La faceta bioeléctrica del cáncer, programar bacterias para prevenir tumores

Unos biólogos han comprobado cómo ciertas señales bioeléctricas, provenientes de células distantes, controlan los tumores provocados por genes que promueven el cáncer, y qué papel tienen en el proceso determinados ácidos grasos producidos por bacterias beneficiosas que viven dentro del cuerpo.

Estos científicos, de la Universidad Tufts en el campus de Medford/Somerville, de Massachusetts, Estados Unidos, se han valido de un modelo basado en renacuajos pero extrapolable al Ser Humano para llevar a cabo su estudio.

A menudo, la información genética no basta para determinar si una célula se convertirá en cancerosa; hay que tener en cuenta la fisiología de la célula y las señales bioeléctricas que ésta recibe de otros tejidos.

Contando con la suficiente información de esa clase, parece plausible recurrir a varias vías de prevención, detección y tratamiento del cáncer, por ejemplo utilizando fármacos que actúen específicamente sobre el estadobioeléctrico de ciertos puntos del cuerpo, aunque estén distantes. Algunos medicamentos de este tipo, incluyendo fármacos antiepilépticos, ya han sido aprobados para uso humano, por lo que sería relativamente rápido evaluar en ensayos clínicos su eficiencia para este otro campo de aplicación.

El equipo de Michael Levin y Brook T. Chernet inyectó en renacuajos de la rana Xenopus laevis oncogenes asociados con muchos cánceres humanos. Los oncogenes hicieron que se formaran estructuras parecidas a tumores en esos sitios receptores. Los experimentos realizados por los investigadores mostraron que la incidencia de la formación de tumores podía ser reducida de forma importante a través de la expresión incorrecta de canales iónicos hiperpolarizadores, que controlan el flujo de corriente a través de la membrana celular, incluso cuando estas señales eléctricas se originaron lejos de las células que expresan oncogenes. Estas señales bioeléctricas distantes suprimieron el crecimiento tumoral, a pesar de los altos niveles de proteína de oncogén de las células.

La imagen muestra, con sus posiciones señaladas en un renacuajo, células de dos "bandos". Las representadas en rojo expresan oncogenes. Las representadas en verde, situadas relativamente lejos de la zona del cuerpo donde están las rojas, tienen una expresión de canales iónicos hiperpolarizadores que impide que las rojas formen tumores. 

Investigaciones adicionales revelaron que los efectos de supresión de tumores de la hiperpolarización fueron regulados por un mecanismo en el que intervienen el butirato (un ácido graso de cadena corta que cuando consumimos carbohidratos es producido de manera natural en grandes cantidades en el sistema digestivo por bacterias simbióticas que se alimentan de fibra) y la clase de enzimas conocidas como histona deacetilasas, sobre las que el butirato actúa. De éste además, ya se ha comprobado en estudios anteriores que protege frente al cáncer colorrectal.

Para confirmar que el butirato bacteriano estaba también implicado en la regulación de la formación lejana de tumores en los renacuajos, los investigadores aplicaron antibióticos; y constataron que estos fármacos efectivamente redujeron la producción de butirato y por consiguiente detuvieron el efecto de supresión tumoral basado en el voltaje de la membrana celular.

La conexión entre el microbioma y el cáncer que se regula en una parte importante por alteraciones en la señalización bioeléctrica abre una prometedora vía potencial para la prevención del cáncer. Si se consigue programar metabólicamente a bacterias del tipo descrito a fin de que produzcan niveles lo bastante altos de butirato, eso sería una magnífica forma de prevenir tumores, tal como destaca Levin.

Por estudios anteriores, se sabe que los puntos donde hay tejidos con propiedades bioeléctricas anormales, son los que más probabilidades tienen de convertirse en escenarios de nacimiento de tumores, aunque se necesita investigar más para determinar si tal señalización sucede en cánceres de células mamíferas.

Los autores del estudio tienen ya en mente otro interesante objetivo de estudio en esta línea de investigación: ¿Los tumores cancerosos emiten información bioeléctrica que pudiera ser detectable desde una distancia igualmente grande?

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Reconstruyen huesos de monos gracias a la reprogramación celular

Por primera vez en un mono, un equipo de investigadores de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de EE UU ha demostrado que se puede crear hueso a partir de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) originarias de la piel del propio animal.

El estudio, que se publica en Cell Reports, revela también que el riesgo de que estas células desarrollen tumores es menor de lo que se creía, según trabajos anteriores realizados en ratones inmunodeprimidos.

“Utilizamos un macaco Rhesus porque su fisiología es parecida a la humana”, señala Cynhia Dunbar, una de las autoras del trabajo. “Haber demostrado en este organismo que las iPSC son capaces de producir hueso de nuevo sirve como modelo para su aplicación en clínica”.

Además, los científicos de los NIH remarcan la importancia de usar células autólogas, es decir, obtenidas del propio animal. De este modo, los tratamientos inmunosupresores no son necesarios contra los efectos tóxicos de una posible incompatibilidad ya que el donante es el mismo que el receptor.

Actualmente, en los hospitales se usan injertos óseos provenientes de cadáveres o de las regiones menos críticas del propio paciente. “En estos casos, la llegada de sangre es insuficiente para mantener el hueso saludable”, explica a Sinc la investigadora.

También se usa la cerámica sola o la mixta con células que se obtienen de la medula ósea. “No obstante –añade Dunbar– estas no tienen el potencial de crecimiento de las iPSC”. 

Durante el experimento se usó la receta estándar con el fin de ’cocinar’ las células de la piel de los macacos hacia iPSC. Posteriormente los investigadores las inyectaron en estos animales.

“Solo se formaron teratomas [un tipo de tumor] después de la inyección de dosis muy altas de iPSC, e incluso entonces crecieron muy lentamente. Hasta donde sabemos, y hemos seguido a los monos durante más de dos años, este tumor nunca se extendió lejos de la zona de la inyección original”, añade la científica.

Sin embargo, cualquier utilización de iPSC en medicina regenerativa implica la diferenciación previa en el laboratorio de estas para conducir a las células del tejido que se pretende reconstruir, en este caso, las formadoras de hueso.

“Para ello, transformamos las células iPSC en progenitores óseos, es decir, las sembramos en unos andamios de cerámica que se usan en la cirugía de reconstrucción de hueso y las implantamos en el macaco. En esta ocasión, se formó hueso y no apareció ningún tipo de tumor”, declara Dunbar.

Los autores creen que investigar en un animal como el macaco es necesario para solucionar los problemas de formación de tejido o de inmunidad que no pueden representar los estudios in vitro o en ratones. Las terapias derivadas de este hallazgo podrían ser beneficiosas en personas con grandes defectos óseos congénitos o lesiones traumáticas. 

Dunbar piensa que la primera aplicación de células procedentes de iPSC en los seres humanos será para tratar enfermedades fatales como la enfermedad de Alzheimer, la de Parkinson o la distrofia muscular; o para situaciones donde la aplicación de estas células puede ser más segura, como la ceguera congénita.


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Acelerar el metabolismo, una nueva y prometedora vía para tratar la obesidad

Manipulando un proceso bioquímico subyacente en la capacidad celular para quemar grasa y generar energía, unos investigadores han hecho un hallazgo que podría conducir a un nuevo tratamiento para combatir la obesidad y la diabetes.

Lo descubierto por el equipo de la Dra. Barbara Kahn y el Dr. Qin Yang, del centro médico BIDMC (dependiente de la Escuela Médica de la Universidad Harvard), en la ciudad estadounidense de Boston, muestra que reducir la cantidad de nicotinamida N-metiltransferasa (NNMT) en el tejido graso y hepático reduce drásticamente el desarrollo de la obesidad en ratones.

El hallazgo resulta especialmente prometedor por el hecho de que el tratamiento utilizado en los experimentos del estudio reciente para inhibir el gen responsable de la NNMT ya se utiliza para tratar otras enfermedades en seres humanos.

El fenómeno observado en el nuevo estudio se basa en un mecanismo bioquímico en el que se aceleran reacciones celulares, lo cual genera más energía. Todos conocemos a personas que aparentemente pueden comer lo que quieran y no engordar. Este control natural de peso se debe al ritmo en que el metabolismo es capaz de quemar combustible en vez de almacenarlo en forma de grasa. Esta velocidad se puede aumentar mediante el citado mecanismo de aceleración del uso de energía en las células.

Es vital encontrar vías expeditivas, pero médicamente seguras, con el fin de combatir la obesidad. En países como Estados Unidos, más de un tercio de la población adulta ya es obesa.

La obesidad es un factor de riesgo importante para el desarrollo de resistencia a la insulina y diabetes. Aunque la dieta y el ejercicio físico son importantes para el control del peso, los tratamientos contra la obesidad podrían ser de gran ayuda, y la vía terapéutica explorada en el nuevo estudio podría resultar providencial, una vez se haya validado mediante los correspondientes ensayos clínicos.


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La acción de la cafeína contra la enfermedad de Alzheimer

En una investigación reciente se ha demostrado por vez primera que la cafeína tiene un efecto positivo sobre las acumulaciones de la proteína Tau, en su estado anómalo y pernicios, que intervienen en el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer.

Esas acumulaciones, junto con las placas nocivas de beta-amiloide, un péptido que en concentraciones inadecuadas resulta pernicioso, son rasgos típicos del Mal de Alzheimer. Estos depósitos nocivos alteran la comunicación de las neuronas del cerebro y contribuyen a su degeneración.

Aunque se ha investigado bastante, no se ha encontrado un fármaco que pueda prevenir de manera eficaz este proceso perjudicial. Lo descubierto por el equipo del Dr. David Blum, de la Universidad de Lille en Francia, y la Dra. Christa E. Müller, de la Universidad de Bonn en Alemania, podría conducir hacia el desarrollo de una nueva clase de fármacos y así tratar el Mal de Alzheimer.

Ya había fuertes indicios de que el consumo habitual de cafeína, como por ejemplo a través del café, ayuda a evitar la pérdida de memoria durante el envejecimiento y reduce el riesgo de desarrollar Mal de Alzheimer. Sin embargo, hasta ahora, los estudios experimentales solo se habían centrado en la acción de la cafeína en modelos que emulaban la patología amiloide de la enfermedad, mientras que no había registros sobre los efectos in vivo de la cafeína en modelos similares pero orientados a la patología vinculada a la proteína Tau.

La cafeína bloquea varios receptores en el cerebro que son activados por la adenosina, y en particular, el bloqueo del receptor A2A de la adenosina parece tener un papel importante en la acción de la cafeína contra el Mal de Alzheimer.

En el estudio, se han evaluado los efectos del consumo habitual de cafeína (0,3 g/L a través de agua ingerida), suministrada en una etapa patológica temprana, en un modelo de ratón que recrea la patología progresiva de la Tau en la enfermedad de Alzheimer.

El equipo de Blum y Müller ha constatado que el consumo habitual de cafeína impide el desarrollo de déficits de memoria espacial en ratones que sufren la citada patología vinculada a la acumulación nociva de Tau. Los autores del estudio también han comprobado que el tratamiento con cafeína mitigaba varios marcadores proinflamatorios y de estrés oxidativo que estaban sobreactivados en el hipocampo de los animales con esa patología de la Tau propia del Mal de Alzheimer. La conclusión de estos científicos, a la luz de sus hallazgos, es que lo descubierto respalda la idea de que un consumo moderado de cafeína es beneficioso, al menos para los ratones de los experimentos, y que conviene seguir por esta línea de investigación, con miras a futuros ensayos clínicos en pacientes humanos con la enfermedad de Alzheimer.


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Creación artificial de un nuevo órgano funcional, un minicorazón

En un espectacular paso dentro del uso médico de células madre, unos científicos han inventado un nuevo órgano para ayudar al retorno del flujo de sangre venosa en ausencia de válvulas funcionales. Una especie de anillo hecho de células de músculo cardíaco, que se contrae y dilata rítmicamente, rodea un tramo de la vena de interés y actúa como un "minicorazón" que mejora el flujo sanguíneo por los segmentos venosos. El anillo se puede hacer con células madre adultas del propio paciente, evitando así que el cuerpo pueda rechazarlo.

El equipo de la investigadora Narine Sarvazyan, de la Universidad George Washington, en Washington, D.C., Estados Unidos, abre así un camino pionero hacia el uso de células madre para crear, y no sólo reparar, órganos. A efectos prácticos, la aplicación de la nueva técnica puede equivaler a instalar un nuevo corazón enteramente biológico en otra parte del cuerpo, que se suma al corazón principal en el trabajo de hacer circular la sangre. Los minicorazones auxiliares, implantados por ejemplo en las extremidades inferiores, permitirían mejorar significativamente el flujo de sangre por las venas.

El nuevo enfoque de crear "minicorazones" podría ayudar a combatir a una enfermedad crónica muy común, la insuficiencia venosa crónica. En las naciones industrializadas, su incidencia puede alcanzar del 20 al 30 por ciento en las personas mayores de 50 años.

Esta opción potencial de tratamiento representa un importante salto en el campo de la ingeniería de tejidos, al pasar de la reparación de órganos a la creación de órganos nuevos, aunque sean pequeños y modestos. El equipo de Sarvazyan ha demostrado la viabilidad de este novedoso enfoque in vitro y en la actualidad está trabajando en probar estos minicorazones in vivo.


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Aumentan de forma espectacular la potencia combativa del sistema inmunitario

Se ha logrado elaborar una versión artificial de la properdina, proteína natural que es un componente del sistema inmunitario. Esa versión artificial ha combatido con fuerza demoledora contra infecciones bacterianas peligrosas (neumonía y meningitis) al ser probada en ratones. Con el nuevo tratamiento experimental, y mediante dosis modestas, la proteína artificial ha sido 100 veces más eficiente en combatir la infección que la properdina natural, ofreciendo una protección significativa a los ratones contra infecciones por Streptococcus pneumoniae y por Neisseria meningitidis.

El equipo de Wilhelm Schwaeble, de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, ha demostrado que darle ese refuerzo al sistema inmunitario innato le otorga una fuerza considerablemente mayor para defenderse contra infecciones potencialmente mortales. Además, el efecto se genera muy pronto, y se puede eliminar una infección incluso cuando la bacteria ha alcanzado el torrente sanguíneo y se produce la tan temida septicemia.

La Streptococcus pneumoniae es la principal causa de neumonía y una causa importante de septicemia y meningitis, provocando aproximadamente 1,2 millones de muertes al año en todo el mundo. La Neisseria meningitidis causa meningitis bacteriana epidémica y septicemia con una alta mortalidad en niños y adultos jóvenes.

Un beneficio adicional de este tratamiento es que ha demostrado que puede neutralizar eficazmente las toxinas dañinas liberadas por las bacterias cuando son destruidas. Si bien hay tratamientos actuales capaces de matar a esas bacterias, no actúan contra los efectos nocivos de las sustancias tóxicas que se liberan, los cuales frecuentemente son más perjudiciales que las bacterias mismas.

a properdina artificial mata a las bacterias haciendo que revienten como globos, tal como se ha comprobado en sangre de ratón repleta de bacterias de la meningitis. Este método también ha sido probado en el laboratorio con sangre humana, constatándose que tiene un efecto bactericida similar.

Uno de los próximos pasos en esta esperanzadora línea de investigación será llevar a cabo más experimentos en animales, y luego pasar a los primeros ensayos clínicos en humanos.


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Nuevo fármaco que reprime la adicción a la cocaína y las recaídas en su consumo

Un compuesto novedoso, que actúa de manera muy específica sobre un importante receptor cerebral, tiene un potente efecto contra numerosas conductas negativas asociadas a la adicción a la cocaína, incluyendo la recaída en su consumo. Al menos así se ha comprobado en experimentos con animales.

La investigación llevada a cabo por el equipo del Dr. Jun-Xu Li, de la Universidad en Buffalo (Universidad Estatal de Nueva York), Estados Unidos, proporciona fuertes evidencias de que ese compuesto podría convertirse en un nuevo fármaco para el tratamiento de la adición a la cocaína, una adicción para la cual no existe una medicación efectiva.

En el estudio, el compuesto, RO5263397, mitigó de manera notable una amplia gama de comportamientos de adicción a la cocaína.

Éste es el primer estudio sistemático que muestra de forma convincente que el RO5263397 tiene un buen potencial para tratar tal adicción.


La nueva investigación muestra que el receptor TAAR 1 (por las siglas de su nombre en inglés, Trace Amine Associated Receptor 1) es muy prometedor como nuevo blanco terapéutico sobre el que actuar mediante medicamentos como la sustancia probada que ayuden a desengancharse de la cocaína a los drogadictos.

TAAR 1 está muy relacionado, en lo neuroquímico y en lo anatómico, con la dopamina. Ésta es una de las sustancias fundamentales en el cerebro, y se ve involucrada en la transformación neuroquímica que conduce a la adicción a la cocaína.

Teniendo en cuenta esto, y el papel que se le atribuye de “freno” a la actividad de la dopamina, los fármacos que estimulen al TAAR 1 podrían contrarrestar la citada adicción.

En la nueva investigación, se puso a prueba esta hipótesis utilizando en animales adictos a la cocaína el RO5263397, el citado fármaco experimental que estimula a los receptores TAAR 1.

Al medir la intensidad con la que los animales estaban dispuestos a trabajar para conseguir una inyección de cocaína, los investigadores constataron que el RO5263397 redujo su motivación para ello. Este compuesto hace a las ratas menos dispuestas a trabajar por la cocaína, lo que llevó a una reducción de su uso.


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España lidera un test barato para detectar enfermedades del feto en la sangre materna

Jesús Miguel Ruano López, un investigador del centro tecnológico IK4-Ikerlan (Mondragón, Guipúzcoa, España), es el coordinador del proyecto europeo AngeLab. Tiene el reto de desarrollar una tecnología que abarate el diagnóstico de enfermedades genéticas del feto utilizando solo unas pocas gotas de sangre materna. Para lograr su objetivo, se basa en los nuevos laboratorios en miniatura integrados en un chip. 

Según explica Ruano a Sinc, AngeLab es un proyecto de cuatro años de duración que se inició en octubre de 2012, dentro del VII Programa Marco de I+D de la UE. Cuenta con un presupuesto global de 11 millones de euros, financiado en un 75% por la Unión Europea, y el resto por el consorcio que está integrado por 15 firmas de sectores como biotecnología, e ingeniería microelectrónica y varios hospitales.

Parte del conocimiento de las herramientas de lab on a chip que se está empleando en el desarrollo de AngeLab, se adquirió en un proyecto europeo previo, también liderado por Ruano, llamado Labonfoil, que finalizó el pasado año y produjo cuatro prototipos que están “prácticamente listos para su comercialización”, destaca.

Estos prototipos consistieron en un parche para detectar en el sudor de la piel el consumo de cocaína y tres tipos de tarjetas inteligentes que se introducen en un pequeño lector portátil y que llevan en su interior determinados reactivos para identificar patógenos en los alimentos, monitorizar el cáncer de colon en la sangre de enfermos y detectar la contaminación ambiental mediante el análisis de las algas marinas.

“Uno de los valores añadidos de Labonfoil es que aprendimos a automatizar y simplificar la detección de ADN y proteínas, que son los grandes fundamentos de la biología molecular, mediante el desarrollo de estas tarjetas inteligentes que son en realidad laboratorios miniaturizados. Esto permite localizar multitud de enfermedades, lo que ha abierto la puerta a un gran número de posibilidades”, señala este doctor en Microelectrónica por la Universidad de Glasgow.

Ahora, los socios de AngeLab están conjugando “los mejores conocimientos sobre diagnóstico prenatal no invasivo en probeta con los últimos avances en miniaturización de laboratorio en un chip para revolucionar este tipo de diagnóstico”, según el investigador español.

Actualmente,  coexisten técnicas como la amniocentesis, “que son invasivas y conllevan un riesgo para el feto, con otras más recientes como los test de cribado de ADN fetal en sangre materna, que comercializan ya algunas empresas en nuestro país a un precio que oscila entre los 700 y 800 euros”, dice el coordinador.

Además, señala, estos programas de cribado de síndrome de Down no proporcionan un índice de certeza, sino que intentan identificar aquellos embarazos con riesgo de alteración cromosómica para limitar el número de amniocentesis o biopsias de vellosidad corial, por el riesgo que entrañan.

El sistema que se está desarrollando en AngeLab será capaz de detectar el ADN fetal en pequeñas muestras de sangre materna de forma rápida, no invasiva y con menor coste. Según los cálculos de Ruano, el precio del nuevo test estará entre 100 y 200 euros”.

El investigador explica que “desde la séptima semana de embarazo ya hay aproximadamente un 7% de ADN del feto circulando en la sangre de la madre. Lo que estamos haciendo en este proyecto es perfeccionar la tecnología de microfluidos que desarrollamos con Labonfoil, que permitirá hacer una extracción sencilla y automatizada de este ADN para posteriormente hacer el análisis genético y diagnosticar si el futuro bebé padece ciertas enfermedades”.

Ruano insiste en que los test de cribado de ADN fetal, “además de ser muy caros, no ofrecen un diagnóstico, que es lo que nosotros queremos lograr. La diferencia de nuestra tecnología es que será capaz de seleccionar ese ADN fetal circulante porque está metilado de forma diferente al de la madre”.

Mediante las herramientas que se están desarrollando con AngeLab “seremos capaces de diagnosticar no solo las enfermedades trisómicas como el síndrome de Down, sino que  también podremos detectar y diagnosticar otras como la fibrosis quística”, subraya.

El proyecto finalizará en 2016 con un plan de producción piloto del nuevo dispositivo de tecnología de lab on a chip, que será verificada por los centros de investigación participantes.

Además, está previsto validar técnicamente su funcionamiento con pacientes mediante más de 400 pruebas diagnósticas en los hospitales universitarios de Donostia y de Basurto, indica el coordinador.

Jesús Miguel Ruano López asegura que, aunque durante el proyecto se realizará una fase previa de explotación, el proceso de industrialización podrá comenzar entre dos y cuatro años tras su finalización en 2016.


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Logran atraer a células cancerosas hacia un sitio idóneo donde matarlas

Un factor que caracteriza al glioblastoma como un cáncer difícil de tratar, es que las células malignas del tumor se distribuyen por todo el cerebro a través de las fibras nerviosas y conductos sanguíneos, invadiendo nuevos lugares. Ahora, unos investigadores han averiguado un modo de apoderarse del control de este mecanismo migratorio, para usarlo en contra del mismo cáncer, empleando una capa de nanofibras más delgada que el cabello humano, para atraer a las células tumorales hacia una trampa mortal en el exterior del cerebro.

Con esta nueva técnica, en lugar de invadir nuevas áreas, las células migratorias centran su atención en las nanofibras especialmente diseñadas y las siguen hasta llegar a una zona, idealmente fuera del cerebro, en la cual pueden ser retenidas y exterminadas.

Usando esta técnica desarrollada por científicos del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech) y la Universidad Emory, ambas instituciones en la ciudad estadounidense de Atlanta, es posible desplazar parcialmente tumores desde lugares inoperables hasta zonas más accesibles.

Aunque la técnica de por sí no elimina el cáncer, sí puede al menos reducir el tamaño de tumores en su ubicación cerebral, al hacer que bastantes células tumorales se marchen de ese sitio.


Las nanofibras, hechas de una película polimérica ultradelgada, se asemejan a la estructura de nervios y vasos sanguíneos que las células tumorales del cerebro emplean normalmente para invadir otras partes del órgano. Las células cancerosas normalmente se posicionan sobre estas estructuras naturales y se desplazan a lo largo de ellas como trenes por una vía, esperando así llegar a otras partes del cerebro. En el caso de las nanofibras, éstas conducen a las células tumorales hacia una emboscada en vez de hacia nuevas partes del cerebro donde poder prosperar.

La ingeniosa técnica para engañar a estas células cancerosas es obra del equipo de Ravi Bellamkonda y S. Balakrishna Pai. Entre los pasos previstos en esta prometedora línea de investigación figura el poner a prueba la técnica con otras formas de cáncer cerebral y otros tipos de cáncer en general que sean difíciles de extirpar.

Sin embargo, antes de que la técnica pueda ser utilizada en los seres humanos, tendrá que someterse a extensas pruebas a fin de poder ser aprobada por las autoridades sanitarias.


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Un niño Down y su gemelo sano desvelan la clave genética del síndrome

A pesar de numerosas investigaciones, el mecanismo exacto responsable de los síntomas del síndrome de Down sigue sin entenderse por completo. Esta trisomía en el cromosoma 21 es la causa genética de discapacidad intelectual más frecuente, con una incidencia de uno entre 800 nacimientos. 

Un nuevo trabajo, publicado en la última edición de la revista Nature, ha comparado un par de gemelos humanos idénticos, en los que solo uno de ellos tiene síndrome de Down, y revela un ‘aplanamiento’ de los niveles de expresión génica de todo el genoma en el individuo afectado. Es decir, en este caso la expresión de los genes está alterada a través de cada cromosoma, no solo el 21. 

Para los autores, liderados por la Universidad de Ginebra (UNIGE), esto implica que la expresión de genes en cualquier cromosoma puede contribuir al síndrome de Down, por lo que una copia extra de cualquiera de ellos puede alterar la regulación de genes.

Es rarísimo que un niño tenga trisomía en el cromosoma 21 y su gemelo monocigótico no. Esto solo sucede en uno de cada 385.000 casos. Al comparar un individuo con Down y otro sin el síndrome que no están relacionados genéticamente, no es posible observar los cambios en la expresión de los genes. Por eso, para la ciencia, observar a los dos hermanos de este estudio es un privilegio. “Entre los dos gemelos idénticos, lo único que cambia es la trisomía”, explica a Sinc Mara Dierssen, investigadora en el departamento de Biología de Sistemas en el centro de Regulación Genómica (CRG) (España). “De ahí que sean un modelo genial para estudiar por qué se producen estas diferencias”.

Este nuevo descubrimiento va en contra de la hipótesis del desequilibrio de la dosis génica, que postula que la presencia de un tercer cromosoma 21 puede influir en la expresión de otros genes, es decir, que el material genético extra puede interrumpir la descodificación de la información en los genes y modificar las funciones celulares.

Basados en esta conjetura, varios grupos de investigación han intentado, sin éxito hasta el momento, identificar los cambios en la expresión génica en las células con trisomía y relacionarlos con los síntomas de los pacientes. Como la expresión de los genes es diferente en cada persona, resulta muy difícil discernir entre los cambios exclusivamente relacionados con la trisomía 21 y aquellos debidos a la variación natural que existe entre individuos.

Los cromosomas están divididos en dominios que contienen genes con una similar producción de ARN, la molécula encargada de transmitir la información del ADN. En el caso del gemelo con trisomía 21, los dominios se expresaban a veces mucho y otras poco, en comparación con el gemelo sano. Según los expertos, el error en esta distribución del cromosoma 21 puede tener lugar durante las etapas más tempranas de las primeras divisiones celulares, justo después de que el óvulo fertilizado se divida en dos.

Para comparar los diferentes niveles de expresión génica entre los gemelos, los investigadores utilizaron modernas herramientas biotecnológicas, como por ejemplo las técnicas de secuenciación de alto rendimiento, en colaboración con diversos laboratorios de Estrasburgo, Seattle, Ámsterdam y la participación del Centro de Regulación Genómica (CRG) en Barcelona. De esta manera fueron capaces de eliminar el efecto de las variaciones entre los individuos e identificar aquellos cambios ocasionados exclusivamente por la trisomía 21.

La expresión de los genes localizados en otros cromosomas era bastante diferente en las células trisómicas. "Este resultado fue una verdadera sorpresa; esto sugiere que un pequeño cromosoma tiene una gran influencia en el resto del genoma", afirma Audrey Letourneau, primera autora del estudio.

Al comparar los resultados obtenidos con datos de otras investigaciones, los científicos encontraron que la organización del cromosoma 21 se correlaciona con la posición del ADN en el núcleo de la célula. Así, los dominios sobreexpresados en el gemelo con trisomía corresponden con las regiones del ADN que se sabe son las primeras en interactuar con la periferia del núcleo.

El estudio muestra por primera vez que la posición del ADN en el núcleo, o las características bioquímicas de las interacciones entre ADN y proteínas en las células con trisomía, se modifica ocasionando cambios en los patrones de expresión génica.

Federico Santoni, coautor del estudio, agrega que estos cambios "no ocurren solo en el cromosoma 21, sino en todo el genoma. La presencia de solo un 1% de material cromosómico extra modifica la función de todos el genoma e interrumpe el equilibrio de la expresión de los genes".

"Si pudiéramos hacer una analogía con el cambio climático, solo con que la temperatura del planeta aumente en 1 o 2 grados en los trópicos lloverá mucho menos y en las zonas templadas mucho más. El equilibrio completo del clima en el planeta puede ser modificado por un elemento muy pequeño", añade Stylianos Antonarakis, director del laboratorio de la UNIGE.

El trabajo abre nuevas vías para entender los mecanismos moleculares que explican el síndrome de Down. La gran cantidad de datos obtenidos con las nuevas técnicas de secuenciación ofrece muchas posibilidades para los científicos. "Este avance ha sido posible en gran medida por el gran desarrollo de las técnicas de análisis genómico, que nos permiten estudiar la actividad del genoma con una gran resolución", añade Roderic Guigó, coautor del estudio y jefe del grupo de Biología Computacional del Procesamiento del RNA del CRG.

David González, coautor del estudio, afirma que "nuestro rol fue el análisis bioinformático de los datos de secuenciación de ARN de las diferentes muestras del estudio, con el objeto de determinar los niveles de expresión de los diferentes genes en cada una de ellas".   

Los investigadores de UNIGE continuarán investigando los mecanismos moleculares implicados y cómo está relacionada la expresión génica con los fenotipos del síndrome de Down. El objetivo es encontrar la forma de revertir las desregulación de la expresión génica a su estado normal para así corregir los errores producidos por esta enfermedad. Además, para los autores, conocer esto podrá ser de gran beneficio para el estudio de otras enfermedades que también presenten un desequilibrio en el balance genético.


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¿Melocotones para impedir la metástasis de algunos cánceres?

Los asombrosos resultados de unos experimentos con ratones en un laboratorio adscrito a la Universidad A&M de Texas en College Station, Estados Unidos, indican que ciertos tratamientos con un extracto de melocotón son capaces de inhibir la metástasis del cáncer de mama en ratones. Después de determinar la dosis necesaria para ver dichos efectos en ratones, los investigadores han calculado que para humanos esto sería equivalente a consumir de dos a tres melocotones al día.

El estudio lo ha realizado el equipo de Luis Cisneros Zevallos, de la agencia AgriLife Research, dependiente de la Universidad A&M de Texas. AgriLife Research es la principal agencia de investigación científica del estado de Texas en temas de agricultura, recursos naturales, y ciencias biológicas en general. La labor de esta agencia abarca cientos de proyectos.

El estudio se ha publicado en la revista académica Journal of Nutritional Biochemistry, editada por la conocida editorial científica Elsevier, que también publica otras revistas académicas como por ejemplo The Lancet, la célebre revista de temas médicos.

Cisneros Zevallos y sus colegas consideran que los compuestos fenólicos presentes en el extracto de melocotón son los responsables de la inhibición de la metástasis.

En los experimentos, se implantaron células cancerosas bajo la piel de ratones. Se trataba de un tipo agresivo de células de cánceres de mama, el MDA-MB-435. Después de unas pocas semanas, los investigadores constataron una inhibición de un gen marcador, indicando ello a su vez una inhibición de la metástasis, cuando los ratones consumían el extracto de melocotón.

Este trabajo se fundamenta en otro previo en AgriLife Research, anunciado hace unos años, que mostraba que la acción de polifenoles de melocotón y ciruela mataba de forma selectiva las células cancerosas agresivas de tumor de mama, y no afectaba a las normales.

Tanto el trabajo previo como el realizado ahora son obra de un equipo centrado en Cisneros Zevallos, David Byrne, de AgriLife Research, Weston Porter del departamento de fisiología veterinaria y farmacología de la Universidad A&M de Texas, y Giuliana Noratto, quien ahora está en la facultad de la Universidad del Estado de Washington, en la ciudad estadounidense de Pullman.

El cáncer de mama es bastante frecuente. Sólo en Estados Unidos, el año pasado se dieron 232.340 nuevos casos de este cáncer, según cálculos de la American Cancer Society. La mayor parte de las complicaciones y la alta mortalidad asociada con él se deben a la metástasis.

Los resultados obtenidos por el equipo de Cisneros Zevallos son muy destacables, porque muestran in vivo el efecto que los compuestos fenólicos naturales del melocotón tienen contra el cáncer de mama y la metástasis. Tal como señala Cisneros Zevallos, el hallazgo proporciona la oportunidad de incluir en la dieta una herramienta adicional para prevenir y luchar contra esta terrible enfermedad que afecta a tantas mujeres.

El estudio se llevó a cabo usando la variedad de melocotón conocida como Rich Lady. Sin embargo, según Cisneros Zevallos, la mayor parte de los melocotones comparten compuestos polifenólicos, aunque puedan diferir en contenido. El estudio también ha determinado que el mecanismo por el cual los polifenoles del melocotón están inhibiendo la metástasis es, al parecer, su actividad sobre la expresión de genes de metaloproteinasas (metaloproteasas).

"Por regla general, el melocotón tiene compuestos químicos capaces de matar células cancerosas, sin afectar al mismo tiempo a las células normales, como informamos previamente, y ahora estamos viendo además que esta mezcla de compuestos puede inhibir la metástasis”, resume Cisneros Zevallos. “Estamos entusiasmados con la idea de que quizá consumiendo sólo dos o tres melocotones al día podamos obtener efectos similares en humanos. Sin embargo, esto deberemos confirmarlo en una próxima fase de esta línea de investigación."

Cisneros Zevallos continúa probando estos extractos y compuestos en diferentes tipos de cáncer, así como en estudios de diabetes, in vitro e in vivo, para averiguar nuevos detalles sobre los mecanismos moleculares implicados.


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