentes en ratones genéticamente modificados.

Estos ratones envejecían mucho más rápido de lo normal, pero cuando les dieron un fármaco diseñado para matar a las células senescentes los animales mostraron "un retraso drástico" de los signos de envejecimiento. Me siento optimista de que esto pueda realmente tener un impacto. Nadie quiere vivir más si la calidad de vida es malaDr. Jan van Deursen En particular se analizaron tres síntomas de la vejez: la formación de cataratas en el ojo, el desgaste de tejido muscular y la pérdida de depósitos de grasa bajo la piel, que provoca las arrugas. Cuando el fármaco fue suministrado después de que los ratones envejecieran, los científicos encontraron una mejora en la función muscular. "Nunca había visto algo semejante" explica el doctor James Kirkland, uno de los investigadores. Su colega, el doctor Jan van Deursen, explica a la BBC que "quedamos muy sorprendidos por este efecto tan profundo. Realmente creo que es muy significativo". El hallazgo plantea la tentadora posibilidad de retrasar los signos de envejecimiento en humanos. Sin embargo, las células senescentes no pueden ser tan fácilmente eliminadas en el humano. "Me siento optimista de que esto pueda realmente tener un impacto. Nadie quiere vivir más si la calidad de vida es mala" dice el doctor Deursen. La gente joven, explica, puede eliminar sus propias células senescentes. "Todo lo que se necesitaría sería preparar, o estimular, al sistema inmune para que se encargue de eliminar a las células senescentes". "O desarrollar un fármaco que las ataque basado en las proteínas especiales que estas células producen". El doctor Jesús Gil, del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido, afirma que "el hallazgo debe ser tomado con un poco de cautela, porque es un estudio preliminar". Pero agrega que es una investigación "fascinante" que "sugiere que si te deshaces de las células senescentes puedes mejorar los fenotipos (características físicas) asociados al envejecimiento y mejorar la calidad de vida en el humano envejecido".

Hallan tres tipos de flora intestinal En nuestro intestino viven unos 100.000 millones de bacterias de unas 1.000 especies distintas, lo cual es unas 10 veces más del total de células en nuestro organismo.

Derechos de autor de la imagenEMBLImage captionExisten tres tipos distintos de flora intestinal.

Se sabe que estas bacterias ayudan a digerir alimentos, a descomponer toxinas, producir ciertas vitaminas y aminoácidos y a formar una barrera contra los agentes invasores. Ahora, científicos descubrieron que esta enorme comunidad de microorganismos se agrupa en tres grupos o "ecosistemas" diferentes de flora intestinal. Y el tipo de flora que posee una persona afecta la forma como el organismo absorbe nutrientes, procesa alimentos y se defiende de infecciones, dicen los científicos en la revista Nature.

Tal como señalan los investigadores del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL), en Heidelberg, Alemania, identificando el ecosistema bacteriano de un individuo podría en el futuro ayudar a diagnosticar enfermedades como cáncer de colon y recto y a predecir cuál es el mejor tratamiento para ese individuo.

Especie dominante "Descubrimos que la composición de las especies de bacterias en el intestino es diferente en cada persona" explicó a la BBC el doctor Jeoen Raes, del Instituto Flandes para Biotecnología, uno de los autores del estudio. "Analizamos la flora intestinal de unas 200 personas y vimos que éstas se agrupan en tres distintos tipos o ecosistemas, y cada uno tiene una especie dominante" agrega. Estoy convencido de que enfermedades como la obesidad, diabetes, la enfermedad de Crohn, la colitis ulcerosa y el cáncer de colon y recto e incluso el asma, el acné y muchos otros males, están vinculados a la flora intestinal y a alteraciones que ocurren en éstaDr. Jeroen Raes El estudio analizó muestras fecales de 39 individuos de tres distintos continentes, Europa, Asia y América y posteriormente se extendió el estudio para incluir a otras 85 personas de Dinamarca y 154 de Estados unidos. Encontraron que, basados en la especie que dominaba en el intestino, todos los casos podían dividirse en tres grupos o enterotipos. Tal como explica el doctor Raes, todavía no saben porqué las personas tienen alguno de estos ecosistemas de flora intestinal pero creen que podría deberse a las diferencias como nuestro sistema inmune es capaz de distinguir entre las bacterias beneficiosas y las bacterias perjudiciales. O quizás se debe a las distintas formas como se liberan los desechos de hidrógeno de las células. Lo que es claro, dicen los científicos, es que estos tipos de flora intestinal no están vinculados a factores como la edad, género, nacionalidad o índice de masa corporal. Pero sí podrían ser responsables de trastornos como la obesidad o enfermedades vinculadas a la digestión y procesamiento de alimentos. "Estoy convencido de que enfermedades como la obesidad, diabetes, la enfermedad de Crohn, la colitis ulcerosa y el cáncer de colon y recto e incluso el asma, el acné y muchos otros males, están vinculados a la flora intestinal y a alteraciones que ocurren en ésta" explica el doctor Raes.

"Por eso esta comunidad de bacterias es tan importante y esencial para el bienestar de una persona". "Y no debemos olvidar el enorme tamaño de esta comunidad: tenemos 10 veces más bacterias en el intestino que células en todo nuestro organismo. Es un "órgano" del tamaño de nuestro cerebro pero formado sólo por bacterias y, sin embargo, este órgano ha sido completamente abandonado por la comunidad científica y médica", agrega el científico.

Diagnóstico de enfermedades

Derechos de autor de la imagenSPLImage captionEn el intestino viven unos 100.000 millones de bacterias.

El hallazgo, afirman los investigadores, podría conducir a una nueva herramienta para el diagnóstico y tratamiento de muchas enfermedades. Es decir, en el futuro, cuando el médico esté diagnosticando o analizando la probabilidad de que un paciente contraiga una enfermedad particular, no sólo buscará claves en su organismo sino también en el tipo de flora intestinal que posee. Y los tratamientos para esa enfermedad podrían adaptarse al tipo de bacterias para asegurar el mejor resultado. Tal como explica el doctor Raes, todavía deberán llevar a cabo más estudios para poder determinar, por ejemplo, si una persona nace con su tipo determinado de flora o es algo que cambia con el paso del tiempo. Tampoco se sabe si estos tres tipos de flora intestinal son igualmente beneficiosos o uno es más perjudicial o beneficioso que otro. "Todavía necesitamos llevar a cabo muchos más estudios. Pero si estamos en lo correcto, podríamos en el futuro desarrollar una prueba simple -como una muestra fecal- con la cual identificamos el tipo de flora", explica el investigador a la BBC. "Y con esto podríamos diagnosticar una enfermedad o incluso modificar la flora intestinal para prevenir el desarrollo de esa enfermedad" agrega el científico.