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Los biólogos están cerca de reinventar el código genético de la vida

Los investigadores han hecho nuevos progresos en el camino hacia la reescritura completa del genoma de bacterias vivas. Cuando se disponga de un organismo recodificado así éste podría presentar una funcionalidad que no se ve en la naturaleza. También se podría hacer que las bacterias cultivadas en la industria farmacéutica, y en otras industrias, sean inmunes a los virus, ahorrando miles de millones de dólares en pérdidas que ocurren debido a la contaminación viral.

Estos investigadores, entre ellos George Church, han logrado este nuevo paso hacia los seres vivos «hechos a medida».

Por otra parte, afirman, la información genética alterada en un organismo no podría contaminar las células naturales fuera del laboratorio debido a las limitaciones puestas en el código, dicen los investigadores, por lo que esta creación no dejaría que los organismos manipulados genéticamente en el laboratorio contaminaran la vida silvestre.

Escherichia coli. Crédito: Chris Bickel / Ciencia (2016)

En el ADN de los organismos vivos, el mismo aminoácido puede ser codificado con múltiples codones: «palabras» dentro del ADN de tres letras de nucleótidos. Así que, basándose en un trabajo previo que demostró que era posible utilizar el equivalente genético de «buscar y reemplazar» en la bacteria Escherichia coli para sustituir un solo codón con otro alternativo, Nili Ostrov, Church y sus colegas exploraron la posibilidad de reemplazar múltiples codones en la totalidad de un genoma.

Los investigadores ensayaron la reducción de la cantidad de codones en el código de E. coli desde 64 a 57, explorando la manera de erradicar más de 60.000 juegos de siete codones diferentes.

Sustituyeron sistemáticamente todos los 62.214 casos de estos siete codones con otros diferentes. En los segmentos de E. coli recodificados que los investigadores ensamblaron y probaron, según los investigadores el 63% de todos los juegos con esos siete codones fueron reemplazados, y la mayoría de los genes afectados por estos cambios subyacentes en los aminoácidos puede expresarse normalmente.

A pesar de que no lograron un pleno funcionamiento de una bacteria Escherichia coli de 57 codones, los autores escriben que «aún no ha sido explorado un genoma funcional alterado a esta escala», escriben. Sus resultados proporcionan información decisiva sobre el siguiente paso en el campo de la reescritura del genoma: la creación de un organismo completamente recodificado.







Historia de Fuente: la publicación anterior se reproduce a partir de los materiales proporcionados por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia. Artículo de Referencia: N. Ostrov, M. Landon, M. Güell, G. Kuznetsov, J. Teramoto, N. Cervantes, M. Zhou, K. Singh, MG Napolitano, M. Moosburner, E. Shrock, BW Pruitt, N. Conway, DB Goodman, CL Gardner, G. Tyree, A. Gonzales, BL Wanner, JE Norville, MJ Lajoie, GM Church: Design, synthesis, and testing toward a 57-codon genome, 2016..; 353 (6301): 819 DOI: 10.1126/science.aaf3639.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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El estudio de los oxiuros, que comparten material genético con los humanos, ayudará a los astronautas

Durante mucho tiempo, los seres humanos han estado fascinados por el cosmos. Las pinturas rupestres antiguas demuestran que hemos estado pensando en el espacio durante gran parte de la historia de nuestra especie. La popularidad de las más recientes películas de ciencia ficción sugiere que la mente humana simplemente podría estar adaptándose al hostil medio ambiente que está «allí afuera»

Pero el cuerpo humano tiene sus problemas.

Cuando se reduce mucho la gravedad, como sucede en los vuelos espaciales, ya no utilizamos nuestros músculos para resistir el tirón usual de una masa planetaria y, si no realizan ejercicios adicionales, los astronautas pierden tanto hueso como músculo. Además, los estudios han demostrado que otras partes del cuerpo cambian en el espacio, como la curvatura de la columna vertebral, la cantidad de sangre que hay en el cuerpo y la visión.

Hasta el momento, los viajes prolongados hacia el espacio exterior pueden estar limitados por nuestras capacidades físicas. Sin embargo, un nuevo y pequeño astronauta podría ofrecer el tan necesario conocimiento de las diferentes maneras en las cuales se comporta nuestro cuerpo en la microgravedad: el noble oxiuro. Entre los oxiuros se encuentra la lombriz intestinal humana, que en este caso se trata de un parásito. En este experimento se utilizan otros oxiuros: la especie Caenorhabditis elegans, un nematodo rabdítido de la familia Rhabditidae que mide aproximadamente 1 mm de longitud y vive en ambientes templados. Ha sido un importante modelo de estudio para la biología, muy especialmente la genética del desarrollo.

Puede sonar como un golpe para el ego, pero los oxiuros de la especie Caenorhabditis elegans comparten una considerable cantidad de material genético con los seres humanos. Lo suficiente, de hecho, como para convertirse en candidatos para un nuevo estudio diseñado con el fin de determinar cómo afectan a los astronautas los medioambientes de baja gravedad.

Los oxiuros, al igual que las moscas de la fruta, con frecuencia se utilizan como modelos que representan organismos más grandes. Esto se debe a que su breve duración de vida permite a los científicos observar diversas generaciones de oxiuros en un corto período de tiempo, lo que permite obtener resultados más rápidos de los estudios. En una nueva investigación titulada “Alterations of C. elegans Muscle Fibers by Microgravity” (“Alteraciones de las fibras musculares de C. elegans provocadas por la microgravedad”, en idioma español), los miembros de la tripulación de la Estación Espacial Internacional (International Space Station o ISS, por su sigla en idioma inglés) harán crecer dos tandas de oxiuros: una en microgravedad y la otra en una centrífuga, lo que permitirá que los oxiuros experimenten una gravedad simulada.

La Agencia de Exploración Aeroespacial Japonesa (Japan Aerospace Exploration Agency, o JAXA, por su acrónimo en idioma inglés) encabeza la investigación.

“Los astronautas cultivarán múltiples generaciones de organismos; de modo que podemos examinarlos en diferentes estados de desarrollo”, dice Atsushi Higashitani, quien es el principal investigador del experimento, en la Universidad Tohoku, ubicada en Miyagi, Japón. “Nuestros estudios ayudarán a esclarecer cómo y por qué ocurren estos cambios en la salud bajo microgravedad y también permitirán determinar si las adaptaciones al espacio se transmiten de una generación de células a otra sin que se produzca un cambio en el ADN básico de un organismo”.

 

 

Los resultados obtenidos del experimento podrían tener impacto sobre más personas aparte de los astronautas del futuro. Entender los cambios moleculares que podrían producirse bajo microgravedad podría ayudar a los investigadores a desarrollar tratamientos destinados a contrarrestar los cambios físicos asociados con el envejecimiento y el reposo prolongado. En la Tierra, el oxiuro puede ser sorprendentemente importante para la población de edad avanzada y también para quienes padecen algún tipo de debilidad, así como para los astronautas que orbitan nuestro planeta.

Los oxiuros espaciales fueron lanzados el 14 de abril con rumbo a la Estación Espacial Internacional a bordo del cohete de SpaceX, en su sexta misión de reabastecimiento.

Fuente: NASA. Aportado por Eduardo J. Carletti

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La microgravedad acelera el envejecimiento

Los resultados de una simulación de una permanencia prolongada en el espacio exterior podrían aplicarse a la mejora de la respuesta inmunitaria de las personas mayores

Pese a que, para muchas personas, represente una experiencia atractiva, un viaje al espacio puede conllevar diferentes inconvenientes para el organismo. De hecho, tras meses en órbita, los astronautas se enfrentan a la posible aparición de osteoporosis, náuseas, pérdida de masa ósea y muscular, problemas de corazón y diabetes, entre otras alteraciones.

Ahora, un nuevo estudio publicado en la revista The FASEB Journal indica que los vuelos espaciales también pueden acelerar el proceso de envejecimiento del sistema inmunitario. En concreto, los investigadores constataron, mediante un experimento realizado en la Tierra con ratones que simulaba condiciones similares a las del espacio exterior, que los roedores padecían alteraciones en la producción de los linfocitos B (responsables de la producción de anticuerpos) en la médula ósea similares a las observadas en los mismos animales pero de edad avanzada.

«Este estudio pone de manifiesto que un modelo que simula el estado de microgravedad no solo podría ser utilizado para demostrar la eficacia de los medicamentos usados para mejorar la respuesta inmunitaria en los astronautas tras realizar un vuelo espacial, sino también en los individuos ancianos en la Tierra», afirmó Jean-Pol Frippiat, de la Universidad de Lorena en Vandoeuvre-lès-Nancy (Francia) y coautor del trabajo.

 

 

Frippiat y sus colaboradores utilizaron un modelo de descarga de las extremidades posteriores (Hindlimb Unloading, o HU, en inglés), que fue desarrollado para estudiar las consecuencias de la carga y descarga del peso esquelético durante una permanencia prolongada en el espacio. De esa manera, pudieron analizar parámetros como la estructura de los huesos y la frecuencia de producción de linfocitos B en la médula ósea en ratones jóvenes, de edad avanzada y HU, es decir, aquellos cuyas extremidades posteriores habían quedado sobreelevadas durante tres semanas. La comparación de los datos reveló que el grupo de múridos que había experimentado el estado de microgravedad mostró alteraciones muy parecidas a las observadas en los animales más ancianos.

El estudio muestra que el modelo HU puede ser utilizado para ahondar en el conocimiento de la relación entre el remodelado óseo y la producción de linfocitos B en los huesos. De esta manera, aseguran los responsables de la investigación, podrían desarrollarse compuestos que mejoren la respuesta inmunitaria tanto de los astronautas como de las personas mayores en la Tierra.

Fuente: Investigación y Ciencia y otros sitios. Aportado por Eduardo J. Carletti

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