Boletín Científico N^o 1

 ¿CÓMO ES QUE LAS INFECCIONES VIRALES PROVOCAN ATAQUES DE ASMA?

Boletín del 30 de noviembre de 1999

Un encuentro con la gripe no causa un ataque de asma en una persona saludable. Sin embargo, se sabe desde hace mucho tiempo que algunas infecciones virales causan constricción de las vías aéreas en los pulmones de las personas que sufren de asma. Esto da como resultado el silbido y la "falta de aire" características del inicio de un ataque de asma.

Ahora un grupo de investigadores liderado por el Dr. David Jacoby y la Dra. Allison Fryer de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins (Baltimore, EE.UU.) han descubierto cómo las infecciones virales provocan que se "dispare" un ataque de asma en personas susceptibles; este hallazgo dará lugar a encontrar estrategias para contrarrestar tales crisis inducidas por los virus. Este estudio apareció publicado en el número de Noviembre de 1999 de la revista The Journal of Experimental Medicine (D. J. Adamko, B. L. Yost, G.J. Gleich, A. Fryer, y D. B.  Jacoby (1999),  J Experimental Medicine, 190, 1465-1478.
 

En seres humanos que padecen de asma, los eosinófilos - un tipo de glóbulos blancos que juegan un papel importante en procesos alérgicos - también están involucrados en la provocación de ataques de asma. Sin embargo, las infecciones virales - que también provocan ataques de asma - normalmente no hacen que los eosonófilos vayan a los pulmones.

"Nosotros razonamos que, puesto que muchas personas con asma son además alérgicas, podría ser que las alergias cambian la respuesta a la presencia de un virus", explica la autora Allison Fryer, Ph.D.

En este estudio, los científicos diseñaron un modelo en animales de una persona alérgica mediante la inyección en cuyes de ovalbúmina - la proteína que se encuentra en la clara del huevo de gallina -  haciendo que estos cuyes se vuelvan alérgicos a esta proteina. Este grupo de cuyes alérgicos fue luego inyectado con el virus de parainfluenza - uno de los virus cuyas infecciones se conoce que provoca ataques de asma en humanos. De manera que sirva como grupo control, otro equipo de cuyes no sensibilizados a la ovalbúmina fue también inyectado con el virus.
 
En los animales alérgicos, antes de la infección viral, los eosinófilos se agrupaban alrededor de los nervios (terminales nerviosos) en los pulmones. Nota: Ya anteriormente este mismo grupo de investigadores había demostrado que los eosinófilos se agrupan alrededor de los nervios pulmonares de los pacientes asmáticos. Los nervios pulmonares del sistema llamado parasimpático secretan un neurotransmisor llamado acetilcolina, el cual se une firmemente a receptores específicos de la musculatura lisa de las vías bronquiales causando su constricción.

En estudios anteriores el Dr. Jacoby  había demostrado que los receptores llamados muscarínicos M2 -presentes en los mismos nervios pulmonares que secretan acetilcolina - están contínuamente inhibiendo la liberación de acetilcolina, actuando de esta manera como limitadores de la broncoconstricción. Puesto que un exceso de acetilcolina puede provocar una broncoconstricción severa, estos receptores M2 son indispensables para mantener abiertas las vías aéreas.

Si algo bloquea o desarma los receptores M2, entonces los niveles de acetilcolina se incrementan ...  tanto así, que la acetilcolina se adhiere a la musculatura lisa de las vías bronquiales, incrementando la constricción bronquial y dando lugar a los síntomas del asma. El grupo de investigación de la Dra. Fryer ya antes había demostrado que los receptores M2 en los animales infectados por virus estaban inactivados.

En este estudio la Dra. Fryer y sus colegas descubrieron que la infección viral activa los eosinófilos, haciendo que estos produzcan y liberen una proteina llamada MBP (Major Basic Protein) . Estos científicos han descubierto entonces que la MBP (producida por los eosinófilos ante la infección viral) bloquea la acción de los receptores M2 y les impide así que detengan la liberación de acetilcolina. En consecuencia, la elevada concentración de acetilcolina produce la broncoconstricción que leva al ataque de asma.

Los autores dicen en su artículo que sus hallazgos sugieren que bloqueando todo el sistema parasimpático o eliminando sea los eosinófilos de la sangre o sea la MBP podría aliviar la broncoconstricción en personas asmáticas que caen enfermas con una infección viral. Por otro lado, los científicos ya han identificado un grupo de sustancias que neutralizan las MBP, restauran los receptores M2 y revierten la incrementada broncoconstricción en los cuyes alérgicos infectados con el virus.


***************************************

Boletín Científico N^o 2

NUEVO NEUROTRANSMISOR - CAMBIANDO LAS LEYES DE LA BIOLOGÍA - OFRECE UN POTENCIAL PARA EL TRATAMIENTO DE LOS ACCIDENTES CEREBRO VASCULARES

Boletín del 31 de diciembre de 1999

Se ha identificado un nuevo e inusual neurotransmisor en el cerebro  - un descubrimiento que cambia radicalmente ciertas "leyes" acerca del comportamientode las células nerviosas.

El Dr. Solomon Snyder (conocido por ser el codescubridor de las endorfinas hace unos 25 años) liderando un equipo de investigación en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins (Baltimore, EE.UU.) ha hecho el descubrimiento del nuevo neurotransmisor así como el de la fuente del mismo - en si una enzima que se comporta inusualmente también. Este estudio apareció publicado en el número de noviembre de 1999 de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (H. Wolosker, S. Blackshaw, y S. Snyder (1999),  Proc Natl Acad Sci  96, 13409 -13414.
 
El nuevo neurotransmisor es un aminoácido llamado D-serina.  La D-serina es lo que los químicos llamarían un aminoácido diestro (en oposición a "zurdo").  Normalmente los aminoácidos están compuestos de átomos que se extienden hacia el lado izquierdo de la molécula. En otras palabras, los D-aminoácidos constituyen la imagen especular de los L-aminoácidos. Estos L-aminoácidos constituyen la regla entre todos los vertebrados, cuya estructura bioquímica está diseñada para tratar sólo con estos aminoácidos zurdos.
Algunas bacterias, sin embargo, tienen una mezcla de L-aminoácidos y de D-aminoácidos. Pero no hay precedente en la literatura científica para hallar D-aminoácidos en seres humanos.

Más aún, en contraste con otros neurotransmisores clásicos como la dopamina o la serotonina, la D-serina no es secretada en los terminales nerviosos del cerebro. Más bien, es producida en los astrocitos, que son células que engloban las neuronas de la materia gris del cerebro.

El estudio citado provee evidencia concluyente de que la D-serina producida y liberada por los astrocitos activa ciertos receptores en ciertas neuronas clave del cerebro. La activación de este tipo de receptores (conocidos como NMDA) se conoce que está vinculada a los procesos de aprendizaje, memoria y pensamiento avanzado. Precisamente, los receptores NMDA se conoce que serían responsables del daño cerebral producto de accidentes cerebro vasculares (ACV)  y en consecuencia son el foco de atención para los investigadores de formas para combatir los ACV. 

Desde hacía cinco años y por trabajos realizados (M. Schell, S. Snyder et al. (1997) The Journal of Neuroscience 17,1604 -1615) también en el laboratorio del Dr. Snyder se había pensado que la D-serina podía tener un papel importante. Sin embargo, el trabajo citado provee evidencia concreta ya que se reporta haber aislado y clonado la enzima responsable de la síntesis de D-serina. Esta enzima se llama racemasa. La racemasa es inusual pues es la única enzima de los mamíferos que se comporta como tal (cambiando la polaridad de un aminoácido). Obviamente, el haber descubierto una enzima que se comporta de una manera tan singular, la hace un blanco atractivo para drogas experimentales diseñadas para bloquearla.

Una droga que inhiba la racemasa en el momento propicio, podría disminuir la producción y liberación de D-serina y así suprimir la actividad de los receptores NMDA. Esto sería muy útil durante un accidente cerebro vascular - cuando la falta de oxígeno a nivel de las células del cerebro genera reacciones que sobre-estimulan los receptores NMDA. Esta sobre-estimulación a su vez genera una serie de reacciones que terminan destruyendo esas células cerebrales. En consecuencia, "apagando" los receptores NMDA se podría prevenir el daño cerebral permanente consecuencia de un ACV.

En este estudio, cuando se agrega L-serina a células construidas artificialmente para contener la enzima racemasa, la mayor parte de la L-serina era convertida a D-serina. Además se demostró que grandes cantidades de D-serina y de racemasa estaban concentradas en los astrocitos y en las proximidades de los receptores NMDA, pero éstas estaban ausentes en otros tejidos del sistema nervioso.


Durante años se creía que los receptores NMDA podían ser estimulados sólo por un neurotransmisor, un amino ácido llamado L-glutamato. Ahora ya se sabe que se necesita dos neurotransmisores para estimular los receptores NMDA. Imágenes al microscopio electónico demuestran que la  D-serina (marcada adecuadamente para que sea  distinguible) está físicamente cerca de los receptores NMDA de las sinapsis. Por otro lado, si uno elimina enzimáticamente la D-serina logra al mismo tiempo impedir que los receptores NMDA sean activos.

El tener dos neurotransmisores para activar un mismo receptor sería una forma de impedir que pueda ocurrir accidentalmente una activación no deseada de los receptores NMDA, considerando que el L-glutamato es uno de los aminoácidos más abundantes en el cuerpo humano. El tener un procedimiento altamente específico e inusual para sintetizar el segundo neurotransmisor aseguraría todo ello.

*****************************************************

Boletín Científico N^o 3

¿QUÉ ES LA VIDA? ..... EXACTAMENTE 350 GENES

Boletín del 31 de enero de 2000

Investigadores del Instituto para la Investigación Genómica (The Institute for Genomic Research, o TIGR de Rockville, Maryland, EE.UU.) sostienen haber identificado el número mínimo de genes del ADN que podrían componer un ser vivo. Para esto, han examinado el genoma de la célula (OJO: Los virus no cuentan en estos casos) más simple que se conoce, Mycoplasma genitalium.

Este genoma diminuto, aunque es más de 5 mil veces más pequeño que el genoma humano, define un buen punto de partida para especificar lo que serían los genes esenciales para la vida.

El estudio fue publicado en el número deI 10 de diciembre de 1999 de Science C.A. Hutchison III, S. N. Peterson, S.R. Gill, R.T. Cline, O.  White, C.M. Fraser, H. O. Smith, y J.. Venter (1999), [Global Transposon Mutagenesis and a Minimal Mycoplasma Genome] Science 286, 2165 - 2169

Al describir el genoma se detalla la existencia de entre 265 y 350 genes capaces de codificar proteínas.  No es sorprendente, sin embargo, notar que inclusive entre este mínimo número de genes hay hasta 100 genes de función totalmente desconocida.

Definir el genoma mínimo  es un problema fundamental, y hasta hoy nadie se había  aproximado al problema desde un punto de vista experimental. En 1995, investigadores del TIGR dirigidos por el Dr. Craig Venter demostraron por primera vez que la información genética completa de las bacterias podía ser descodificada al lograr exitosamente el secuenciamiento completo y detallado de los genomas de dos bacterias patógenicas humanas: Hemophilus influenzae y Mycoplasma genitalium.

Este descubrimiento permite entonces a los científicos refrasear la vieja pregunta “¿qué es la vida?” o hablando en términos genéticos, "¿Cuál es el mínimo número de genes de una célula para que ésta sea una célula?” Los investigadores de TIGR han estudiado el pequeño genoma de Mycoplasma genitalium, cuya información genética original consiste de sólo 517 genes en total.

El equipo científico del TIGR usó un método llamado mutagénesis global de transposones para insertar mediante experimentos al azar ADN en el medio de varios genes; tratando de esta manera de alterar la función de los genes. Las células que fueran capaces de crecer y dividirse luego de este procedimiento experimental obviamente podrían tener inserciones sólo en genes no esenciales para la vida.

El equipo del TIGR fue dirigido por el Dr. Clyde Hutchison y el Dr. Scott Peterson  logró mapear 1,354 sitios diferentes de inserción de transposones en la secuencia completa de ADN del genoma que terminaron siendo no letales para los micoplasmas.

Estos estudios sugieren que se puede diseñar experimentos específicos para “fabricar” una célula con el genoma mínimo requerido para sobrevivir en un ambiente de laboratorio. Una forma de hacer esto sería sintetizar en el laboratorio un cromosoma específicamente diseñado para identificar un conjunto mínimo de genes.

De motu propio  los científicos de TIGR decidieron que antes de proseguir con los experimentos de síntesis del cromosoma arriba indicado iban a solicitar la emisión de un informe ético de un comité ad hoc externo.

TIGR es una institución sin fines de lucro fundada en 1992 por el Dr. Craig Venter que conduce experimentos estructurales, funcionales y comparativos de genomas y productos genéticos en virus, bacterias (tanto patógenas como ambientales), archaea y eucariotes (tanto plantas como animales)

**************************************************************

Boletín Científico N^o 4

VÍNCULO QUÍMICO PARA LOS ESTADOS DE ÁNIMO

Boletín del 29 de febrero de 2000

Científicos del National Cancer Institute y de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins (Baltimore, EE.UU.) han encontrado un eslabón químico perdido cuya concentración se eleva o disminuye en respuesta al stress, miedo y al estado de ánimo para después, según el caso, organizar los circuitos nerviosos del cerebro. 

Este trabajo fue hecho en ratones genéticamente diseñados y fue publicado en el número del 21 de diciembre del Proceedings of the National Academy of Sciences [E. Lyons, L. Mamounas, G. Ricaurte, V. Coppola, S. Reid, S. Bora, C. Wihler, V. Koliatsos  y  L. Tessarollo (1999) "Brain-derived neurotrophic factor-deficient mice develop aggressiveness and hyperphagia in conjunction with brain serotonergic abnormalities"  Proc. Natl. Acad. Sci. 96: 15239-15244]

Se ha encontrado un enlace entre lo que le ocurre a una persona día a día y la manera cómo responde el cerebro, desde un punto de vista emocional. Este estudio puede finalmente ofrecer un modelo animal para estudios de efectos de drogas en esquizofrenia, y muy especialmente para el estudio de problemas psiquiátricos condicionados por las emociones; tales como bulimia y suicidio y ayudar también a explicar eventualmente cómo la terapia cognoscitiva puede ser útil en el tratamiento de la depresión.

  Hace tiempo que se conoce que el compuesto  BDNF (brain-derived neurotrophic factor) actúa como una neurotrofina. Las neurotrofinas son una clase de moléculas que promueven el crecimiento de las neuronas y el que puedan establecer conexiones sinápticas correctas durante el desarrollo embrionario. Por ejemplo, el BDNF – presente en altas concentraciones en el cerebro embrionario -   “dirige” la migración de células para formar el cerebelo.

Sin embargo, el BDNF también se encuentra presente en el cerebro de adultos. En este trabajo el equipo liderado por el Dr. Vassilis E. Koliatsos, demostró que el  BDNF actúa específicamente sobre una red de nervios que se comunican a través del neurotransmisor serotonina.

 La serotonina es la molécula más implicada en los casos de depresión.  Precisamente uno de los objetivos de los antidepresivos modernos como la fluoxetina (Prozac®) es elevar los niveles de serotonina.  Sin embargo, los neurocientíficos han conocido desde hace mucho tiempo que la serotonina juega un papel muy importante también en otras enfermedades psiquiátricas tales como: comportamiento impulsivo, agresividad, enfermedades de la alimentación y en la esquizofrenia.  Dicho en términos generales, la red de la serotonina maneja las vías cerebrales más importantes dedicadas al estado de ánimo, sueño y apetito.

Es importante resaltar que el BDNF, actuando dentro del sistema de la serotonina, puede regular el comportamiento de ese tipo ligado con el sistema. Más aún, los niveles de BDNF varían con la experiencia. Disminuye en situaciones de stress,  se eleva cuando desaparece la depresión y se eleva con el ejercicio. Este estudio sugiere que el BNDF enlaza el ambiente con los centros del ánimo y apetito del cerebro.

  En este estudio se usó ratones diseñados genéticamente, pues el sistema de serotonina del ratón es muy parecido al humano.  Destruyendo o inhibiendo el gen normal del BDNF y usando una crianza genéticamente selectiva de ratones los investigadores crearon una cepa de ratones con la mitad de la concentración normal de BDNF. Es importante resaltar que los ratones sin BDNF mueren poco tiempo luego de nacer.  

Los cerebros de los ratones alterados, al principio parecían normales  pero dos juegos de experimentos demostraron que el sistema de serotonina estaba dañado en estos ratones: a) Un experimento demostró cantidades inusualmente altas de receptores para serotonina – signo clásico que la actividad de serotonina había disminuido a menos de lo normal,  y b) El otro experimento demostró que la actividad de un gen específico - normalmente muy activo en neuronas normales – estaba disminuído.

Por otro lado, los ratones deprivados de BDNF se veían notablemente más agresivos e impulsivos. Más aún, los ratones tenían el doble de tamaño que lo normal debido a una actitud compulsiva para comer. Se conoce que, una primera consecuencia de tener bajos niveles de serotonina es una impulsividad aumentada.  Esta misma impulsividad se observa en personas deprimidas que cometen suicidio. Esto sugiere que estos ratones podrían constituir un modelo animal para  probar drogas que disminuyan la bulimia y el riesgo de suicidio.

Interesantemente, cuando, en este estudio, se administró fluoxetina a los ratones defectuosos en BDNF la alimentación compulsiva y la tendencia a pelear cesaron por completo.

 Se sabe que dos de los principales efectos colaterales de las drogas más potentes para tratar la esquizofrenia son obesidad y un aspecto bulímico. En consecuencia, este estudio podrá señalar caminos para aminorar tales efectos no deseados mientras se mantiene los efectos terapéuticos.

****************************************************

Boletín Científico N^o 5

DOS CAMINOS HACIA EL GENOMA HUMANO: La Carrera de dos organizaciones para descifrar el Genoma Humano

[Publicado en Gestión Médica 4:156 (pág. 16-17) del 20 de diciembre de 1999]

autor: Ernesto Bustamante

Boletín del 31 de marzo de 2000

El genoma es la colección completa del material genético de todo organismo. El genoma humano está constituido por lo que se estima son unos cien mil genes localizados en el ADN nuclear. Cuando una célula se apresta a dividirse, organiza su ADN junto con proteínas para constituir los llamados cromosomas, que en una célula somática humana son 23 pares de diferentes tamaños, formas y contenidos.

Un solo cromosoma humano puede contener más de 250 millones de pares de nucleótidos apareados, y se estima que todo el genoma humano consiste de más de tres millones de millones de pares de nucleótidos. Para entender la magnitud de esta cifra diremos que si se imprimiera todo el genoma humano (y algún día no muy lejano, así se hará) -usando el tipo de letra de las guías telefónicas- ocuparía unas 1,200 guías de 1,200 páginas cada una. Si se pretendiera -o pudiera- extender todo el ADN de una sola célula humana mediría casi dos metros de largo.

Es importante resaltar que aunque se estima que hay unos cien mil genes en el genoma humano, se sabe que éstos se encuentran organizados de una manera muy especial que es típica de organismos superiores. Por ejemplo, muchos de los genes se encuentran repetidos uno tras el otro hasta decenas de veces: es decir, el mismo gen aparece 54 veces y luego el siguiente gen aparece 32 veces.

Para complicar las cosas más aún, los genes están interrumpidos por secuencias "sin sentido" llamadas intrones. Es decir, un gen que contenga información equivalente a digamos 400 nucleótidos, puede ser que se encuentre en medio de una secuencia de unos 7,800 nucléotidos; es decir, que el gen pueda estar interrumpido varias veces en su secuencia por sectores "sin sentido".

Más aún, tan solo una mitad aproximadamente del ADN total corresponde a material genético asociado en si a genes; el resto corresponde a secuencias de diferente tamaño por tipo y repetidas con diferente frecuencia. Por ejemplo, podría ser que la secuencia corta ATTGCCAT sea repetida 72 veces de manera consecutiva, luego una nueva secuencia GGAATCCCCTTTA sea repetida 31 veces de manera consecutiva, luego aparezca la secuencia de un gen (a su vez interrumpida muchas veces por intrones) y luego que este gen sea repetido consecutivamente varias veces. Esto es tan sólo una muestra de la inmensa complejidad del proyecto emprendido para secuenciar la integridad del genoma humano.

Objetivo del trabajo

El Proyecto del Genoma Humano (PGH) es un esfuerzo ambicioso para entender las instrucciones hereditarias que hacen de cada uno de los seres humanos un individuo único entre todos los que ahora pueblan o que alguna vez han poblado la faz del planeta Tierra.

El objetivo final del PGH es decodificar, letra por letra, la secuencia exacta de todos los casi tres mil quinientos millones de millones de pares de nucleótidos que constituyen el genoma humano. Una vez completado, aparecerán multitud de nuevos proyectos que estudiando las bases de datos ya compilados permitirán identificar muchos de los genes y sus funciones asociadas. Será tan sólo cuestión de tiempo que empecemos a ver curas reales de enfermedades que hasta hoy son a lo más tratables pero no curables.

Es importante notar que aunque se estima y presupone que existen unos cien mil genes en una célula humana, no se conoce la verdadera existencia ni menos la función exacta ni siquiera del 1% de éstos. En otras palabras, falta mucho por descubrir y la conclusión exitosa del PGH es un prerrequisito para ello.

El PGH transformará la biología y la medicina de manera muy profunda. Los genes influyen no sólo en detalles como por ejemplo nuestra apariencia física, sino que determinan hasta las enfermedades y dolencias de las que eventualmente sufriremos. En otras palabras, el PGH es un proyecto de investigación sobre nosotros mismos: los humanos. De esta manera se precisará nuevas formas de diagnóstico, tratamiento y prevención de las enfermedades. La medicina del Siglo XXI será radicalmente diferente a la de la historia anterior del hombre y dependerá cada vez más del conocimiento molecular de la información genética de cada individuo.

El PGH se lanzó oficialmente en 1990 originalmente apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y el Departamento de Energía de los E.E.U.U. Su primer jefe fue el Dr. James Watson, codescubridor de la estructura del ADN. Actualmente, está dirigido por el también destacado científico Dr. Francis Collins. Sin embargo, en la actualidad se ha convertido en un gran proyecto de colaboración multinacional que involucra a miles de científicos de decenas de naciones del planeta que proveen información al mismo banco de datos. Esta información es muchas veces redundante y esto permite precisamente la verificación de la exactitud de las secuencias aportadas.

Competencia

Originalmente, el PGH se propuso completar la secuencia íntegra del ADN humano hacia el año 2005. Sin embargo, dos condiciones han hecho que se adelante la fecha de culminación total del proyecto: a) La frecuente e incesante aparición de nueva y cada vez más rápida tecnología de secuenciamiento, y b) La aparición en escena de un competidor privado: La compañía Celera Genomics.

Hace unos años el Dr. Craig Venter, un pionero del desarrollo de métodos rápidos de análisis genético, le propuso al director del Proyecto del Genoma Humano que usara sus nuevas máquinas (y nuevos métodos) para secuenciar el ADN. Sin embargo, su propuesta fue rechazada pues no parecía tan importante gastar escaso dinero nuevo para tan sólo la posibilidad de acelerar el fin del proyecto unos pocos años y sin garantías concretas.

El Dr. Venter reaccionó a esta negativa contribuyendo a la fundación de Celera Genomics, una compañía pública (que se cotiza muy bien en bolsa y de la que Perkin Elmer® posee mayoría de acciones) que está ahora compitiendo abiertamente con el propio PGH.

Al principio, nadie prestó mucha importancia a las intenciones del Dr. Venter, pero ahora se le toma muy en serio pues ha llenado un edificio completo en las afueras de Washington, D.C. de cientos de máquinas secuenciadoras de ADN de última generación y de un equipo multidisciplinario de científicos; así, se ha propuesto seriamente ganarle al equipo multinacional del PGH. Y todo ello con un presupuesto que es tan sólo una pequeña fracción de lo que ya va costando el PGH oficial. El Dr. Venter ya ha dado muestras de su capacidad secuenciando por primera vez una bacteria completa y recientemente el genoma de una mosca. El Dr. Venter ha publicado ya más mapas genéticos completos de más organismos que cualquier otro científico.

Este es el método que usa Celera Genomics:

1. Se colecta esperma y leucocitos de donantes voluntarios.

2. Se extrae el ADN y se corta en fragmentos muy pequeños.

3. Millones de millones de copias de cada fragmento del ADN se requieren para permitir un análisis instrumental eficiente. Por tanto, los fragmentos son incorporados en el ADN de bacterias que trabajan como "ADNcopiadoras" vivientes. Cada germen produce millones de millones de bacterias descendientes, cada una de ellas contiene copias del fragmento original.

4. El ADN humano es extraído y tratado con colorantes especiales que hacen que cada uno de los cuatro nucleótidos brille de un color diferente cuando se les expone bajo luz láser.

5. Cientos de máquinas con brazos robóticos colocan los fragmentos de ADN en pequeños tubos de vidrio. El ADN (que tiene carga eléctrica negativa) es halado mediante la atracción de un polo positivo hacia el fondo del tubo. A medida que los fragmentos de ADN emergen, un rayo láser y una cámara registran el color y por tanto identifican el nucleótido. De esta forma se obtiene la secuencia para cada fragmento.

6. Corriendo trillones (>1012) de cálculos mediante el uso de algoritmos en computadoras con superprocesadores se arma este macrorrompecabezas encontrando el fragmento que le sigue al otro y así sucesivamente, ubicando extremos que se puedan superponer.

7. Al final, todas las secuencias son ensambladas como para constituir la secuencia final e íntegra del ADN original.

¿De quién se trata?

Celera es una compañía privada que tiene como obvio propósito patentar secuencias clave y genes importantes y así asegurarse protección comercial durante 20 años. Así podrá desarrollar sin competencia la tecnología que le permita encontrar funciones a los genes que descubra y determinar las maneras de corregir defectos genéticos (terapia génica).

El 2 de diciembre el PGH publicó una secuencia parcial (al 97%) del cromosoma 22, pero Celera promete la secuencia completa mucho antes (Febrero de 2000). Y lo que es más amenazante para los científicos del PGH, Celera promete ganar la carrera del genoma humano a aquel grupo que se convirtió en su competidor gracias a la falta de visión de los directores del PGH. Sin embargo, la aparición de competencia ha hecho que los científicos del PGH redoblen esfuerzos por tratar de ganarle a Celera.

Celera no sólo es el Dr. Venter. Se ha rodeado de lumbreras de la biología molecular, la computación y las finanzas: el Dr. Hamilton Smith, premio Nobel y descubridor de las enzimas de restricción; el Dr. Mark Adams, experto en desarrollo de tecnologías de secuenciamiento; el Dr. Eugene Myers, quien es una estrella en biología computacional que ha escrito el software que permite ensamblar millones de pedazos de información genética y la reúne en un mapa terminado; el Dr. Samuel Broder, que fue director del National Cancer Institute y fue el principal científico que a mediados de los años '80 propuso que el sida podría ser tratado.

Hoy en día, la tecnología y la capacidad empresarial favorecen a Celera, pero el futuro inmediato dirá el resultado final. Todos esperemos que sea por el beneficio de la humanidad entera.

*******************************************

Boletín Científico N^o 6

PROTEÍNA C-REACTIVA: UNA VIEJA AMIGA

  Nuevas aplicaciones para un antiguo análisis de sangre

[Publicado en Gestión Médica 5:157 (pág. 20-21) del 24 de enero del 2000]

autor: Ernesto Bustamante

Boletín del 30 de abril de 2000

La Proteína C-Reactiva (CRP) fue descubierta accidentalmente en 1930 por Tillet y Francis en virtud de su capacidad para reaccionar con el llamado polisacárido somático C del Streptococcus pneumoniae. Hoy se sabe que es una de las proteínas plasmáticas que forman parte de la Fase de Respuesta Aguda del sistema de defensa anti-inflamatorio [otra proteína de este grupo es el Amiloide Sérico A], el cual es la primera línea de defensa capaz de neutralizar agentes inflamatorios, de minimizar el grado de daño tisular local así como de participar en reparación y regeneración tisular.

La CRP es una proteína calcio-dependiente, que es sintetizada por los hepatocitos. La unión del Calcio iónico produce un cambio en la conformación estérica de la CRP. La producción de la CRP es disparada por la prostaglandina E1.  Normalmente la concentración de CRP en la sangre debería ser teóricamente cero aunque en la práctica existe en valores muy bajos (< 0.8 mg/L). Las condiciones que producen una presencia elevadísima de CRP en la sangre incluyen: infección bacteriana, infecciones virales, artritis reumatoide, lupus, neumonía neumocócica, fiebre reumática, cáncer, tuberculosis e infarto al miocardio.

 Las células presentadoras de antígenos producen citoquinas (citoquina es un nombre genérico para designar moléculas que median interacciones entre células), las cuales estimulan la síntesis de proteínas de Fase Aguda (ej. CRP) por los hepatocitos. La CRP, una vez unida al antígeno insultante, incrementa la velocidad con que los antígenos son fagocitados.

 ¿Qué es la CRP? 

La CRP es una proteína cuyo gen se encuentra localizado en el brazo proximal del cromosoma número 1. Este gen comprende aproximadamente 2,500 bases de ADN y consiste de dos exones separados por un sólo intrón muy largo (de 278 bases). Luego de la estimulación por las citoquinas (IL-1, TNF, IL-6, etc.), los hepatocitos reciben señales para iniciar la transcripción de la región del ADN que codifica las secuencias polipeptídicas de la CRP.

 La CRP es un pentámero que consiste de cinco subunidades idénticas, cada una de 206 residuos de aminoácidos, arregladas como una formación plana y simétrica. Esta estructura le permite sufrir cambios en su conformación espacial al entrar en contacto con el Calcio iónico. Esto provoca la aparición de una especie de hendidura en la estructura plana de la proteína, lo que cumple un papel muy importante en la respuesta inmune (fijación de complemento).

La CRP es una proteína que es capaz de aumentar su concentración 1,000 veces  en respuesta a daño tisular o a inflamación. Así, la CRP ha sido usada casi universalmente como el indicador clásico de inflamación o infección subyacente. La CRP es un analito muy útil para diagnosticar la mayoría de infecciones, siendo así uno de los análisis de laboratorio más comunes. Es interesante notar que la concentración de CRP es más alta (>100 mg/L) en pacientes con infección bacteriana que viral.

Es importante notar que hay factores externos que pueden influir en los valores de CRP en sangre: edad del paciente, tabaquismo, status hormonal y nutricional, niveles recientes de ejercicio, estado de gestación (tercer trimestre), duración de la enfermedad, tipo de infección, terapia anterior a la toma de muestra, etc.

 ¿Cómo se dosa los niveles de CRP? 

1. Aglutinación Directa.- Partículas de látex recubiertas con un anticuerpo hecho en cabra anti-CRP humano reaccionan con la CRP presente en el suero ocasionando una aglutinación visible de las partículas de látex. Este procedimiento se puede realizar sobre una lámina o en un tubo. Es el método clásico y el más usado pero sólo rinde resultados cualitativos: Positivo o Negativo.
2. Fijación de Complemento.- No es aplicable a dosajes en laboratorios de rutina.
3. Inmunofluorescencia.- Es una técnica de investigación útil para determinar la unión de la CRP a los linfocitos.
4. Precipitación.-
5.  
   1. Nefelometría.- Se mezcla el suero y anticuerpos anti-CRP  los cuales así forman complejos antígeno-anticuerpo insolubles. Se mide por nefelometría (la cantidad de luz refractada es proporcional a la concentración de CRP).
   2. Prueba de Precipitina Capilar.- Volúmenes iguales de suero y de anticuerpo anti-CRP se mezclan en un tubo capilar a 37^oC. La formación de un precipitado a las 2 horas es una evidencia cualitativa de la presencia de CRP.
6. EIA o ELISA.- Enzimo inmuno ensayo o  Elisa  se pueden usar para obtener títulos semicuantitativos de CRP en suero humano. Los resultados se leen espectrofotométricamente.
7. RIA.- El radioinmunoensayo tiene una sensibilidad dentro del rango de nanogramos, lo que es innecesario para laboratorios de rutina. La presencia de CRP indica actividad necrótica o inflamatoria aguda no específicas.
8. Sistemas POC (point of care).- Hay tres métodos disponibles comercialmente que permiten análisis en pocos minutos con rangos de medición que van desde 10 hasta 200 mg/L. Estos métodos, aunque cuantitativos, son todavía muy caros y algunos no están aprobados por el FDA.
9. CRP Ultrasensible.- Método basado en el uso de europio biotinilado que es capaz de emitir fluorescencia resuelta en el tiempo en presencia de CRP. Este es aún un método en últimas fases de aprobación por la FDA.

 Papel de la CRP en el estudio del infarto al miocardio

La determinación cuantitativa de CRP puede ser usada para tamizar y monitorear infarto agudo al miocardio.  Es útil en la evaluación de la extensión de la zona de infarto o de reinfarto. Hay diferentes estudios que señalan que los niveles de CRP tienen valor pronóstico para la evaluación del riesgo coronario y - conjuntamente con la proteína sérica Amiloide A - podrían predecir el riesgo para sufrir un primer ataque cardíaco  con seis o hasta ocho años de anticipación.

Un análisis más sensible de CRP en sangre podría ayudar a detectar las probabilidades de sufrir un accidente cerebro vascular (ACV) o un ataque cardíaco hasta 8 años antes que aparezcan los síntomas clásicos de advertencia. Actualmente el diagnóstico realmente llega demasiado tarde pues está basado en la capacidad de detectar arterias coronarias ya bloqueadas.

 La medición de CRP mediante procedimientos de alta sensibilidad podría detectar el nivel subyacente de aterosclerosis del paciente; en consecuencia, así se podría predecir el riesgo de futuros infartos o de ACVs.  Más aún, se ha demostrado que los niveles de CRP correlacionan con el progreso de la enfermedad en pacientes de angina inestable.

Puesto que el infarto al miocardio involucra destrucción de tejido cardíaco, sería esperable encontrar elevaciones de CRP luego de un infarto. En efecto, se ha encontrado valores superiores a 20 mg/L  de CRP asociados con ruptura de la pared cardíaca, una complicación fatal pero común. Es interesante notar que pacientes sometidos a terapia con agentes trombolíticos que tenían altos niveles de CRP  tuvieron tasas altas de mortalidad hasta 6 meses luego de su infarto inicial.

 En presencia de Calcio iónico la CRP se une a la lecitina de células endoteliales del ateroma y también a las membranas celulares del tejido dañado. La CRP activa el sistema de Complemento e incrementa la actividad fagocítica de las células polimorfonucleares periféricas al interactuar de manera específica con sus membranas celulares. Es interesante señalar que usando técnicas histoquímicas se ha encontrado CRP en placas ateromatosas o fibrosas pero sólo en el 3% de las aortas de personas normales.

 A principios del siglo XX, Sir William Osler  propuso que la causa de la aterosclerosis sería una simple infección. Desde hace poco tiempo, esta antigua idea está siendo revisada. Los candidatos actuales son el Citomegalovirus, Helicobacter pylori (ya implicado como agente causal de la úlcera péptica) y la Chlamydia pneumoniae. Los pacientes con enfermedad coronaria tienen una mayor frecuencia de altos niveles de anticuerpos contra Chlamydia pneumoniae que las personas sanas. Además, esta especie de Chlamydia ha sido encontrada  en las paredes arteriales de las coronarias de pacientes con aterosclerosis.

 Futuro 

Se necesita nuevos ensayos y el uso de calibradores adicionales para determinar si los valores que se encuentran dentro de los rangos actuales de referencia son útiles en predecir el riesgo de enfermedad cardiovascular y la estratificación de pacientes con  angina inestable.

El Colesterol no tiene un rango de referencia definido en lo que respecta a su papel en el riesgo cardiovascular sino más bien se usa valores de corte (deseable, fronterizo, no deseable) pata categorizar a los individuos. Quizá los valores de CRP podrían ser utilizados de la misma manera. Ensayos más sensibles nos permitirán evaluar valores de CRP como indicadores de respuesta inflamatoria y establecer valores de corte para determinar el riesgo. Así, es posible que la CRP se convierta en un marcador valioso para evaluar el riesgo y la extensión de la enfermedad cardiovascular.

************************************************************

Boletín Científico N^o 7

Descontaminación de Alimentos:

  La Irradiación como Alternativa Segura ... ¿en el Perú?

[Publicado en Gestión Médica 5:160 (pág. 18) del 14 de febrero del 2000]

autor: Ernesto Bustamante

Boletín del 31 de mayo de 2000

La irradiación como técnica de esterilización y descontaminación de alimentos está autorizada por no más de 40 países y se practica en no más de 28. El método involucra la utilización de Cobalto 60 cuya fisión controlada emite radiación electromagnética de muy alta frecuencia y energía que se conoce como radiación gamma. El Cobalto 60 es un isótopo radiactivo que es sintetizado específicamente para estos propósitos (así como para irradiación relacionada con tratamiento médico) y tiene la particularidad de no dejar residuos y de no servir para aplicaciones militares.

A las dosis de radiación permitidas por las organizaciones internacionales, la irradiación no destruye todas las bacterias patogénicas presentes en los alimentos. Reduce, pero no elimina, la contaminación por bacterias como Salmonella, Staphylococcus y Lysteria que son los gérmenes que constituyen las causas más comunes de intoxicación alimenticia.  Más aún, hay evidencia de que las bacterias patogénicas remanentes podrían inclusive multiplicarse más rápidamente luego de sobrevivir la irradiación. En consecuencia, estos alimentos, aunque estériles, tendrían altos niveles de toxinas de origen microbiano, las cuales no son destruidas por la irradiación. Por otro lado,  a las dosis permitidas por los organismos internacionales, la irradiación no es efectiva para eliminar la contaminación por virus. Este es un problema particularmente álgido en productos marinos contaminados por desagües. 

La irradiación es efectiva en reducir el número de bacterias y hongos que normalmente mediante su presencia advierten organolépticamente al consumidor que un alimento determinado está pereciendo. Este es uno de los aspectos no mencionados del supuesto beneficio de extender la fecha de expiración de un alimento en un país sin controles.  La irradiación no remueve las toxinas biológicas creadas por las bacterias en los estadíos iniciales de contaminación. La sobrevaluación de los beneficios de la irradiación podría, entonces,  hacer que algunos productores de alimentos procesados se “descuiden” y presenten para su esterilización preparados alimenticios que ya estuvieron sujetos a contaminación parcial o avanzada.

Efectos Negativos

La irradiación degrada el valor nutricional de los alimentos (ej. el contenido de vitaminas naturales) y, lo que es peor, crea posibles compuestos carcinogénicos. La irradiación impide que las papas, el ajo, las cebollas y todos los granos puedan desarrollar brotes. Esto ocurre porque la radiación gamma no solamente afecta el ADN de los gérmenes potencialmente contaminantes sino también el ADN de los alimentos mismos. Además la irradiación crea compuestos llamados radiolíticos y genera producción intracelular de benceno y de formaldehído. Estos compuestos, más los radicales libres así formados, son capaces de atacar enzimas y sus coenzimas con efectos variables sobre los alimentos creando impredecibles modificaciones ulteriores.  

En los EE.UU. hay una lista de alimentos autorizados para ser irradiados: carnes, pollos, frutas tropicales y cítricas, tomates, papas, cebollas. Sin embargo, hay también una larga lista de productos prohibidos de ser irradiados, como por ejemplo los huevos. Sin embargo, en las 40 plantas de irradiación autorizadas en los EE.UU. se cumple estrictamente con normativas internacionales y con controles de procesos y de aseguramiento de calidad.

Rango Limitado

  En el Perú se practica irradiación sólo a un rango muy limitado de productos (por el momento): condimentos y especies, granos, cacao, dátiles, mangos, maca y alimentos deshidratados. Sin embargo, la única planta existente no acepta irradiar alimentos con contenido significativo de grasa (como carnes y pollos) pues la tecnología de la que disponen (o quizá los niveles no controlados de radiación que utilizan) hace que la irradiación cambie dramáticamente el sabor de los alimentos y en consecuencia los dañe. Últimamente hay una campaña abierta por parte de quienes practican irradiación en el Perú para que el Indecopi apruebe un reglamento que les permita irradiar alimentos de todo tipo.

 Hay quienes hacen análisis simplistas del tema de irradiación de alimentos y presentan al consumidor como un ser ignorante que "cree que los alimentos irradiados son radiactivos" o que se le tiene “miedo al tema porque todo lo que se dice de origen radiactivo evoca los horrores de Hiroshima”. Sin embargo, la desorientación causada tiene que ver con la salud pública y fundamentalmente con el hecho de que el consumidor es sometido a una actitud paternalista por parte del Estado sin normas para que éste sea debidamente informado.

 En el Perú existe una incipiente y artesanal industria de esterilización de alimentos que proviene de la concesión monopólica dada por el IPEN a una empresa privada (cuyo gerente general es un miembro del consejo directivo del Concytec) para la explotación de este servicio mediante el uso de su pequeño reactor experimental. El IPEN, siendo rezago del gobierno militar de los años ‘60 y quizá creyendo que todo lo nuclear debería ser considerado militar, ha sido siempre presidido por militares que carecen de formación en ciencias o por lo menos en física nuclear. El IPEN es una institución que le cuesta más de 3 millones de dólares anuales al Estado peruano y sólo produce menos de US 200 mil en todas sus áreas de servicio. Con este dinero malgastado se podría promover toda la ciencia real que el Perú necesita para despertar un desarrollo científico que le dé sentido a una pretensión tecnológica propia a un país que se dice – y se quiere - con futuro.  

Nuestros supermercados están abarrotados de productos importados donde ninguno de los alimentos allí desplegados muestran al consumidor si sus componentes o el alimento completo han sido sometidos a radiación, tal como lo dispone internacionalmente el Codex Alimentarius. Este reglamento internacional obliga a que todo producto que haya sido irradiado lleve impreso en su etiqueta una radura (el símbolo internacional de la radiactividad) así como una frase descriptiva tal como “producto irradiado”.

 Finalmente, debemos recordar que casi la mitad del trigo (y otros granos) que ingresa al Perú es un producto donado por países amigos que luego es vendido a las  molineras peruanas mediante el uso del sistema del fondo contravalor. Nosotros no sabemos si nuestras autoridades se cuidan que este grano “donado” haya sido o no irradiado o quizá superirradiado. En consecuencia, nuestros panes o nuestros tallarines bien pueden estar siendo producidos con insumos bien o mal irradiados y sin que los consumidores del Perú hayamos sido debidamente informados.

************************************************************

Boletín Científico N^o 8

Hipercolesterolemia y Aterosclerosis

  Omega 3 y Omega 6 como ingredientes en la leche y los huevos:

¿ciencia o engaño? - ¿beneficio o daño?

[Publicado en Gestión Médica 5:164 (pág. 16) del 13 de marzo del 2000]

autor: Ernesto Bustamante

Boletín del 30 de junio de 2000

La aterosclerosis es una enfermedad de las arterias que clínicamente puede conducir al infarto al miocardio, accidentes cerebrovasculares, y en general a complicaciones producto de transtornos variados de la circulación. A lo largo de los años se ha identificado muchos factores de riesgo para la formación de placas ateromatosas en las arterias. Estos pueden ser los no modificables (como edad, sexo, herencia) y los modificables. Hay tres factores controlables que son considerados como los de más alto riesgo para la aterosclerosis: el tabaquismo, la hipertensión arterial y la hipercolesterolemia.

 Mucho se ha investigado acerca de cómo disminuir la concentración de  colesterol circulante a niveles considerados como aceptables (< 200 mg/dl). Para esto el médico usa en primera instancia tratamiento dietético. El segundo nivel de ataque es el tratamiento medicamentoso,  por ejemplo a) con drogas que inhiben la síntesis de colesterol hecha por el propio hígado (contribuyendo así a incrementar la cantidad por célula de receptores de membrana que capturan LDL-colesterol) o b) agentes que secuestran el colesterol (tanto el de la dieta como el que recircula via la bilis) a nivel intestinal.

 Sin embargo, hay un tercer nivel de tratamiento para la hipercolesterolemia que típicamente es manejado por el propio paciente en respuesta a información proporcionada por fuentes médicas de muy alta reputación, pero también como resultado de información proveniente de medios publicitarios con diversos niveles de seriedad científica.

 En esta categoría se encuentran los llamados suplementos alimenticios, que al ser definidos como tales escapan del control de agencias gubernamentales como el FDA en los EE.UU, siempre y cuando no sean comercializados como ingredientes alimenticios. Nosotros los peruanos, tan afines a la preponderancia del pensamiento mágico sobre el criterio científico, somos proclives a que se nos proporcione publicidad sin sustento o que usa argumentos aparentes con que se quiere persuadir lo que es falso.

 Ácidos Grasos y Triglicéridos

 Los ácidos grasos son moléculas hidrocarbonadas capaces de proveer un alto rendimiento calórico al ser metabolizados por las células. La forma como se transporta los ácidos grasos en la sangre es mediante su esterificación a moléculas de glicerol conformando los llamados triglicéridos o triacilgliceroles. Los triglicéridos constituyen la manera como – formando parte de lipoproteínas (macromoléculas hidrosolubles de variada densidad) - la sangre reparte ácidos grasos a las diferentes células del organismo.

Grasas saturadas y parcialmente saturadas

 Los ácidos grasos son compuestos de 14 a más carbonos de longitud que se diferencian según el grado de saturación con hidrógenos de sus enlaces. Así, al ácido graso de 16 carbonos y totalmente saturado de hidrógenos se le llama ácido palmítico, mientras que el ácido graso de 18 carbonos con uno de sus enlaces carbono-carbono de tipo doble es el llamado ácido oleico.

 Se ha identificado que mientras menor es el grado de saturación de los ácidos grasos en la dieta hay un menor potencial aterogénico, pues – por diversas razones - mientras más saturado es el ácido graso mayor es su capacidad para favorecer la síntesis de colesterol. Así, es típica la recomendación del médico en el sentido de preferir alimentos ricos en grasas polinsaturadas, y por tanto de evitar las grasas saturadas, para disminuir el riesgo de hipercolesterolemia y en consecuencia de aterosclerosis.

 Omega 3 y Omega 6 son ácidos grasos esenciales

 Hay dos ácidos grasos que son llamados esenciales pues se requieren forzosamente en la dieta humana y mamífera en general. Estos son el ácido linolénico (también llamado Omega 3)  y el ácido linoleico (también llamado Omega 6). Estos dos ácidos grasos son ambos de 18 carbonos y con diferente grado de polinsaturación que, una vez ingeridos, contribuyen a la formación intracelular de lo que realmente son familias de ácidos Omega 3 y Omega 6 constituidas por ácidos grasos polinsaturados y muy elongados (hasta decenas de unidades de carbono y muchos dobles enlaces). El término Omega se deriva del número de carbonos, contados desde el extremo neutro, que existen hasta llegar al primer doble enlace.

 Estos son importantes en la estructura de las membranas celulares confiriéndoles fluidez, y son precursores en la síntesis de muchos compuestos clave en la fisiología celular, como por ejemplo las prostaglandinas y el tromboxano. Los granos, las nueces y muchos vegetales son ricos en estos ácidos grasos. Sin embargo, se sabe que muchos peces de aguas frías tienen carnes ricas en variedades de estas familias de ácidos grasos, debido a su dieta rica en crustáceos que se alimentan de algas que producen Omega 3 y Omega 6.

 Omega 3 y Omega 6 como suplementos alimenticios

 Muchos estudios de diverso grado de seriedad científica han indicado que las dietas de alimentos naturalmente ricos en ácidos grasos Omega 3 y Omega 6 son propias de poblaciones con valores de colesterolemia baja. Esto ha llevado a que se pusiera de moda en los últimos años el tomar cápsulas conteniendo típicamente derivados de Omega 3 u Omega 6 en el afán de mimetizar situaciones de ingesta de dietas de poblaciones hipocolesterolémicas que consumen altos niveles de pescado rico en Omega 3 u Omega 6.

 Aunque es debatible el efecto positivo sobre la colesterolemia que pueda tener el tomar cápsulas de derivados de Omega 3 o de Omega 6, es claro que – aparte del hecho de que ellos mismos constituyen grasas en sí – esta práctica no sería dañina para el paciente hipercolesterolémico.

 Sin embargo, vale agregar que altas dosis de Omega 3 se asocian a inhibición de la agregación plaquetaria siendo, en consecuencia, agentes potencialmente hemorrágicos y el exceso de Omega 6 se ha vinculado a precisamente el efecto contrario.

 Omega 3 y Omega 6 como aditivos en los huevos y la leche

 Sin embargo, es totalmente otra cosa el agregar derivados de Omega 3 y de Omega 6 a la leche o suplementar la dieta de gallinas ponedoras con extractos de  pescado o fermentados de algas marinas ricos en un derivado (DHA) del Omega 3 para producir huevos conteniendo DHA y luego promover el consumo ad libitum de leche y huevos como beneficioso para disminuir la hipercolesterolemia. Esto es usar el Omega 3 y el Omega 6 como ingredientes y no como suplementos alimenticios para luego usar la ‘lógica de la ensalada’.

 Primum non Noscere

 Hay una compañía transnacional de muy alta reputación que sorprendentemente está haciendo publicidad en el Perú (y quizá en algunos otros países subdesarrollados) que dice: “… es la primera leche que ayuda a mejorar la circulación y disminuir el colesterol en la sangre” y “… [la leche] es tu nuevo aliado para reducir el colesterol”. El permitir que se publicite estas equivocadas afirmaciones está destinado ‘marqueteramente’ a que la población que se crea (o sepa que lo está) en riesgo de enfermedad cardiovascular consuma más leche que lo que acostumbra infiriendo erróneamente que la 'nueva' leche, al contener Omega 3 y Omega 6 como aditivos, le protegerá y le ayudará a reducir su colesterolemia.

Es claro que esto no es más que un sofisma puesto que el efecto nocivo del exceso de grasas saturadas en la leche va a contrarrestar ampliamente el dudoso efecto beneficioso de la presencia de Omega 3 y Omega 6 en la leche. Vale agregar que es conocimiento elemental de bioquímica que la presencia de altas concentraciones de grasas saturadas (como las que hay en la leche) inhiben el ulterior metabolismo beneficioso del Omega 6.

 En otras palabras, si se demuestra que esto no sólo constituye publicidad engañosa se habría llegado además a situaciones que incitan a la población a que se haga daño atentando contra su propia salud.

 Grave y abierto sofisma es también el comercial que dos prestigiosas cadenas de supermercados de Lima reparten por escrito al lado de los estantes donde se ofrece huevos con Omega 3: "un huevo rico en Omega 3 ayuda a prevenir enfermedades cardiacas, fortalece el sistema inmunológico y regula la presión arterial en todas (subrayado es del autor) las personas"  y … "(nuestros)huevos tienen alto contenido de Omega 3, por lo que pueden ser consumidos diariamente sin preocupaciones”. Estas son claramente aberraciones de marca mayor.

En todo caso no es exacto que los “huevos con Omega 3” contengan el ácido graso esencial llamado Omega 3. Lo que contienen en realidad es un derivado ya modificado del Omega 3 llamado el DHA (Ácido DocosaHexaenoico, 22 carbonos, 6 dobles enlaces) en concentración unas 10 veces mayor que la que contienen todos los huevos “ordinarios” (recordemos que la dieta natural de la gallina es vegetal). De la misma manera la leche modificada contendría EPA  (Ácido EicosaPentaenoico, 20 carbonos, 5 dobles enlaces) además de DHA y no realmente Omega 3. Al DHA y al EPA se les atribuyen propiedades especiales - algunas con base científica, otras con base mágica.

Esto es equivalente a meterle DHA y EPA a la manteca de chancho "Gordito" y luego promover el consumo masivo de dicha manteca como "cura" para las enfermedades cardiovasculares. O quizá como meter salbutamol (broncodilatador) dentro de cigarrillos y luego promover el hábito masivo de fumar como receta antiasmática. En mi opinión, esto es igual de absurdo y engañoso así como dañino para el consumidor no informado debidamente.

 Nadie niega el alto valor nutricional de los huevos y de la leche ni menos aún su gran importancia en la nutrición del niño y de la gestante. Sin embargo, la publicidad invitando con ingeniosos sofismas a consumir ad libitum leche y huevos “para reducir el colesterol” está obviamente dirigida y destinada no a los niños (que ya toman toda la leche que pueden … aunque quizá no toda la que deberían). Más bien, es evidente que se quiere llegar publicitariamente a una población adulta -probablemente en riesgo cardiovascular - que no necesita la leche o los huevos “todos los días” y que pondría su salud en gravísimo riesgo al sentirse falsamente inducida a consumir más leche y más huevos. Y eso va contra el principio fundamental de la medicina: primero que nada, no dañar.

******************************************************

Boletín Científico N^o 9

Estudio sugiere que el Cerebro de la Mujer está mejor protegido contra la Esquizofrenia que el Cerebro del Hombre

Boletín del 31 de julio de 2000

La esquizofrenia es una enfermedad que durante años ha sido siempre difícil de definir. Se trata claramente de un cuadro clínico complejo o una familia de síndromes antes que de una sóla enfermedad. Clásicamente  se le define por sus síntomas: alucinaciones, delusiones (creencias falsas), pensamiento desordenado, una disminución de la capacidad de participación social, etc. Sin embargo, otras enfermedades pueden tener algunos de estos síntomas también.

Durante mucho tiempo los psiquiatras han sabido que la esquizofrenia tiene un curso de acción más severo en los hombres que en las mujeres. La esquizofrenia tiende a aparecer más tarde en las mujeres. Ellas están menos expuestas a quedar totalmente discapacitadas y sus síntomas se centran típicamente en delusiones y alucinaciones – que son de más fácil tratamiento. Por otro lado, las mujeres tienden a responder mejor al tratamiento medicamentoso.

Un nuevo estudio liderado por el Dr. Godfrey Pearlson y publicado en el número de marzo de 2000 del American Journal of Psychiatry  [M. Frederikse, A.  Lu, E. Aylward, P. Barta, T. Sharma y G. Pearlson (2000)  "Sex Differences in Inferior Parietal Lobule Volume in Schizophrenia," Am J Psychiatry 157, 422-427] sugiere que esto se debería a diferencias básicas entre hombres y mujeres en la forma como el cerebro “rearregla” el cerebro.

La investigación está enfocada en el estudio del Lóbulo Parietal Inferior,  que es una parte de la corteza cerebral esencial para la atención y la percepción. Al interactuar con el resto del cerebro,  el Lóbulo Parietal Inferior traduce la información sensorial (tacto, olores, visión) y la convierte en un mapa sensorial propio de una persona en un momento dado.

 El equipo de científicos encontró que en general el Lóbulo Parietal Inferior es más pequeño en pacientes esquizofrénicos. Pero también reporta que en hombres con esquizofrenia  el Lóbulo Parietal Inferior está construido “al revés” en comparación con mujeres esquizofrénicas y personas sin esquizofrenia en general. Normalmente, el Lóbulo Parietal Inferior del hemisferio cerebral izquierdo del hombre es significativamente más grande que el del hemisferio derecho.  Pero ese patrón está revertido en hombres esquizofrénicos. Esta anormalidad localizada en una región del cerebro que ayuda a “mapear” la realidad podría explicar los síntomas de realidad distorsionada que son patognomónicos de pacientes esquizofrénicos.

Anteriores trabajos llevados a cabo por el mismo grupo demostraron que en mujeres normales el Lóbulo Parietal Inferior tiende a ser ligeramente más grande en el hemisferio cerebral derecho. El Lóbulo Parietal Inferior derecho, probablemente gobierna la capacidad para sentir y armar relaciones entre partes del cuerpo y el estado de alerta y percepción de los afectos y sentimientos de una persona. El Lóbulo Parietal Inferior izquierdo estaría más involucrado en la percepción, como por ejemplo el juzgar qué tan rápido se mueve un móvil o en el estimar el tiempo que transcurre entre dos eventos.

En el estudio actual, los investigadores compararon scans hechos por resonancia magnética en un grupo constituido por 30 hombres y mujeres previamente diagnosticados con esquizofrenia contra otro grupo de 30 personas que probadamente no sufrían de dicha enfermedad.  Mediante el uso de un software especialmente diseñado por el Dr. Patrick Barta, psiquiatra de Johns Hopkins, se pudo comparar el volumen de los Lóbulos Parietales Inferiores de acuerdo al sexo y según el hemisferio cerebral. El volumen del Lóbulo Parietal Inferior en hombres esquizofrénicos fue, en promedio, 16% más pequeño que en hombres normales. Por otro lado, los volúmenes de los Lóbulos Parietales Inferiores izquierdos y derechos estaban proporcionalmente revertidos.

 Hay claramente, entonces, una interacción entre sexo y enfermedad. Puesto que el hombre y la mujer tienen cerebros diferentes, es esperable que la esquizofrenia se exprese diferentemente. Los cerebros de las mujeres están aparentemente mejor protegidos de aquello que sea que produce la esquizofrenia.

Este estudio apoya evidencia creciente en el sentido de que la esquizofrenia se inicia durante el desarrollo fetal. Aparentemente, algo va mal con el proceso de migración de las neuronas fetales al Lóbulo Parietal Inferior y otras regiones cerebrales y con la forma como estas forman sus primeras conexiones sinápticas.
 
El trabajo descrito es parte de un gran y amplio esfuerzo para descubrir anormalidades distintas y mensurables en el cerebro de esquizofrénicos. Por ejemplo, también se ha investigado un circuito cerebral que conecta áreas que hace mucho se cree que son anormales en la esquizofrenia como, por ejemplo,  la región de Wernicke (un área importante para el habla y el lenguaje) y partes de la corteza prefrontal. El grupo de investigadores de este estudio había encontrado previamente que la región de Wernicke también está arreglada  “al revés” en hombres esquizofrénicos. Esto resultaría, quizás, en las voces [no reales] que los pacientes esquizofrénicos típicamente dicen oír. 

En las mujeres, la esquizofrenia aparece en promedio 10 años más tarde que en los hombres. Esto significaría que es menos discapacitante. Las mujeres esquizofrénicas tienen menos de lo que los psiquiatras llaman síntomas de déficit.  Los pacientes con síntomas de déficit carecen de aquello que nos ayuda a levantarnos por la mañana e ir a trabajar, aprender cosas nuevas, tener objetivos definidos y lucir entusiastas. La forma más suave como se presenta la esquizofrenia en la mujer, a menudo les permite funcionar socialmente a pesar de la enfermedad subyacente.

****************************************************

Boletín Científico N^o 10

GENES MITOCONDRIALES Y LA DETECCIÓN TEMPRANA DE CIERTOS TIPOS DE CÁNCER

Boletín del 31 de agosto de 2000

Las mitocondrias son organelos intracelulares [una sóla célula tiene típicamente hasta decenas de miles de mitocondrias] que son responsables de la síntesis de adenosina trifosfato (ATP). Este proceso ocurre por fosforilación oxidativa mediante la beta-oxidación de ácidos grasos o del acetil CoA proveniente de la glicólisis citoplásmica de los carbohidratos.

 Sin embargo, las mitocondrias tienen además su propio ADN. Este es el único ADN localizado fuera del núcleo en las células eucarióticas. Aunque la función de estas cadenas de ADN generalmente ha sido circunscrita a codificar ciertos tipos de ARN ribosomal y de ciertas subunidades proteicas de algunas enzimas, parece que las mutaciones que ocurren en este ADN no nuclear pueden servir para detectar tempranamente ciertos tipos de cáncer.

 Hasta ahora la mayoría de las mutaciones relacionadas con el cáncer han estado circunscritas al ADN nuclear.  Esto es entendible desde un punto de vista práctico, pues mientras un núcleo contiene sólo dos copias de ADN (cada una heredada de cada padre), toda célula tiene miles de copias de un ADN mitocondrial (heredado exclusivamente de la madre, pues el espermatozoide no contribuye mitocondrias en el momento de la fecundación).

 Un reciente estudio liderado por el Dr. David Sidransky y publicado en un número de marzo de 2000 de Science  [M. Fliss, H. Usadel,  O. Caballero, L. Wu, M. Buta, S. Eleff, J. Jen y D. Sidransky (2000)  "Facile Detection of Mitochondrial DNA Mutations in Tumors and Bodily Fluids" Science 287, 2017-2019] .

El alto número de copias del ADN mitocondrial por célula lo hace, sin embargo, mejor blanco como para identificar mutaciones. Cuando estos investigadores compararon mutaciones mitocondriales con mutaciones del tipo p53 (encontrables en el ADN nuclear) en los tumores y en los fluidos corporales estudiados, ellos encontraron en las mitocondrias un incremento que iba de 20 a 200 veces en el número de mutaciones .

No es que las mutaciones en los núcleos no sean importantes sino que la inmensa cantidad de copias de ADN mitocondrial por célula hace que las mutaciones del ADN mitocondrial sean más fáciles de identificar.

 El equipo de investigadores primero identificó mutaciones ligadas a neoplasias de vejiga, pulmón, así como de cabeza y cuello.  Luego ellos estudiaron las correspondientes muestras de orina, saliva y lavados de órganos de 20 pacientes con estos tumores y buscaron mutaciones mitocondriales similares que pudieran ser utilizadas en tests de diagnóstico.

Así, ellos lograron detectar mutaciones en todos los pacientes de cáncer de vejiga y de pulmón y en seis de nueve de los pacientes de cáncer de cabeza / cuello. Las mutaciones mitocondriales observadas en los fluidos corporales eran idénticas a aquellas observadas en los tumores primarios. 

Es importante resaltar que los tumores de pulmón, vejiga y cabeza / cuello atacan a más de 265,000 personas solamente en los EE.UU. con una muy alta tasa de mortalidad (180,000 por año).  El cáncer al pulmón es el más común en los EE.UU. y tiene una tasa alta de mortalidad debido a que sus síntomas no aparecen hasta que la enfermedad está en un estadio avanzado y su detección temprana es muy difícil actualmente.

Hasta ahora, encontrar mutaciones específicas para ciertos tipos de cáncer ha sido como tratar de hallar una aguja en un pajar. Evidentemente, encontrar mutaciones mitocondriales es más sencillo. Se espera en el futuro – mediante investigaciones adicionales – identificar mutaciones mitocondriales mediante un simple análisis de sangre.

El Dr. Sidransky y sus colaboradores predicen el uso del ADN mitocondrial para hacer tamizaje (“screening”) de cáncer en el futuro mediato, de una manera similar al uso de la mamografía para hacer ‘screening’ en cáncer de mama. 

Por ejemplo, alguien en alto riesgo de desarrollar cáncer al pulmón debido a una historia de tabaquismo podría proveer una muestra de esputo. Esa muestra podría ser analizada para obtener una línea basal descriptiva del genoma mitocondrial del paciente.

 En consultas sucesivas, se colectaría nuevas muestras de esputo y los estudios del ADN mitocondrial en éstas se compararían con la línea basal. Si se observara nuevas mutaciones, entonces el médico estaría en una mejor posición para intervenir cuando el cáncer quizá sea curable o tratable.

******************************

Boletín Científico N^o 11

ENVENENAMIENTO POR PLOMO: El Perfil Genético Puede Incrementar o Disminuir El Riesgo

Boletín del 30 de setiembre de 2000

Científicos de la Escuela de Salud Pública y de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins de Baltimore (EE.UU.) han encontrado evidencia que sugiere que ciertos factores genéticos podrían influir significativamente en qué tan susceptible sea una persona a la intoxicación por Plomo. Así, el perfil genético de un individuo podría determinar cómo se administra el Plomo en el cuerpo y cómo se acumula en la sangre y en los huesos. El estudio fue dirigido por el Profesor  Brian S. Schwartz y fue publicado en el número de octubre de 2000 de la revista Environmental Health Perspectives [B. Schwartz, B. Lee, G. Lee, W. Stewart, D. Simon, K. Kelsey, y A. Todd (2000) Associations of Blood Lead, Dimercaptosuccinic Acid-Chelatable Lead, and Tibia Lead with Polymorphisms in the Vitamin D Receptor and -Aminolevulinic Acid Dehydratase Genes Environ. Health Persp. 108, 949-954].

Cada vez es más evidente que pequeñísimas diferencias en la secuencia de ciertas regiones del ADN entre individuos pueden modificar la captación, distribución, y eliminación del Plomo, el que es un metal extremadamente tóxico para el ser humano.

 Hay dos genes involucrados con los mecanismos bioquímicos en la lucha contra la intoxicación por Plomo:

• el gen ALAD,  el cual es responsable de la producción de la enzima delta-aminolevulinico deshidratasa, y

•  el gen VDR, responsable de la síntesis del receptor para la Vitamina D.

Boletín Científico N^o 13

GENÉTICA DE LA ATROFIA MUSCULAR ESPINAL

Boletín del 30 de noviembre de 2000

ANIMALES TRANSGÉNICOS:
MONO POSEE GEN DE UNA MALAGUA  

ANDi fue producido por un equipo de científicos liderado por Anthony Chan y el trabajo fue publicado en el primer número de enero de 2001 de la prestigiosa revista Science [A. Chan, K. Chong, C. Martinovich, C. Simerly y G. Schatten (2001) "Transgenic Monkeys Produced by Retroviral Gene Transfer into Mature Oocytes" Science 291:309-312]. 

Se inyectó un retrovirus (vector retroviral Moloney seudotipeado con virus de estomatitis vesicular ) genéticamente modificado (que a su vez era portador del gen para la Proteína Verde Fluorescente) dentro del espacio perivitelino de 224 oocitos maduros no fertilizados de monas rhesus. Pocas horas más tarde, se inyectó intracitoplásmicamente espermatozoides (de mono rhesus) dentro de los óvulos para así fertilizarlos. Tal como con otras técnicas de fertilización in vitro aplicadas en primates no humanos, este procedimiento fue relativamente ineficiente.

Las aproximaciones moleculares para fabricar clones [sea por partición de embriones o por transferencia de núcleos a células somáticas totipotentes (stem cells)] - y que actualmente pueden producir monos transgénicos - pueden ser combinadas para producir modelos ideales que acelerarán los descubrimientos y cerrarán la obvia brecha fisiológica entre los monos transgénicos y los humanos.

ENFERMEDAD DE HUNTINGTON: ACCIÓN DE UNA PROTEÍNA SECUESTRADORA

Se ha encontrado la evidencia más fuerte que haya hasta hoy que sugiere que un tipo de virus puede contribuir a algunos casos de esquizofrenia. Esto ha sido reportado por un equipo de investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins dirigido por el Dr. Robert Yolken en un artículo recientemente publicado en el Proceedings for the National Academy of Sciences [H. Karlsson^*,, S Bachmann, J. Schröder, J. McArthur, E. Torrey, and R. Yolken ⁽2001) "Retroviral RNA identified in the cerebrospinal fluids and brains of individuals with schizophrenia" Proc. Natl. Acad. Sci. USA,  98, 4634-4639]

La  ADP-ribosa es un compuesto conocido principalmente por su papel en el desarrollo de la enfermedad celular y en la auto destrucción de células enfermas. En el artículo que se reseña aquí se describe que es más que un compuesto transitorio y sin oficio ni beneficio. 

Este estudio describe un interesante trabajo de colaboración entre tres grupos de investigadores de tres universidades distintas:  Johns Hopkins University, Harvard University y la University of Hawaii. Ellos han descrito en un artículo publicado el 31 de mayo de 2001 en la revista Nature [ A.  PERRAUD, A.LEIG, C. DUNN, L. BAGLEY, P. LAUNAY, C. SCHMITZ, A. STOKES, Q. ZHU, M. BESSMAN, R. PENNER, J, KINET* y A. SCHARENBERG (2001)  " ADP-ribose gating of the calcium-permeable LTRPC2 channel revealed by Nudix motif homology"         Nature 411, 595 - 599] nuevas evidencias que en cierto modo rehabilitan la reputación de este paria biológico conocido como adenosina difosfato ribosa, o ADP-ribosa. 

El grupo de Johns Hopkins, liderado por el Dr. Maurice Bessman,  ha encontrado que a medida que las células trabajan para destruir la ADP-ribosa, una pausa en el proceso permite que la ADP-ribosa abra un canal de transporte de calcio a través (a lo ancho, realmente) de las membranas celulares en el cerebro, pulmones, corazón, bazo, hígado, etc. 

Es importante conocer qué es lo que abre y cierra los canales de calcio puesto que el transporte de calcio a través de las membranas biológicas es un evento significativo en una amplia variedad de procesos fisiológicos. Por ejemplo, procesos de señalización neuronal, regulación del ritmo cardiaco y la contracción muscular, respuestas del sistema inmune, sentido del olfato, metabolismo energético, etc. 

Los investigadores encontraron evidencias de que una proteína originalmente usada exclusivamente para destruir la ADP-ribosa se puede fusionar con otra proteína que crea un canal de calcio conocido como LTRPC2. Un elemento polipeptídico crucial presente en la proteína "limpiadora" fue aparentemente incorporado durante la evolución en la secuencia del ADN que codifica la proteína grande que crea el canal de calcio. 

Se trata entonces de dos procesos diferentes y evolutivamente antiguos que se han unido funcionalmente pero conservando sus características enzimáticas individuales. El descubrimiento  descrito fue hecho por el Dr. Andrew Scharenberg de Harvard Medical School, quien se especializa en estudiar los papeles que juegan los canales de calcio en el sistema inmune e identificó dos genes que se creía que estaban ligados a canales de calcio. 

Scharenberg notó que ambos genes contenían una secuencia de ADN similar a un segmento de ADN que es la característica patognomónica de una familia de genes que Bessman había descubierto y llamada hidrolasas "Nudix". La sección característica de estos genes es ahora conocida como la "caja Nudix". 

Aunque las proteínas utilizadas en estos estudios son de origen humano, las hidrolasas "Nudix" se encuentran en el rango más amplio de las especies yendo desde las más primitivas hasta las más evolucionadas. Hasta ahora se las ha encontrado en 200 especies en unas 600 formas. 

Las células típicamente utilizan las proteínas Nudix como 'agentes limpiadores' que rompen derivados potencialmente dañinos de los nucleósido difosfatos (como la ADP-ribosa). Sin embargo, hoy se sabe que estas proteínas se han adaptado a una serie de otras funciones. 

Scharenberg envió a Bessman y Dunn clones de los genes Nudix que él halló. Ellos transfirieron el gen más pequeño a bacterias Escherichia coli. Cuando las bacterias se replicaban, éstas usaban el gen para fabricar proteínas las que Dunn probó contra una serie de compuestos que se unen a las 'Cajas Nudix'.  La proteína sólo se unía a ADP-ribosa, una sustancia tóxica que es usada por algunos organismos patógenos (como por ejemplo la bacteria que produce difteria) para inutilizar células. 

La ADP-ribosa también está involucrada en el proceso de apoptosis, que es un mecanismo de auto destrucción celular o muerte programada usada para células enfermas o dañadas. El Segundo - el más grande - gen identificado por Scharenberg tenía una 'Caja Nudix' en un extremo de la secuencia de ADN. Bessman y Dunn aislaron el segmento de la proteína más grande y repitieron el experimento realizado con el gen corto; ellos encontraron que también sólo se une a la ADP-ribosa. 

Sospechando que el resto de la segunda proteína estaba involucrada en la formación de un canal de calcio iónico,  Scharenberg y Bessman le pidieron a  Reinhold Penner de la University of Hawaii en Honolulu que use una técnica especial conocida como "patch-clamp" para probar si el LTRPC2 creaba un canal y si ese canal podía ser regulado con la ADP-ribosa.  

*****************************************

 Un artículo publicado en el número del 15 de agosto de 2001 de Cancer Research, describe un vínculo entre dos genes que 'disparan' el cáncer a la piel. Esto podría servir como un marcador temprano para esta enfermedad. D. Polsky, A. Zuyung Young, K. Busam y R. Alani (2001) The Transcriptional Repressor of p16/Ink4a, Id1, Is Up-Regulated in Early Melanomas" Cancer Research 61, 6008-6011

************************************************* 

Boletín Científico N^o 23

NUEVO MECANISMO PARA DETENER LA TRANSCRIPCIÓN GENÉTICA

 Boletín del 30 de setiembre de 2001

La transcripción es el proceso mediante el cual una plantilla de ADN es "leída". En base a ella se construye una molécula de ARN,  la cual posee la secuencia exacta para que el equipo de ribosomas citoplásmico pueda luego sintetizar una determinada proteína codificada originalmente por el gen inscrito en la región del ADN que se transcribió. 

Un cromosoma eucariótico contiene muchos genes, cada uno transcrito separadamente por la ARN polimerasa  I, II o III. La terminación de la transcripción entre genes previene la formación de ARN policistrónicos o de ARN antisentido los que no son adecuados para una correcta expresión genética.

 Para terminar la transcripción de genes que codifican proteínas por ARN polimerasa II se requiere la presencia de un grupo de proteínas que también dirigen la partición y la poliadenilación del ARN mensajero en respuesta a un elemento específico en la secuencia del ADN y están asociados con la región carboxi-terminal de la subunidad mayor de la ARN polimerasa II.

La ARN polimerasa II, es una enzima que transcribe todos los genes que codifican proteínas en eucariotes y es bastante similar en organismos de mucha distancia evolutiva yendo desde levaduras hasta humanos. Si bien es verdad que muchos de los detalles de cómo es que ocurre la transcripción aún no han sido descubiertos, es claro que una terminación apropiada y debidamente regulada es crucial para una fabricación correcta de las proteínas. 

Las señales de terminación son como señales de tráfico: Si se remueve una señal podría ocurrir un accidente de tránsito. Cuando la ARN polimerasa II está transcribiendo un gen, se pasaría directamente al siguiente gen si la señal de STOP ha sido alterada. 

En este estudio se describe que se ha encontrado un método novedoso en células de levadura para gobernar la expresión genética al final de la transcripción antes que al inicio de la misma. 

Investigadores de las universidades de Yale, Wisconsin y Johns Hopkins han publicado en el número del 20 de setiembre de la revista Nature [E. STEINMETZ, N. CONRAD, D. BROW, J. CORDEN (2001)"RNA-binding protein Nrd1 directs poly(A)-independent 3'-end formation of RNA polymerase II transcripts" Nature 413, 327 - 331] que una proteína llamada Nrd1 ayuda a la enzima  ARN polimerasa II a reconocer un signo - aún no identificado - de STOP para la transcripción de ciertos genes.

Puesto que Nrd1 también controla su propia transcripción, este hallazgo podría ayudar a entender un proceso similar que usa el HIV para apoderarse de la maquinaria de replicación de la célula infectada. Un mecanismo similar ya era conocido que existía en las bacterias pero este es el primer ejemplo de tal proceso en una célula superior. Vale aclarar que las células de levadura son nucleadas y por tanto estas son eucariotes. 

La expresión genética y su control determinan el proceso de interpretar cómo la expresión genética controla la formación de proteínas. La proteína Nrd1 toma parte activa en controlar la expresión genética y no sólo se dedica a "avisar" que existe un signo de STOP. El tener un ejemplo de este mecanismo en células superiores es muy valioso pues ayuda a discernir algunos de los mecanismos fundamentales que entran en juego para regular la expresión genética al nivel de la terminación de la transcripción.

 La proteína Nrd1 se une a una región de la ARN polimerasa II llamada CTD (C-terminal domain), que se vería como protruyendo fuera de la enzima (que tiene una estructura tridimensional globular), como si fuera un asa o una manija. 

En levaduras que producen la proteína Nrd1 en forma mutada los investigadores han descubierto que la ARN polimerasa II "se pasa" varios signos de STOP, transcribiendo de forma continua por encima de los terminales de ciertos genes hasta que llega a un tipo diferente de señal de STOP.

 La ARN polimerasa II transcribe los aproximadamente 30,000 genes (que codifican proteínas) presentes en cada célula humana (según lo encontrado en la última lectura del genoma humano) uniéndose a una región de iniciación en el ADN y luego procede a "leer" o a transcribir el ADN.  La cadena de ARN es sintetizada  a medida que la enzima se mueve a lo largo del gen. Eventualmente, la polimerasa alcanza una señal de STOP al final del gen y se detiene el proceso.

 Hace unos 15 años que se viene buscando entender cómo funciona la ARN polimerasa II tratando de encontrar proteínas y genes que interactúen con los CTD.  Ya se había identificado una proteína llamada SCAF8 in humanos que es capaz de unirse a los  CTD, pero al carecerse de una buena manera de entender su función los investigadores de este estudio examinaron su contraparte de las levaduras:  Nrd1. 

Para entender la función normal de Nrd1 los investigadores crearon levaduras mutantes que poseían un gen  Nrd1 sensible a la temperatura. En estos mutantes termosensibles, cuando se incuban por encima de cierta temperatura el gen produce una forma alterada de Nrd1 que es incapaz de unirse a los CTD y en consecuencia no puede afectar sus genes objetivo. 

Debido a que los investigadores creían que la proteína Nrd1 limitaba la transcripción de ciertos genes ellos usaron análisis de microarreglos (microarray assays) - comúnmente conocidos como chips de genes - para buscar productos genéticos que aparenten incrementarse sin que el  Nrd1  pueda controlar su transcripción.

 Cuando los investigadores no fueron capaces de identificar una función común para los genes que aparentaban incrementarse en esas condiciones termosensibles, ellos hicieron uso de la base de datos publicada ya para el genoma de la levadura [que contiene información sobre todos y cada uno de los 6,000 genes de la levadura] para así hallar un nexo común.

 Sucedía que todos estos genes que se incrementaban estaban justo al lado de genes que codifican para cierta clase de moléculas de ARN llamadas snoRNAs.  En vez de ellas mismas codificar para proteínas, estas moléculas de ARN guían enzimas para modificar otros ARN.

 Los investigadores no estaban 'viendo' esos genes en la ausencia de Nrd1, sino más bien estaban detectando transcripciones "corridas" de los genes adyacentes. 

Mientras que los genes snoRNA parecen depender de un signo de STOP Nrd1, el gen mismo de la proteína Nrd1  parece tener dos signos STOP: uno es activado sólo cuando la proteína Nrd1 está presente y la otra señal de STOP - más lejos - es activada sólo cuando la proteína Nrd1 no está unida al CTD.

 Cuando la proteína Nrd1 está funcionando bien, el nivel de proteína es bastante bajo. Sin embargo, cuando lo que hay es proteína Nrd1 no funcional, se eleva el nivel de la proteína Nrd1. En consecuencia, el gen Nrd1 se autorregula llevando su nivel a lo necesario. Esta es la primera evidencia descrita para este tipo de autorregulación de genes al nivel de terminación en levaduras.

 La contraparte humana de la proteína Nrd1, o sea la proteína SCAF8, es poco probable que reconozca la misma secuencia de ADN, la cual aún está en proceso de identificación. Los estudios futuros volverán a examinar el papel de SCAF8 y también aclararán algunos de los pasos involucrados en la terminación regulada por la proteína Nrd1.

*************************************

Boletín Científico N^o 24

BIOCHIPS: ARMA CONTRA EL BIOTERRORISMO

 publicado en la sección Opinión del diario El Comercio (Lima, Perú) el 17.10.01

 Boletín del 31 de octubre de 2001

La clave para contrarrestar exitosamente un ataque con armas biológicas es la rapidez con que este es identificado. Así, se podrá tratar o aislar a las personas expuestas y de esa manera minimizar el efecto del ataque.

Hay varios grupos de investigadores trabajando en la construcción de un dispositivo cuyo prototipo es un cuadrado de 0.5 cm por lado que puede alertar en cuestión de segundos si hay tan sólo unas cuantas partículas de los agentes causantes de ántrax o viruela en el aire.

Aunque se requiere de algunos miles de esporas de la bacteria del ántrax para producir una infección exitosa, sólo bastan unas cuantas partículas virales para causar una infección por gripe o por viruela.

El secreto de estos biosensores es precisamente el uso de células vivas para una detección casi inmediata. Para esto se usa un tipo de glóbulo blanco llamado linfocito B. Unas diez mil de estas células son colocadas en la punta del dispositivo.

Los linfocitos tipo B son parte integral del sistema inmune que se caracterizan por poseer en sus superficies celulares anticuerpos capaces de unirse a virus y bacterias con muy alta especificidad y sensibilidad. Por ejemplo, la mayoría de los humanos poseemos células B para patógenos causantes de polio (los que somos mayores de 40 años), varias cepas de gripe, sarampión, difteria, varicela, tétano y otras enfermedades a las que hayamos sido expuestos en el pasado por infección o por vacunación.

Dentro del cuerpo humano, cuando una célula B se une a un invasor para el cual está diseñado a reconocer, se dispara en la célula una cascada de eventos bioquímicos a nivel molecular, provocando así que el sistema inmune se lance a la defensa contra el invasor.

Los biosensores contienen células B provenientes de ratón que han sido diseñadas mediante ingeniería genética para responder ante la presencia de ciertos agentes bacterianos y virales propios de la guerra biológica.

Para evidenciar que las células B han percibido positivamente la presencia de un agente invasor en el dispositivo, los linfocitos B han recibido la inserción de otro gen (obtenido de una malagua fluorescente llamada Aequorea). Este gen permite que la proteína llamada aequorina emita luz instantáneamente cada vez que detecte un influjo de iones de Calcio, los que a su vez son acumulados en forma masiva cuando ocurre la cascada bioquímica de eventos disparada por la presencia del agente invasor. Todo este proceso, desde la detección hasta la luminiscencia, toma menos de un segundo.

Hay un problema logístico que está siendo resuelto biotecnológicamente actualmente y consiste en que hay que generar un sistema que permita que las células sensoras se mantengan vivas, sean bioquímicamente capaces, que no se reproduzcan y que no se mueran. El mejor prototipo actual es un chip plástico de 0.5 cm de lado que tiene un micro tubo que alimenta las células a la vez que les impide dividirse o morir dentro de un rango aceptable de temperatura.

Este biochip permite que el líquido que efluye luego de alimentar las células bañe luego un CCD (charge-coupled device) capaz de detectar la emisión de luz de inclusive una sóla célula B. A nivel de prototipo ya se ha podido llegar a detectar hasta cinco partículas virales o bacterianas individuales.

El biosensor es específico de manera natural y no se dispara accidentalmente con el humo, polvo u otros contaminantes pues los linfocitos B están acostumbrados a distinguir con exactitud sus objetivos entre los muchísimos posibles elementos presentes en la sangre.

Es interesante notar que las guerras, a pesar de sus devastadores efectos inmediatos sobre la especie humana, ocasionan a la larga beneficios imprevistos para la humanidad. El próximo desarrollo de estos dispositivos, motivado por la realidad geopolítica actual, probablemente significará en el futuro cercano la aparición de instrumentos médicos que de manera simple, inmediata y eficaz puedan ayudar a  diagnosticar enfermedades infecciosas directamente por el médico de cabecera.

*******************************************

BioGenómica continuará brindando el servicio de publicación periódica de boletines científicos de interés para el público en general así como para la comunidad científica y médica.

Autor: Ernesto Bustamante
Copyright © 1999 - 2003 [BioGenómica SAC]. Reservados todos los derechos.
Revisado: 14 Oct 2007 12:54:29 -0700 .