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Matar por ADN: Un dispositivo depredador en la bacteria del cólera

El laboratorio de Melanie Blokesch en la EPFL ha descubierto cómo V. cholerae utiliza un dispositivo depredador asesino para competir con las bacterias que la rodean y robar su ADN

El cólera es causado cuando la bacteria Vibrio cholerae infecta el intestino delgado. La enfermedad se caracteriza por diarrea acuosa aguda que resulta en la deshidratación grave. Los científicos de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) han demostrado ahora que V. cholerae utiliza una pequeña lanza para apuñalar y matar a las bacterias vecinas —incluso de su propia especie— y luego robar su ADN. Este mecanismo, conocido como «transferencia horizontal de genes», permite que la bacteria del cólera sea más virulenta mediante la absorción de los rasgos de su presa. El estudio se publica en Science.

El laboratorio de Melanie Blokesch en la EPFL ha descubierto cómo V. cholerae utiliza un dispositivo depredador asesino para competir con las bacterias que la rodean y robar su ADN. Este dispositivo de asesinato molecular es una lanza actada por un resorte que está disparando constantemente. Este arma se llama «sistema de secreción de tipo VI» (T6SS) y se sabe que existe en muchos tipos de bacterias. Cuando V. cholerae se acerca a otras bacterias, la lanza perfora un agujero en ellas, lo que les mata y libera su material genético, que la depredadora ingresa en sí misma.

Matar a los vecinos y robar genes

Este comportamiento depredador de matar con lanza es provocado por el entorno de la bacteria. En la naturaleza, la bacteria del cólera vive en el agua, como el mar, donde se une a pequeños crustáceos planctónicos. Allí se alimenta de la componente principal de sus conchas: un polímero de azúcar llamada quitina. Cuando está disponible la quitina, V. cholerae entra en un modo de supervivencia agresiva llamada «competencia natural». Cuando está en este modo, V. cholerae ataca a sus bacterias vecinas con su lanza; incluso si son de la misma especie.

Melanie Blokesch se propuso explorar cómo V. cholerae utiliza este comportamiento para competir por la supervivencia en la naturaleza. Su laboratorio probó diferentes cepas de la bacteria de todo el mundo, la mayoría de las cuales han estado implicadas en la séptima pandemia de cólera, que comenzó en Indonesia en la década de los 60, se extendió rápidamente a Asia, Europa y América Latina, y sigue afectando a las poblaciones actuales.

Los investigadores cultivaron estas bacterias en superficies de quitina, simulando su hábitat natural en los crustáceos. Lo que encontraron fue que la pequeña lanza no es sólo parte del sistema de supervivencia natural de la V. cholerae, sino que también contribuye a la transferencia de genes que podrían hacer a la bacteria más resistente a las amenazas, incluso a los antibióticos. Luego, los investigadores utilizaron técnicas genéticas y bioimagen para identificar, en tiempo real, qué mecanismos están involucrados en este evento, que se llama «transferencia horizontal de genes».

«Utilizando este modo de adquisición de ADN, una sola célula V. cholerae puede absorber fragmentos que contienen más de 40 genes de otra bacteria», dice Melanie Blokesch. «Eso es una enorme cantidad de nueva información genética». Este fenómeno se conoce como transferencia de genes «horizontal», en oposición al transpaso convencional «vertical» de genes de padres a hijos.

La importancia de este estudio radica en el hecho de que la transferencia génica horizontal es un fenómeno generalizado en las bacterias, y contribuye a la dispersión de los factores de virulencia y resistencia a los antibióticos. Además, la activación por medio de la quitina del dispositivo de lanza para matar hace más probable que la bacteria se vuelva más peligrosa para los pacientes cuando la ingieren, ya que esta lanza molecular también puede matar las bacterias de protección del intestino humano.

Los investigadores ahora están ampliando su investigación sobre la interacción entre la producción inducida por la quitina de la lanza y la transferencia horizontal de genes. «Mediante el estudio de esta interacción, podemos comenzar a comprender mejor las fuerzas evolutivas que dan forma a los patógenos humanos, y tal vez también la transmisión de la enfermedad del cólera», dice Blokesch.

 

 

Referencia

Borgeaud S, Metzger LC, Scrignari T, Blokesch M. The type VI secretion system of V. cholerae fosters horizontal gene transfer. Science, 02 de enero 2015

Fuente: Eurekalert. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Investigadores confirman que ciertas células presentan una respuesta inmune al VIH

Son personas expuestas a contagiarse y que no se infectan. Han conseguido develar el proceso del organismo para defenderse. Podría ser fundamental para desarrollar una vacuna contra el VIH

En el mundo hay personas que están muy expuestas a contagiarse con VIH (virus de inmunodeficiencia humana), por estar en contacto directo con personas portadoras, y aún así no llegan a infectarse.

«La exposición al VIH ha inducido esta respuesta de su sistema inmunológico», ha explicado a RTVE.es el coordinador de la investigación, del laboratorio de Retrovirología de la Fundación IrsiCaixa, Christian Brander, quien explica que el organismo responde contra el virus generando anticuerpos.

Un equipo de esta fundación ha publicado en la revista The Journal of Infectious Diseases los resultados de una investigación llevada a cabo con una selección de personas «con riesgos reales para infectarse» de VIH para conocer cómo reaccionan las células ante la infección del virus. El proceso que han descubierto puede ser fundamental para desarrollar una vacuna contra el virus.

Estudio de población con alto riesgo

Para realizar el estudio, identificaron personas que interactuaban en grupos de alto riesgo, ya que hay personas infectadas. «Particularmente hombres que tienen mucho sexo con hombres y con una frecuencia más alta que el promedio de la población heterosexual», ha contado Brander.

Para localizar a unas 10-15 personas con mayor riesgo, el laboratorio de IrsiCaixa buscó entre 250 personas con riesgos reales para infectarse de VIH con la ayuda de organizaciones.

Así obtuvieron muestras de sangre de ocho personas para poder investigar la respuesta de sus células al virus.

El equipo halló que sus células T, un tipo de glóbulo blanco que forma parte del sistema inmunitario y ayudan a proteger el cuerpo de infecciones, eran las que respondían ante el VIH, como ha señalado Christian Brander.

El investigador ha apuntado que en la prueba de laboratorio las células T produjeron un tipo de proteína llamada citocina. «Una célula puede producir diferentes citocinas [existen cientos], nosotros nos hemos salido de los análisis tradicionales, que examinaban menos proteínas y hemos ampliado la búsqueda a unas 20», ha manifestado.

Avances del nuevo estudio

Para Brander, no existe duda sobre la importacia de investigar a personas inmunes para poder desarrollar una vacuna preventiva. El debate residía en la posibilidad de detectar si existían esas personas.

«Hace casi 20 años que se publicó el primer artículo donde se describía esta respuesta inmunitaria en prostitutas de Nairobi», ha indicado el investigador, quien ha subrayado que los análisis anteriores solo examinaban «donde se busca tradicionalmente».

El equipo de IrsiCaixa ha empleado una herramienta, una máquina citometría, para poder hacer una búsqueda más amplia y precisa dentro de las células para poder caracterizar la respuesta al VIH.

 

 

«Es como si tienes una bolsa llena de pelotas de diferentes colores. Si te pones unas gafas que solo te permiten ver el color verde, solo verás pelotas de color verde. Con unas gafas que ven todos los colores verás todas las bolas», ha puesto Brander como ejemplo.

El científico ha concluido que las técnicas que han empleado en esta investigación serán útiles para estudiar otros patógenos. Asimismo, podría contribuir a desarrollar una vacuna efectiva del VIH, ya que su equipo forma parte del proyecto HIVACAT, que trabaja en este sentido.

Fuente: RTVE. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Clonación: la mejor vía para obtener células madre para uso en humanos

Un análisis que compara varias técnicas muestra la superioridad de este método

Desde el escandaloso engaño del científico surcoreano Woo Suk Hwang, quien en 2004 anunció a bombo y platillo haber clonado embriones humanos, la técnica de la transferencia nuclear, comunmente conocida como clonación terapéutica, había quedado relegada tanto por la comunidad científica como por el público en general. Sin embargo, casi 10 años después, Shoukhrat Mitalipov, investigador de origen ruso que trabaja en la Universidad de Oregón (EEUU), arrojaba la demostración definitiva de que era posible obtener células madre embrionarias humanas a partir de una célula adulta mediante este proceso. Ahora, un año después de este logro, el mismo grupo anuncia nuevos datos que demuestran que ésta es la mejor técnica para obtener células que vayan a ser utilizadas con fines médicos.

Un grupo de células madre obtenidas a través de la técnica de la transferencia nuclear. UNIVERSIDAD DE OREGÓN

Lo que muchos grupos de investigación pretenden es reprogramar células adultas para que su reloj biológico dé marcha atrás y su estadio sea similar al que tienen las células madre de los embriones, pues éstas pueden llegar a convertirse en cualquier tipo de tejido. El objetivo es tener células o tejidos de repuesto para tratar enfermedades incurables hoy en día.

La técnica que hasta mayo de 2013 era la preferida por todos los científicos era la inventada en 2006 por el científico japonés Shinya Yamanaka y por la que compartió el premio Nobel de Medicina en 2012. El método nipón consiste en añadir cuatro factores o genes que reprograman el mecanismo celular de una célula adulta, como la de la piel, y la transforman en otra similar a las células madre embrionarias, denominadas células de pluripotencialidad inducida, más conocidas por sus siglas: iPS. Sin embargo, desde que esta técnica se presentara en sociedad han sido muchos los grupos científicos que han comparado las iPS con las células madre embrionarias y han visto que iguales iguales no son. Las de Yamanaka tienen en su ADN marcas de su pasado adulto y esto hace que muchos duden de su plasticidad y seguridad para fines terapéuticos, ya que estas marcas pueden generar problemas cuando las células se inserten en el cuerpo humano.

El pasado año, Mitalipov logró reprogramar células adultas con la técnica de la transferencia nuclear. Tomando el material genético de una célula adulta, como las de la piel, lo inserta en un óvulo al que se le ha quitado su ADN y mediante ciertos procesos químicos las células obtenidas son similares a las células madre embrionarias y comparten el genoma de las de la piel.

Con el estudio que ahora publica Nature, el equipo de Mitalipov ha dado un motivo más para inclinar la balanza hacia la técnica de la clonación. Este grupo ha comparado líneas celulares de tres orígenes distintos, algo que hasta ahora ningún científico había realizado ya que sólo el equipo de Mitalipov ha logrado la clonación con células humanas. Así, realizaron múltiples pruebas a cuatro líneas celulares obtenidas con transferencia nuclear, a siete de iPS y a dos de células madre embrionarias. Los resultados evidencian que las más similares a las embrionarias -las más plásticas de todas- son las fabricadas con la transferencia nuclear.

Por lo que han comprobado, las células iPS tienen más mutaciones en su ADN que las células del método de Mitalipov, aunque éstas no están exentas de presentar alguna variación en su genoma. Además de estos cambios, las de Yamanaka también tienen más marcas epigenéticas. Es como si entre los dos métodos de reprogramación, el de la transferencia nuclear lograra formatear la célula adulta de una manera más eficaz que el de Yamanaka borrando todo su pasado.

«Creemos que la diferencia es notable. El método de transferencia nuclear elimina fielmente la memoria de las células de la piel y las convierte en células madre embrionarias. El método de las iPS produce una célula con significativas diferencias y anomalías», afirma en un comunicado Mitalipov.

Nada de acuerdo con las conclusiones de Mitalipov se muestra Shinya Yamanaka quien reconoce a EL MUNDO que en este trabajo se han comparado pocas líneas celulares. «Estudios previos también vieron esas diferencias. Sin embargo, varios grupos, que posteriormente compararon un mayor número de líneas de células madre embrionarias y de iPS han demostrado que casi no encontraron diferencias significativas en la calidad entre las embrionarias y las iPS. Asimismo, es importante la utilización de un mayor número de clones en la comparación de las células procedentes de la transferencia nuclear y las células iPS».

Otro investigador ajeno a estos dos grupos tampoco comparte totalmente esta afirmación. Para Ángel Raya, director del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB), que existan más diferencias en las células iPS «era algo esperable porque el mismo Mitalipov ya había hecho pequeños análisis en sus publicaciones anteriores. Lo sorprendente es que en todos los análisis que se han hecho ahora las células obtenidas por transferencia nuclear están a mitad de camino entre las iPS y las células madre embrionarias. Es decir, no son tan idénticas a estas últimas como uno hubiera pensado, aunque es cierto que son más similares que las iPS».

Por otro lado, Raya adelanta que habrá que esperar a otros estudios donde se evalúe la funcionalidad de cada tipo celular. «Todavía no sabemos la consecuencia funcional de estas diferencias. Además, según otro dato de este trabajo, una de las líneas de iPS no presentaba ninguna mutación. Hoy en día se pueden hacer análisis del genoma para seleccionar aquellas líneas libres de mutaciones y así no habría este límite para su uso terapéutico».

Habrá que esperar a ver cómo evolucionan ambas técnicas. De hecho, tal y como explica Yamanaka, «nuestro grupo ha establecido un protocolo seguro para generar células iPS a partir de células adultas usando factores de reprogramación y vectores diferentes a los que han utilizado en este estudio [el que firma ahora Mitalipov]. También hemos establecido un método de evaluación de la calidad de las células iPS y un método para seleccionar el grado clínico de las diferentes líneas celulares de iPS. En Japón, un grupo de investigación en colaboración con un hospital comenzó la investigación clínica utilizando la tecnología de células iPS el año pasado, y espera llevar a cabo la terapia de reemplazo celular basada en células iPS a finales de este año en seis pacientes con degeneración macular relacionada con la edad».

Otro tema es la diferencia en el precio de estas terapias. «Mientras que el coste de la reprogramación de Yamanaka está en torno a los 15.000 euros, el de la transferencia nuclear además de esa cantidad hay que sumarle otros 250.000 euros porque requiere de un equipo muy sofisticado. Además, una limitación añadida de este procedimiento es que requiere de ovocitos de donantes«, apunta Raya.

De momento, el guante está lanzado, habrá que esperar a ver quién gana el duelo si el Nobel de Medicina, Shinya Yamanaka, o el investigador que trajo de nuevo los valores de honestidad y relevancia al campo de la transferencia nuclear.

 

 

Células madre para regenerar córneas

Quemaduras, accidentes con sustancias tóxicas, infecciones… Existen múltiples causas que pueden dañar la córnea, la capa más externa del ojo. Se estima que hay unos ocho millones de personas en todo el mundo con ceguera por un problema en esta parte del ojo. La terapia estándar es el trasplante del limbo, es decir, el epitelio de la córnea donde se generan células madre específicas que reparan constantemente esta zona ocular si el tejido está sano. En los últimos años, se intenta tomar sólo una pequeña parte del limbo (para no retirar mucho tejido del ojo sano o del ojo de un donante) y expandirla en el laboratorio para después trasplantarlo. Sin embargo, los resultados son muy variables. El problema es que al cultivar este tejido no hay forma de comprobar si hay muchas o pocas células madre, clave para el éxito del injerto. Dos trabajos publicados en Nature arrojan una promesa para en el futuro resolver y mejorar este tratamiento. En el primero, realizado por un equipo del Instituto del Ojo y el Oído de Massachusetts (EEUU), se identifica un marcador de células madre del limbo, denominado ABCB5, que es una proteína que está presente en su membrana celular. Este marcador visualiza si hay o no células y además detecta aquéllas más estables. «Este resultado nos hará mucho más fácil el restaurar la superficie de la córnea. Es un muy buen ejemplo de cómo se puede pasar rápidamente de la investigación básica a la aplicación traslacional», explica el principal investigador de este trabajo, Bruce Ksander. A este logro se une otro más que viene de la mano de científicos chinos que han fabricado en el laboratorio células madre del limbo. Lo han hecho a partir de células de la piel a las que han añadido un gen, denominado PAX6, que induce su transformación en células madre del limbo. Los dos trabajos han mostrado su éxito en animales, por lo que, de momento, «son líneas muy prometedoras, pero que no se pueden aplicar todavía en personas», afirma Óscar Gris, especialista en córnea del Instituto de Microcirugía Ocular (IMO). Existen otras líneas de trabajo, señala Gris, que intentan conseguir células madre distintas a las del limbo pero del propio paciente y trasplantarlas en el tejido dañado directamente. «Se piensa que una vez allí se diferenciarán en función del tejido donde se colocan».

Fuente: El Mundo. Aportado por Eduardo J. Carletti