Primer ensayo clínico efectivo con un anticuerpo monoclonal (3BNC117) contra el VIH-1

La primera generación de terapias inmunológicas contra el VIH utilizaba la inmunización activa. Se trataba de vacunas: inyectar VIH inactivados para favorecer la respuesta inmunológica. Algunos pacientes infectados con VIH, sin necesidad de tratamiento, generaban espontáneamente anticuerpos contra varias proteínas distintas de la envoltura del virus y así conseguían neutralizar las partículas víricas. Por este motivo, parecía lógico que una vacuna que fuera capaz de desencadenar la producción de dichos anticuerpos. Sin embargo, la vacuna era muy poco efectiva en su desarrollo preclínico y clínico y por eso se abandonó.

Los anticuerpos neutralizadores que algunos pacientes producen espontáneamente tienen estructuras complejas: presentan inserciones, deleciones, o regiones determinantes de la complementariedad largas. Es por eso, y por la capacidad del VIH para introducir mutaciones en su RNA, por lo que es difícil inducir la producción de anticuerpos efectivos mediante una vacuna.

Sin embargo, a pesar de la escasa efectividad de la vacuna, no se abandonó del todo la posibilidad de desarrollar una terapia inmunológica contra el VIH. Para ello, The International HIV Controllers Study continuó estudiando mediante GWAS los genes que permitían a algunos pacientes neutralizar las partículas víricas sin necesidad de tratamiento, así como los mecanismos que permitían al virus mutar a velocidad suficiente como para burlar al sistema inmune.

Fotografía: Human Immunodeficiendy Virus (HIV-1). Virus de la Inmunodeficiencia Humano tipo 1 cocultivado con linfocitos. El linfocito en rojo muestra viriones -partículas de virus completas y capaces de infectar células- en su superficie. Autor: Microbe World. Fuente: https://www.flickr.com/photos/microbeworld/5640222273

Un grupo de científicos ha publicado recientemente los resultados de la Fase I del primer ensayo clínico con un anticuerpo recombinante (producido in vitro a partir de células de ovario de hámster) clonado de un paciente "controlador" del VIH-1 (la variedad más extendida del virus). El anticuerpo se llama 3BNC117, y reconoce el lugar de unión a los linfocitos CD4+ humanos en la mayor parte de cepas identificadas del virus (195 cepas de 237). El estudio ha sido un ensayo abierto, es decir, tanto los investigadores como los pacientes sabían qué tratamiento estaban recibiendo.

Ya estaba comprobado que estos anticuerpos podían prevenir una infección y eliminar la viremia (presencia de virus en sangre) en ratones humanizados*1 y en macacos, pero hasta ahora no se habían probado en humanos.

El anticuerpo no provocó apenas reacciones adversas en pacientes infectados o no infectados, y fue eliminado del organismo con normalidad. Curiosamente, el 3BNC117 fue eliminado más rápidamente en los pacientes con VIH-1 que en los pacientes no contagiados. Este patrón se observa también en enfermos de cáncer tratados con terapia inmunológica y una posible explicación -aunque no probada- es que se depuren más rápidamente de la sangre los complejos antígeno-anticuerpo que los anticuerpos no unidos a antígeno.

Una sola dosis del anticuerpo consiguió reducir significativamente la carga viral (cantidad de viriones) y la viremia en pacientes infectados durante 28 días. La reducción fue mayor al aumentar la dosis, de manera que podría ser posible ajustar la cantidad de anticuerpo administrada en función de la carga viral de cada paciente.

Los investigadores también comprobaron si la infusión de 3BNC117 produce cambios en el virus. Es decir, si el hecho de introducir un anticuerpo que se une al lugar de unión a CD4 hace que se favorezca la expresión de variedades del virus en las que está mutado el lugar de unión a CD4, por ejemplo. Esto impediría el reconocimiento y la unión del anticuerpo, haciéndolo resistente. Algunos pacientes presentaron un aumento de variedades del virus que tenían mutada esta proteína, y por lo tanto desarrollaron cierta resistencia al anticuerpo.Sin embargo, otros no.

Los autores del estudio consideran que deberían realizarse más estudios para comprobar si sería posible utilizar la terapia inmunológica con este anticuerpo en la prevención y tratamiento del VIH-1, dado que  parece segura y efectiva. Hay que tener en cuenta que este tratamiento no destruye las partículas víricas en el interior de las células infectadas, por lo que no llega a curar el VIH-1, pero sí que reduce mucho las posibilidades que tiene el virus de reproducirse y extenderse. En combinación con otras terapias, es posible que pudieran llegar a curar la infección por el virus del VIH-1. Sin embargo, todavía falta mucho -tiempo y dinero- para llegar a eso.


Notas:

*1 Ratones humanizados: ratones transgénicos que expresan uno o varios genes humanos funcionales, o bien ratones inmunodeprimidos que han sido transplantados con tejidos humanos -sanos o enfermos-, o con precursores hematopoyéticos humanos. Son muy utilizados en la investigación sobre el VIH. Para más información, véase Denton PW and Garcia JV.

Referencias:

Caskey M et al. Viraemia suppressed in HIV-1-infected humans by broadly neutralizing antibody 3BNC117. Nature. 2015. doi:10.1038/nature14411

Denton PW and Garcia JV. Humanized mouse models of HIV infection.  AIDS Rev. 2011. 13(3): 135-148

Ragon Institute. HIV Controllers Study (visitado el 19/04/2015)

The International HIV Controllers Study (visitado el 19/04/2015)

Future of Medicine 2015. El futuro de la medicina es muy científico

Escrito por Irene Sánchez Brualla

El mes pasado, la revista de divulgación Scientific American publicó un conjunto de artículos sobre el valor de la aplicación de la nanotecnología en el campo de la medicina.

El reportaje dedica varios artículos a las aplicaciones farmacológicas de la nanotecnología, especialmente en el tratamiento del cáncer, y hace un resumen de otras aplicaciones dentro del campo de la medicina, como la creación de "vendajes inteligentes", el uso de circuitos flexibles que dañan menos los tejidos y el desarrollo de nanobots.

Fotografía: Quantum dots. Autor: Argonne National Laboratory. Fuente: https://www.flickr.com/photos/argonne/5218967216

El campo en que más se ha introducido la nanotecnología hasta el momento es el de la farmacología: la encapsulación de moléculas en el interior de estructuras nanométricas permite a estas interaccionar con los tejidos de manera distinta a como interaccionarían al estar libres o encapsuladas en moléculas de mayor tamaño. Por ejemplo, el diseño de las cápsulas de estos fármacos permite hacer que se "parezcan" a estructuras que produce el cuerpo humano (proteínas, liposomas, o ácidos nucleicos -DNA y RNA-), y así el cuerpo tarda más tiempo en eliminarlas, permitiendo obtener mayores efectos sin aumentar la dosis de fármaco que hay que suministrar. También facilitan la orientación del tratamiento, lo cual es especialmente importante en la quimioterapia: los fármacos quimioterápicos son muy agresivos para todas las células, de manera que hay un interés muy grande en que afecte únicamente a las células tumorales y que se dirija lo mínimo posible a los tejidos no afectados por el tumor. Por ejemplo, algunos tumores expresan moléculas particulares, y es posible sintetizar anticuerpos artificiales contra estas moléculas. Si estos anticuerpos llevan consigo la molécula de fármaco antitumoral, se consige concentrar el efecto de este medicamento en el tumor, atacándolo más rápidamente, y reduciendo los efectos secundarios. También es posible encapsular los fármacos quimioterápicos en nanomoléculas metálicas, y de esta manera es posible dirigirlos al tumor utilizando campos magnéticos. Las nanomoléculas pueden facilitar incluso la detección de tumores: a finales del año pasado, un equipo del International Institute for Nanotechology at Northwest University, dirigido por el Doctor Chad A. Mirkin, desarrolló los NanoFlares: moléculas de ADN de cadena simple complementarias al ADN de una célula cancerígena. Su equipo las distribuyó estiradas y en círculo alrededor de una estructura central, con una esfera en un extremo que contiene moléculas luminosas que se activan cuando el ADN del NanoFlare se une a otra cadena de ADN. Esto permite, por ejemplo, detectar y aislar fácilmente células cancerígenas a partir de sangre humana, utilizando un citómetro de flujo.

Fuera de la farmacología, la nanotecnología se está aplicando también para la creación de vendajes para heridas capaces de detectar patologías en el tejido subyacente y liberar los fármacos apropiados para favorecer la regeneración (vasodilatadores por ejemplo, o factores de crecimiento), a la vez que informan a los médicos sobre cómo avanza el proceso de curación.

La ciencia de materiales ha sido fundamental en el desarrollo de la nanotecnología, y esto resulta obvio en los últimos años, con el desarrollo de materiales flexibles que conducen la electricidad, permitiendo la creación de circuitos y electrodos que se pueden implantar en el cuerpo humano generando un daño en los tejidos mucho menor que el que se produce al utilizar electrodos o circuitos rígidos. Esta propiedad es fundamental si estos artefactos tienen que implantarse en órganos especialmente delicados, como el corazón o el cerebro. También hace que estos aparatos se estropeen menos en el interior del cuerpo humano, dado que aguantan mejor los dobleces o estiramientos.

La última tecnología descrita en el reportaje son los nanobots, posiblemente los constructos más complejos de desarrollar. Se trataría de "nanomáquinas", estructuras nanométricas capaces de entrar en el cuerpo humano, dirigirse ellos mismos hacia su objetivo, auna vez allí, realizar el tratamiento adecuado, y una vez terminada su función, desintegrarse de forma biodegradable, sin dejar rastro preferentemente, o de manera que puedan ser fácilmente eliminados por el organismo. La tecnología que se ha desarrollado en este campo es prometedora, pero todavía está lejos de alcanzar estos objetivos.

Evidentemente, la atención médica nunca (esperemos) será completamente sustituida por la ciencia. Un paciente es un sistema mucho más complejo que la suma de un conjunto de procesos biológicos y se necesita de una buena dosis de humanidad para aliviar sus problemas de salud. Pero el desarrollo de tecnologías que faciliten o mejoren los tratamientos médicos es una buena noticia. Además de una tarea fascinante.

Referencias:

Future of Medicine 2015. Scientific American

Halo TL et al. NanoFlares for the detection, isolation and culture of live tumor cells from human blood. Proc natl Acad Sci U.S.A. 2014. 111(48): 17104-9.

Una evidencia más. Sólo una más

En este post hablaremos del reciente descubrimiento de una mandíbula humana de hace 2,8 millones de años. Quizás os sorprenda una entrada de arqueología en un blog biomédico. Pero la evolución humana nos puede ayudar a comprender el humano actual, con su salud y su enfermedad. Es decir, entender la biomedicina de hoy. 

El fragmento de mandíbula inferior izquierda encontrado en la región de Afar, en Etiopía. Fuente: Huffington Post

Si me dieran un cheque en blanco para investigar los orígenes del género Homo, lo primero que haría sería buscar una cámara oculta tras las extrañas cortinas rosas. Tras descubrir que no hay cámara, y por lo tanto, afirmar una vez más que existe gente muy hortera, iría al aeropuerto y viajaría a Etiopía. Concretamente, a la región de Afar, donde tiempo atrás se crio, creció y, probablemente, reprodujo la popularizada Lucy y sus compañeros de especie (Australopithecus afarensis vivió hace 3-4 millones de años). Y algo similar debieron pensar los descubridores de la mandíbula de 2,8 millones de años que ha aparecido recientemente en las noticias. Pues, no sólo vivió allí la dama del Plioceno, sino pocos centenares de miles de años después se pasearían por ahí algunos de los primeros individuos que acuchillaban la carroña con filos de piedra. Pues allí también se han encontrado las herramientas fabricadas más antiguas conocidas (2,6 millones de años), que según la concepción clásica de la evolución humana, debemos atribuir a un nuevo género: el género Homo. ¿Y por qué se le asigna a un nuevo género y no a uno que ya estaba ahí? En primer lugar, porque históricamente se ha considerado que sólo el hombre puede ser inventor, y no un mono del sur (lo que significa Australopithecus) Y en segundo lugar, porque estudios posteriores aseguran que los A. afarensis, como la mayoría de su género, no tenían la capacidad de oponer el pulgar, que entre otras características, es necesario para fabricar útiles. 

En resumen, que la región de Afar es el lugar ideal para encontrar la transición de Australopithecus a Homo tal como los entendemos actualmente. Pues como si se tratase de una reacción química, en esta porción de Etiopía se encuentran los reactivos-ancestros (Australopithecus) y los productos-descendientes (Homo primitivos). Ahora lo que faltaría encontrar son las flechas que los relacionasen. Una de estas flechas, así lo deben pensar los descubridores, es la mandíbula recientemente publicada, que han bautizado como LD 350-1. Esta consiste sólo en la rama mandibular izquierda, y siete raíces dentales (canino, premolares y molares). A pesar de su pequeño tamaño, han encontrado varios (y muchos) atributos presentes en la mandíbula ¡Y menuda sorpresa! Algunos son propias de Homo y otras de Australopithecus. Respecto a las medidas dentales, la mayoría de atributos caen fuera del rango de variación de los A. afarensis (curiosamente, no comentan si también caen, o no en el rango de variación del género Homo…). Por lo tanto, si sumamos atributos Homo, más medidas dentales que caen fuera de rangos de variación de A. afarensis, los investigadores lo tienen claro: ¡el primer Homo del registro fósil!

Aun así hay que ser cautos. Es cierto que, según el modelo gradualista establecido (donde las variaciones se van acumulando poco a poco hasta cambiar de especie y género), uno debe esperar que un primer Homo debe tener rasgos intermedios. De hecho, esta es la razón por la que algunas personas presentarían rasgos típicos en Neandertales, y no me refiero a dejarse las uñas largas y gritar por los rellanos. Aun así, en paleonantropología hay que contextualizar. 

Lo que se ha descubierto es un cacho de cuerpo del que un día fue un individuo entero, con su cráneo, su torso y sus apéndices. Y por lo tanto, sólo se ha podido analizar (muy correctamente) un trozo muy concreto. Vaya, que se ha hecho una metonimia de la parte por el todo flagrante. Algo que no es criticable (¡Hay que analizar lo que se encuentra!), pero que tenemos que leer con precaución. Además, cabe decir que el número de fósiles catalogados como Australopithecus y Homo primitivos no es precisamente abundante, y por lo tanto, aquello que nos parece característico de un género, no podría ser más que un “engaño”. Si a todo esto, le añadimos que hay paleontólogos que interpretan el registro fósil y los modelos evolutivos de diferente manera a la gradualista (saltacionismo, por ejemplo), eso de establecer el primer Homo, sea cual sea la evidencia, se pone complicado ¿verdad?

Así, que os propongo una cosa. Olvidémonos de discutir acerca de los primeros “algo” y darles esa importancia mediática. Diría más, dejémoslos de querer encontrarlo. La única evidencia es que un cacho de mandíbula astillada con siete raíces negras perteneció hace 2,8 millones de años a un individuo que se paseaba por Afar, con un paisaje algo distinto al que hoy conocemos. Junto a la mandíbula se encontró fauna que habita (o habitaría) actualmente praderas húmedas. Cabe mencionar que, como ahora, se estaba produciendo un período de calentamiento global, especialmente acusado y seco en la región debido a la elevación del Rift (sistema montañoso producido por una fractura que divide el cuerno de África del resto). Por lo tanto, los animales se esas épocas (incluidos nuestros ancestros) cada vez estaban más adaptados a ambientes secos. De esto pueden dar fe la mayoría de fósiles de nuestro linaje encontrados en la región, ya sean catalogados como Australopithecus o como Homo. Siendo, LD 350-1 pues eso. Otra muestra de ello. Otra bonita evidencia de la evolución humana y del ambiente, eternamente cambiante, que ya lo decía Heráclito.

 

Escrito por Daniel Fuentes Sánchez

Graduado en Biomedicina (UAB) y Masterando en Evolución Humana (UBU)

Recursos educativos del National Center for Biotechnology Information

El sitio web del National Center for Biotechnology Information (NCBI) contiene todas las bases de datos de este organismo (artículos de investigación, genes, proteínas, fármacos, ADN, ARN, taxonomía y software), como todos los estudiantes de biomedicina, biotecnología o carreras afines saben.

Sin embargo, además de esta función principal, este sitio web también contiene una página dedicada a la educación: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/education/

Página de recursos educativos del NCBI.

 Esta sección contiene materiales para aprender a utilizar la web del NCBI y todos sus recursos. Además, alberga un conjunto de tutoriales con ejercicios para aprender a buscar e interpretar difirentes tipos de información, tres herramientas que se pueden utilizar en proyectos de bioinformática dentro de una clase (Amino Acid Explorer, Ebot y PSSM viewer), y una serie de mini-cursos para investigadores, bibliotecarios, o para especializarse en la búsqueda de una determinada información (como proteínas o fármacos). Estos cursos están acompañados de ejercicios que permiten poner en práctica lo aprendido.

Conocer la información existente en un campo de investigación es la base necesaria para empezar a investigar en ese campo. Saber cómo utilizar esa información es imprescindible para un investigador, y práctico para un estudiante. La función de estos recursos del NCBI es facilitar el uso de esta web, imprescindible para la investigación biomédica actual, a estudiantes, profesores, investigadores y bibliotecarios. Es un buen recurso para todos nosotros.

Escrito por Irene Sánchez Brualla

Controlar el transporte de orgánulos en el interior de una célula mediante luz azul

Eso es lo que ha conseguido un equipo de investigadores liderados por el doctor Lukas Kapitein, de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Utrecht (Países Bajos). El desarrollo de esta técnica abre muchas posibilidades para la investigación básica, y quizás en un futuro también llegue a tener aplicaciones médicas. El descubrimiento ha sido publicado en la versión online de la revista Nature hace dos semanas.

Las proteínas motoras asociadas al citoesqueleto (quinesinas, dineínas y miosinas, en las células animales) son las responsables de posicionar a algunos orgánulos subcelulares -por ejemplo, a las mitocondrias, o a endosomas del aparato de Golgi- dentro de una célula. Algunas funciones de la célula requieren que los orgánulos estén "en su sitio" para que la célula pueda realizarlas correctamente, como la señalización intercelular (liberación de moléculas o recepción de señales enviadas por otras células), la polarización celular (un ejemplo de polarización es la estructura de las neuronas, con dendritas especializadas en recibir señales y axones especializados en transmitirlas) o el crecimiento y la migración celular (extensión de filopodios). Sin embargo, aunque se sabe que la posición es importante para la función de los orgánulas, esta conexión no se ha descrito todavía en detalle para muchos orgánulos, dado que hasta ahora no había ningún método que permitiese controlar de manera precisa el movimiento de estos en el citoplasma celular. El objetivo del equipo de Kapitein era el desarrollo de una técnica que permitiese precisamente eso.

En primer lugar, quisieron comprobar si eran capaces de activar mediante luz azul una unión selectiva de ciertos orgánulos a ciertas proteínas motoras que permaneciese aunque estas proteínas se pusieran en movimiento. Para ello, decidieron centrarse en utilizar luz azul para conseguir que peroxisomas se uniesen a quinesinas en células COS-7 de mono. Eligieron esta línea celular porque estos orgánulos suelen no moverse de la región perinuclear, y así podrían observar fácilmente los movimientos que ellos indujeran.

Marcaron los peroxisomas con una proteína quimérica PEX-LOV formada por el dominio PEX3 característico de peroxisomas, y un dominio fotosensible LOV, que encierra un péptido pequeño. Al iluminar las células con luz azul, el dominio LOV haría un cambio conformacional que expondría el péptido, el cual se uniría a un dominio PDZ modificado (ePDZb1) que habría sido fusionado junto con GFP al extremo de unión a la carga de la quinesina-3 (esquema del constructo en la Figura 1).

Figura 1. Esquema del constructo utilizado para conseguir que la irradiación con luz azul provoque el cambio conformacional que exponga el péptido unido a LOV, que se une con gran afinidad a ePDZb1. Esto hace que los peroxisomas se unan a las quinesinas y sean transportados hacia la periferia.

Al co-expresar los dos constructos e iluminar con luz azul, observaron que los peroxisomas se desplazaban hacia la periferia de la célula. Comprobaron que podían conseguir el efecto contrario, que los peroxisomas se concentraran en torno al núcleo, si utilizaban un constructo similar para unir los peroxisomas a dineínas (puede verse en el Vídeo 1). También observaron que este transporte de los peroxisomas no afectó a la posición de las mitocondrias u otros orgánulos.



Vídeo 1. Redistribución de peroxisomas acoplados a dineínas inducida por luz azul. Fuente: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14128.html#videos (consultado el 25/01/2015)

Para asegurarse de que la técnica podría permitir situar un orgánulo en el lugar preciso con un grado de control espaciotemporal suficiente, los investigadores comprobaron si el reclutamiento de proteínas motoras era reversible (para poder interrumpirlo cuando el orgánulo esté en la posición requerida) y si podía estar restringido a una sola parte de la célula (para activar el transporte de parte de los orgánulos, sin necesidad de mover los peroxisomas de toda la célula). Para ello, en primer lugar, sometieron a las células a tres pulsos de luz azul, interrumpidos por 7 minutos sin irradiación de luz. El Vídeo 2 muestra el resultado: los peroxisomas se desplazaron hacia la periferia durante los pulsos de luz y permanecieron inmóviles durante los periodos sin luz. Este resultado indica que la unión de los peroxisomas a las quinesinas es reversible, y se interrumpe casi instantáneamente al apagar la luz.


Vídeo 2. La activación del transporte de peroxisomas asociado a microtúbulos mediante luz es reversible. Fuente: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14128.html#videos (consultado el 25/01/2015)

Para comprobar si el transporte de peroxisomas podía ser inducido sólo localmente y no en toda la célula a la vez, los investigadores iluminaron cuatro regiones diferentes en la misma célula. El Vídeo 3 muestra el resultado de este experimento: los peroxisomas de las regiones iluminadas se desplazaron rápidamente hasta alcanzar una zona no iluminada, a partir de entonces permanecieron quietos. Los peroxisomas de regiones no iluminadas no se movieron durante el experimento.


Vídeo 3. La activación del transporte de peroxisomas asociado a microtúbulos mediante luz puede ser local si se restringe la irradiación lumínica a ciertas áreas de la célula. Fuente: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14128.html#videos (consultado el 25/01/2015)

Después de estas comprobaciones, los investigadores comprobaron si eran capaces de conseguir los mismos resultados utilizando el transporte de endosomas de reciclaje que presentasen la proteína RAB11. Observaron que podían estimular el transporte igual que con los peroxisomas (Vídeo 4).


Vídeo 4. Transporte de endosomas de reciclaje asociados a quinesinas inducido mediante luz azul. Fuente: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14128.html#videos (consultado el 25/01/2015)

Los investigadores también comprobaron que, además de facilitarlo, podían inhibir el transporte de endosomas. Para ello, idearon un constructo diferente: un endosoma previamente unido a una quinesina, con lo cual estaría dirigiéndose hacia la periferia, y con un constructo PEX-LOV que al ser iluminado se uniría a una proteína ePDZ-GFP, unida a la región de carga de las cadenas de una miosina (Figura 2). Con este constructo comprobaron que en las células transfectadas el tráfico de endosomas hacia la membrana se veía interrumpido localmente al irradiar la célula con luz azul (Vídeo 5).

Figura 2. Esquema del constructo utilizado para conseguir que la irradiación con luz azul provoque que los endosomas transportados por quinesinas peroxisomas se unan a la miosina e interrumpan su transporte.

Vídeo 5. Interrupción del transporte de endosomas de reciclaje mediante el reclutamiento de miosina-Vb inducida por la luz. Fuente: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14128.html#videos (consultado el 25/01/2015)

Las células COS-7 son una línea celular similar a los fibroblastos que proviene del riñón del mono, inmortalizadas mediante la inoculación de un virus. Para comprobar si sus hallazgos eran transponibles a la biología de una célula más compleja y delicada sin afectar a su funcionamiento normal, los autores empezaron a experimentar con su técnica en cultivos primarios de neuronas hipocampales de rata.


Comprobaron que al inducir el acoplamiento de peroxisomas a cadenas de miosina-Vb irradiando células que coexpresaban PEX-LOV y la proteína de fusión miosina-Vb-GFP-ePDZb1 (descrita en la Figura 2), conseguían estimular el transporte de los peroxisomas hacia las espinas dendríticas (Vídeo 6).


Vídeo 6. El reclutamiento de miosina-Vb mediante luz dirige a los peroxisomas hacia las espinas dendríticas. Fuente: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14128.html#videos (consultado el 25/01/2015)

Las vesículas RAB11 están relacionadas con el crecimiento axonal, pero hasta ahora no se había comprobado la función local que tenían en el cono de crecimiento. Utilizando los constructos descritos en la Figura 3, consiguieron grabar un efecto espectacular: la estimulación del transporte axonal mediado por quinesinas estimula el crecimiento axónico, mientras que la estimulación del transporte mediado por dineínas inhibe el crecimiento e incluso hace que el axón se retraiga. Estos dos resultados aparecen en el Vídeo 7.

Figura 3. Esquema de los constructos utilizados para conseguir que la irradiación con luz azul estimule el transporte de los endosomas de reciclaje hacia el extremo + de los microtúbulos, es decir, hacia la periferia celular (hacia el cono de crecimiento axónico en este caso), o bien para que esta irradiación estimule el transporte hacia el polo negativo, es decir, hacia el interior celular, lejos del cono de crecimiento axónico. en las células que tienen la proteína quimérica PDZ-GFP unida a quinesinas, se consigue el primer efecto y una estimulación del crecimiento axonal, y en las que contienen esta proteína unida a dineínas, el segundo efecto y una reducción e incluso retracción del cono de crecimientp axónico.

Vídeo 7. La estimulación del transporte axonal mediado por quinesinas estimula el crecimiento axónico. La estimulación del transporte mediado por dineínas retrae el axón. Fuente: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14128.html#videos (consultado el 25/01/2015)

Finalmente, los autores quisieron investigar el transporte de mitocondrias. Antes de este trabajo, se había propuesto que la proteína sintafilina inhibe el transporte mitocondrial mediante dos interacciones: en primer lugar, uniéndose directamente a las mitocondrias y a los microtúbulos, "anclando" a estos orgánulos, y en segundo lugar, mediante una inactivación indirecta con las quinesinas. Pero hasta este momento, no se había podido discernir si para que sea posible el transporte de las mitocondrias es necesario eliminar ambas interacciones, sólo una, o ninguna de ellas.

La hipótesis de los autores fue que el reclutamiento de más quinesinas sería suficiente para retomar el transporte mitocondrial. Para comprobarlo, activaron mediante luz azul el reclutamiento de quinesinas-GFP-ePDZb1 a mitocondrias axonales marcadas con TOM-LOV (todos los constructos mitocondriales están descritos en la figura 4). Comprobaron que el reclutamiento de más proteínas motoras era efectivamente suficiente para que el transporte de las mitocondrias volviera a ser posible (Vídeo 8). Por el contrario, la unión de sintafilina (figura 4) a mitocondrias marcadas con TOM-LOV mediante luz azul también se demostró suficiente para anclar mitocondrias en movimiento, independientemente de la dirección en la que se movieran (Vídeo 9). Estos resultados demuestran que el transporte o el anclaje de las mitocondrias no dependen de la activación de la maquinaria de transporte o de las proteínas de anclaje, sino de un equilibrio dinámico entre las dos fuerzas.

Figura 4. Esquema de los constructos para la unión de las mitocondrias a las quinesinas y para la unión de las mitocondrias a las sintafilinas, ambas mediadas por la irradiación de luz azul. Debajo, esquema del resultado de la inducción de ambas funciones

Vídeo 8. Activación reversible del transporte anterógrado de mitocondrias axonales mediante el reclutamiento de quinesinas inducido por luz azul. Fuente: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14128.html#videos (consultado el 25/01/2015)


Vídeo 9. Anclaje reversible de mitocondrias axonales mediante el reclutamiento de sintafilina inducido por luz azul. Fuente: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14128.html#videos (consultado el 25/01/2015)

Este artículo presenta una técnica que permite un grado de control sobre el transporte intracelular al que no nos habíamos aproximado hasta ahora, y probablemente será una herramienta valiosa en el estudio de la biología molecular de la célula, especialmente en las interacciones de los orgánulos con su entorno.

Escrito por Irene Sánchez Brualla

Referencias:

van Bergeijk P., Adrian M, Hoogenraad CC and Kapitein LC. Optogenetic control of organelle transport and positioning. Nature [Internet]. 2015 [cited 2015 Jan 24]. doi:10.1038/nature14128 [Epub ahead of print]

Medicina regenerativa para reparar infartos

El 6 de noviembre un equipo internacional compuesto por investigadores del Centro de Medicina Regenerativa (CMRB), el Hospital Clínic de Barcelona, el Salk Institute de California y de otros centros estadounidenses, italianos, franceses y alemanes, publicó en Cell un artículo acerca de un método que han desarrollado para regenerar un corazón de mamífero después de un infarto.

Los mamíferos no pueden regenerar sus cardiomiocitos (células musculares del corazón) después de un infarto, sin embargo, otros animales sí. Hasta ahora, no estaba claro si esto se debía a: 1) la pérdida evolutiva de los mecanismos regenerativos, o a que 2) esos mecanismos seguían presentes, y simplemente existía una incapacidad para activarlos, posiblemente debido a diferencias epigenéticas entre especies.

Estos científicos investigaron los mecanismos necesarios para la regeneración cardiaca en el pez cebra adulto. Comprobaron que para que el proceso regenerativo se lleve a cabo en esta especie, es necesario que tras el infarto se reduza la transcripción de los microRNAs miR-99/100 y Let-7a/c en los cardiomiocitos, lo cual tiene como consecuencia que aumente la expresión de sus proteínas diana: smarca5 y Fntβ. Esto permite a los cardiomiocitos desdiferenciarse y realizar la división celular, generando nuevo tejido. Este proceso es el que permite la regeneración.

A continuación, comprobaron que los microRNAs mencionados estaban conservados en los cardiomiocitos de ratón y humanos (y sus niveles eran tan altos que conseguían bloquear por completo la expresión de SMARCA5 y Fntβ). Pero ese cambio en la expresión génica de estos microRNAs que se producía en el corazón del pez cebra tras un infarto, y que permitiría la regeneración, no sucedía en los cardiomiocitos murinos y humanos.

Su pregunta entonces fue: si existen estos mecanismos en los mamíferos, ¿sería posible activarlos de alguna manera?

Para comprobarlo, administraron en cardiomiocitos de ratón anti-microRNAs para los microRNAs miR-99/100 y Let-7a/c, mediante virus adenoasociados (AAV). Los anti-microRNAs son microRNAs que tienen la secuencia complementaria al microRNA diana, en este caso miR-99/100 y Let-7a/c, y al entrar en contacto con este se unen a él, impidiendo su interacción con otras moléculas.

Figura 1. Esquema de un anti-microRNA unido a su microRNA diana. Fuente: Wikipedia: Anti-miRNA oligonucleotides.

Siete días después de la infección, comprobaron que había habido cambion en la expresión génica. La misma transfección en cultivos organotípicos de secciones de corazón murino tuvo resultados semejantes.

Finalmente, dado que los resultados previos eran prometedores, transfectaron un corazón de ratón adulto después de un infarto, in vivo. Después de este tratamiento, comprobaron que los ratones transfectados conseguían un funcionamiento del corazón significativamente mejor que los que se recuperaron sin tratamiento. Comprobaron que este mejor funcionamiento se debía a un aumento en la regeneración del tejido cardiaco en los ratones transfectados, y que esta estaba relacionada con una mayor expresión de SMARCA5 y Fntβ, además de otros marcadores de desdiferenciación celular.

Es decir, la inyección de los anti-microRNAs in vivo había conseguido que los cardiomiocitos de ratón pudieran desdiferenciarse y dividirse, como los del pez cebra, para regenerar el tejido cardiaco infartado.

Figura 2. Esquema de la regulación génica en pez cebra y en mamíferos, y del efecto que tiene sobre ella la terapia propuesta en este artículo.

Estudios anteriores a este habían comprobado que al aplicar ciertas sustancias a los cardiomiocitos de mamífero, estos podían desdiferenciarse y regenerar parte del tejido infartado en cierta medida, pero nunca antes se había conseguido el grado de regeneración in vivo que se ha demostrado en este estudio.

Juan Carlos Izpisúa, el coordinador de este proyecto, es un bioquímico y farmacéutico español. En enero de 2014 apareció en los medios por su decisión de abandonar el Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB), del que era director. Según la Generalitat de Cataluña y el Ministerio de Economía, decidieron retirarle su apoyo a Izpisúa porque consideraban que su presencia en el CMRB era "escasa" dado que habitualmente pasaba más tiempo en el Instituto Salk de California, en el que también trabaja, y porque las patentes derivadas de su investigación en el CMRB "no pertenecían al instituto de Barcelona, sino al Salk u otros organismos". Sin embargo, a esto, Izpisúa contestó que "el Salk ha tenido que hacer todo el trabajo de administración y pagar por la gestión y la solicitud de las patentes, y aún así las comparte con el CMRB en proporción a la contribución científica de cada centro".

La Generalitat y el Ministerio de Economía esgrimieron otros argumentos para justificar la marcha de Izpisúa, como un posible cambio en la financiación del centro, la necesidad de llevar las investigaciones "al manejo clínico", o una petición de "diversificar los proyectos" para que el científico no acumulase tantos (en el momento de irse, era investigador principal de 18 de los 21 proyectos que estaban en marcha en el centro). Según estas instituciones, la razón de la marcha de Izpisúa fue su desacuerdo con estas medidas, así como los motivos antes mencionados.

Todavía no queda del todo claro por qué se marchó Juan Carlos Izpisúa. En este proyecto todavía ha colaborado el CMRB, pero es posible que pronto la ciencia española deje de intervenir en sus investigaciones. Esto sí que está claro que supone una pérdida para nosotros.

Referencias:

Aguirre A, Montserrat N, Zacchigna S, Nivet E, Hishida T, Krause MN, Kurian L, Ocampo A, Vazquez-Ferrer E, Rodriguez-Esteban C, Kumar S, Moresco JJ, Yates JR, Campistol JM, Sancho-Martinez I, Giacca M, Izpisua JC. In vivo activation of a conserved microRNA program induces mammalian heart regeneration. Cell Stem Cell [Internet]; 15(5):589-604.

http://sociedad.elpais.com/sociedad/2014/01/15/actualidad/1389822051_714583.html (consultado el 30/11/2014)

http://www.elmundo.es/salud/2014/01/16/52d7979d22601de15a8b456b.html (consultado el 30/11/2014) 


Escrito por Irene Sánchez Brualla

Mobilidad exterior...

… o algo así se inventaron los políticos para no reconocer que están tomando las decisiones equivocadas. Para no reconocer en voz alta que nos están fallando. Para intentar esconder que nosotros, futuros investigadores y generadores de conocimiento, preferimos dejarlo todo atrás para empezar de cero en un nuevo país donde sí invierten en ti y en ciencia, y donde aprovechan para exprimir todo lo que tú te has matado en aprender todos estos años y hacer algo útil con ello. 

Mobilidad exterior. U oportunidades. De eso quiero hablar hoy. Porque están ahí, al alcance de tu mano. Solo hay que saber dónde buscar. O conocer a alguien que lo sepa. Hoy me gustaría ofreceros un par, para los que no las conozcáis ya.

Dreams of Travel. Fotografía: martinak15. Fuente: http://tinyurl.com/lczvehl

En primer lugar, un consejo para los que aún no habéis llegado al último año de carrera: aprovechad los veranos para salir. Y con salir me refiero del país. Seguro que ya conocéis AECS, un mes de “intercambio” que se convierte básicamente en turisteo, pero que como experiencia es inolvidable. Para los que un mes os parece poco ya conocéis el programa Erasmus. Pero hay un punto intermedio. El programa “Amgen Scholars” dura aproximadamente 2 meses en verano (las fechas varían con el país) y ofrece la posibilidad de irte a una de las mejores universidades del mundo para hacer investigación en prácticamente cualquier campo. No dudéis en aplicar, quizá descubráis vuestro campo y los contactos que hagáis allí pueden valeros las puertas a un Master o un Doctorado. Aquí os dejo la página web para que le echéis un vistazo: http://www.amgenscholars.com/

Para los que estáis ya en el último año (enhorabuena por ello, ¡dadle caña!), si queréis hacer un máster en el extranjero, tenéis que controlar todas las deadlines. Muchas universidades ya tienen las convocatorias abiertas, y algunas cierran en Diciembre. Cada universidad tiene sus peculiaridades, pero más o menos todas os van a pedir CV (dos páginas máx.), una carta de motivación (es el filtro principal, así que ponedle tiempo y haceros brillar), un par de cartas de recomendación (de labs o profes con los que hayáis trabajado) y un certificado de inglés (CAE, IELTS, TOEFL…). ¡Invertid el tiempo necesario, pero no lo dejéis para el último minuto! ¡Y que el papeleo no pueda con vosotros!

A modo más específico, puedo dejaros un par de enlaces más dirigidos a la Neurociencia y a Alemania, que es dónde yo he terminado. En este enlace hay un listado de las Graduate Schools que ofrecen programas de Master en Neurociencias ( http://www.neuroschools-germany.com/ ). Y en este otro el de la universidad en la que terminé ( http://www.gsn.uni-muenchen.de/apply/index.html ).

¡Espero que os sea útil! Cualquier pregunta así más específica, no dudéis en dejar un comentario o en enviar un mail (o.pavon.5ht@gmail.com).

Oriol Pavón