viernes, 15 de agosto de 2014

¿Adiós a la silla de ruedas? Científicos de EE.UU. “reparan” la espina dorsal

CALIFICAN EL HECHO COMO “REVOLUCIONARIO”




Andrew Meas, un ciudadano estadounidense de 33 años, se ha convertido en el primer paralítico que ha logrado levantarse y caminar gracias a la rehabilitación estimulada por un implante eléctrico. Meas, oriundo de Louisville (Kentucky), perdió la movilidad de cintura hacia abajo en un accidente de coche en 2007, en el que su espina dorsal quedó seriamente dañada. Pero gracias al implante, y a la rehabilitación, ha logrado recuperar la habilidad para levantarse y mover las piernas sin ayuda.
Lo más sorprendente de todo no es el implante en sí, sino el hecho de que, tras ser apagado, Meas conservaba cierta movilidad. El estímulo proporcionado por el implante parece haber fortalecido conexiones que, aunque permanecían inoperativas, seguían funcionando a lo largo de la médula e, incluso, podría haber creado otras nuevas, lo que le permite moverse incluso cuando el implante se apaga. Este hecho es, según la revista New Scientist, que ha entrevistado al propio Meas y a los responsables de la investigación, “potencialmente revolucionario”, en la medida en que muestra que la espina dorsal puede recuperar su función años después de que un accidente.
No teníamos ni idea que la estimación iba a funcionar tan bien hacia arriba, reparando las conexiones entre la espina dorsal y el cerebro.
Meas ha sido uno de los tres voluntarios que han formado parte de un estudio del Instituto de Rehabilitación Frazies de la Universidad de Louisville. En el proyecto participa el neurólogoReggie Edgerton, de la Universidad de California, que ya en 2009 logró que un implante de este tipo funcionara en ratas de laboratorio, aunque sólo mientras se les estimulaba mediante el implante eléctrico. El resultado en humanos le ha sorprendido: “No teníamos ni idea de que la estimulación iba a funcionar también hacía arriba, reparando las conexiones entre la espina dorsal y el cerebro”.
Según Edgerton, todo esto podría tener dos explicaciones: o bien el estímulo ha creado nuevas conexiones, o bien la estimulación ha reactivado de alguna forma conexiones que parecían dañadas de forma irreversible. La segunda opción es, para Edgerton, la más factible: “Podría haber conexiones silenciosas que no podemos observar con las técnicas actuales, demasiado dañadas para trabajar por sí mismas, pero capaces de funcionar gracias al estímulo”.
Un proceso complejo
Para llegar a moverse Meas tuvo que pasar por toda una serie de azarosas pruebas. En primer lugar se sometió a una rehabilitación convencional, en la que no experimentó ninguna mejora. Tras esto se le implantó una matriz de 16 electrodos en la zona inferior de la médula espinal, para estimular de forma continua los nervios raquídeos. Cuando el implante se encendió y se colocó en la posición correcta, Meas fue capaz de levantarse sin ayuda en el primer intento. Una sensación que, según cuenta, cambió su vida para siempre: “Cuando se encendió noté una sacudida en los músculos. Fue alucinante. Era la sensación más normal que sentía desde que tuve la lesión”.
Las señales cerebrales voluntarias, lograron atravesar la lesión y dar órdenes a las extremidades más alejadas.
Pero lo mejor vendría después. Tras tres meses de entrenamiento para aprender a levantarse usando el implante, Meas trató de mover los pies mientras los electrodos estaban apagados. “De repente me di cuenta de que podía mover el dedo gordo”, ha explicado a New Scientist. Los científicos entonces probaron a entrenar los músculos con el implante apagado y, en efecto, comprobaron que Meas podía mover las extremedidades sin ayuda. Las señales cerebrales voluntarias habían logrado cruzar la lesión de la médula y dar órdenes a las extremidades más alejadas. Con el tiempo, Meas obtuvo mayor control de la vejiga y la función sexual, y logro regular mejor su temperatura corporal.
Pese a estos avances, a día de hoy ninguno de los otros voluntarios puede andar sin ayuda. Los efectos del implante parecen durar unos días, pero no han logrado reparar las lesiones por completo. En opinión de Edgerton, en cualquier caso, todo esto “abre nuestra mente a nuevas posibilidades”. La solución a este tipo de lesiones no está muy lejos, y podría llegar a medida que avance la tecnología de los implantes. 

jueves, 10 de julio de 2014

Logran revertir un trastorno hepático al corregir en el cuerpo una mutación en un gen

Equipo del MIT se invierte un trastorno hepático en ratones mediante la corrección de un gen mutado.
Recreación artística del método para corregir mutaciones en adultos. (Ilustración: Christine Daniloff / MIT)
El uso de un nuevo sistema de edición de gen a base de proteínas bacterianas, los investigadores del MIT han curado ratones de una enfermedad del hígado poco común causada por una mutación genética.
Los resultados, descritos en la edición del 30 de marzo de Nature Biotechnology , ofrecen la primera evidencia de que esta técnica gen-edición, conocida como CRISPR, puede revertir los síntomas de la enfermedad en animales vivos. CRISPR, que ofrece una manera fácil de cortar a cabo ADN mutado y reemplazarla con la secuencia correcta, tiene un gran potencial para el tratamiento de muchos trastornos genéticos, según el equipo de investigación.
"Lo que es interesante acerca de este enfoque es que en realidad podemos corregir un gen defectuoso en un adulto animal vivo", dice Daniel Anderson, Samuel A. Goldblith Profesor Asociado de Ingeniería Química en el MIT, miembro del Instituto de Koch para Integrative Cancer Research, y el autor principal del artículo.
El sistema CRISPR recientemente desarrollado se basa en la maquinaria celular que las bacterias utilizan para defenderse de la infección viral. Los investigadores han copiado este sistema celular para crear complejos de genes de edición que incluyen una enzima ADN-corte llamado Cas9 unido a una cadena corta de ARN guía que está programado para unirse a una secuencia del genoma específico, diciendo Cas9 donde para hacer su corte.
Al mismo tiempo, los investigadores también proporcionan una cadena molde de ADN.Cuando la célula repara el daño producido por Cas9, copia de la plantilla, la introducción de nuevo material genético en el genoma. Los científicos prevén que este tipo de edición del genoma podría algún día ayudar a tratar enfermedades como la hemofilia, la enfermedad de Huntington, y otras que son causadas por mutaciones individuales.
Los científicos han desarrollado otros sistemas de edición de gen basados ​​en ADN cortado de enzimas, también conocidos como nucleasas, pero esos complejos pueden ser costosos y difíciles de montar.
"El sistema CRISPR es muy fácil de configurar y personalizar", dice Anderson, quien también es miembro del Institute del MIT para la Ingeniería Médica y la Ciencia. Se añade que otros sistemas "potencialmente se pueden utilizar de una manera similar al sistema de CRISPR, pero con los que es mucho más difícil de hacer una nucleasa que es específica para su diana de interés."
Corrección de Enfermedades
Para este estudio, los investigadores diseñaron tres cadenas de ARN de guía que se dirigen a diferentes secuencias de ADN cerca de la mutación que causa la tirosinemia de tipo I, en un gen que codifica para una enzima llamada FAH. Los pacientes con esta enfermedad, que afecta a aproximadamente 1 de cada 100.000 personas, no pueden metabolizar el aminoácido tirosina, que se acumula y puede conducir a insuficiencia hepática. Los tratamientos actuales incluyen una dieta baja en proteínas y un medicamento llamado NTCB, lo que interrumpe la producción de tirosina.
En experimentos con ratones adultos que llevan la forma mutada de la enzima FAH, los investigadores entregados hebras de ARN de guía junto con el gen para Cas9 y un molde de DNA 199-de nucleótidos que incluye la secuencia correcta del gen FAH mutado.
Con este enfoque, el gen correcto se inserta en aproximadamente uno de cada 250 hepatocitos - las células que componen la mayor parte del hígado. Durante los próximos 30 días, las células sanas comenzaron a proliferar y reemplazar las células enfermas del hígado, con el tiempo que representa aproximadamente un tercio de todos los hepatocitos.Esto fue suficiente para curar la enfermedad, lo que permite a los ratones para sobrevivir después de haber sido retirado de la droga NCTB.
"Nosotros podemos hacer un tratamiento de una sola vez y por completo revertir la condición", dice Hao Yin, un post-doctorado en el Instituto Koch y uno de los autores más destacados de la revista Nature Biotechnology papel.
"Este trabajo muestra que CRISPR puede ser utilizado con éxito en los adultos, y también identifica varios de los retos que tendrán que ser abordados de seguir adelante con el desarrollo de terapias humanas", dice Charles Gersbach, profesor asistente de ingeniería biomédica en la Universidad de Duke que no formaba parte del equipo de investigación. "En particular, los autores señalan que la eficiencia de la edición de genes tendrá que mejorar significativamente para ser relevantes para la mayoría de las enfermedades y otros métodos de entrega es necesario explorar para ampliar el enfoque para los seres humanos. Sin embargo, este trabajo es un emocionante primer paso para utilizar las herramientas modernas de gen de edición para corregir las enfermedades genéticas devastadoras para los que existen en la actualidad hay opciones para los pacientes afectados ".
Para entregar los componentes de CRISPR, los investigadores emplearon una técnica conocida como inyección de alta presión, que utiliza una jeringa de alta potencia para descargar rápidamente el material en una vena. Este enfoque proporciona el material con éxito a las células hepáticas, pero Anderson prevé que la mejora de los enfoques de entrega son posibles. Su laboratorio está trabajando en métodos que pueden ser más seguros y eficientes, incluyendo nanopartículas específicas.
Wen Xue, un postdoc senior en el Instituto Koch, es también un autor principal del artículo.Otros autores son el profesor Phillip Instituto de Sharp; Tyler Jacks, director del Instituto de Koch; postdoc Sidi Chen; postdoc alto Bogorad romana; Eric Benedetti y Markus Grompe del Centro de Células Madre de Oregon; y Víctor Koteliansky del Instituto Skolkovo de Ciencia y Tecnología.
La investigación fue financiada por el Instituto Nacional del Cáncer, de los Institutos Nacionales de Salud, y el Marie D. y Pierre Casimir-Lambert Fondo.

Más pruebas de que el autismo comienza durante el embarazo

Investigadores de la Universidad de California, Escuela de Medicina de San Diego y el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro han publicado un estudio que da nueva evidencia clara y directa que el autismo comienza durante el embarazo.
El estudio será publicado en el 27 de marzo la edición en línea de la revista New England Journal of Medicine .  
Los investigadores - Eric Courchesne, PhD, profesor de neurociencias y director del Centro de Autismo de la Excelencia en la UC San Diego, Ed. S. Lein, PhD, del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro, en Seattle, y el primer autor de Rich Stoner, PhD, de la Centro de Autismo de la UC San Diego de la excelencia - analiza 25 genes en el tejido cerebral post-mortem de niños con y sin autismo. Estos genes incluidos que sirven como biomarcadores para tipos de células del cerebro en diferentes capas de la corteza, los genes implicados en el autismo y varios genes de control.
"La construcción del cerebro de un bebé durante el embarazo implica la creación de una corteza que contiene seis capas", dijo Courchesne. "Descubrimos parches focales de desarrollo interrumpido de estas capas corticales en la mayoría de los niños con autismo." Stoner creó el primer modelo tridimensional visualizar localizaciones cerebrales donde parches de corteza no han logrado desarrollar el patrón de células en capas normal.
"El hallazgo más sorprendente fue la patología similar temprana del desarrollo a través de casi todos los cerebros autistas, especialmente teniendo en cuenta la diversidad de los síntomas en pacientes con autismo, así como las extremadamente complejas causas genéticas del trastorno", explicó Lein.
En la investigación se ha constatado que, en los cerebros analizados, ciertos marcadores genéticos clave estaban ausentes en células cerebrales de varias capas. En la imagen, recreación artística de células cerebrales. (Ilustración: Amazings / NCYT / JMC)
Durante el desarrollo temprano del cerebro, cada capa cortical desarrolla sus propios tipos específicos de células cerebrales, cada una con patrones específicos de la conectividad cerebral que realizan funciones únicas e importantes en el procesamiento de la información. Como una célula de cerebro se transforma en un tipo específico en una capa específica con conexiones específicas, que adquiere una firma genética distinta o "marcador" que se puede observar.
El estudio encontró que en los cerebros de los niños con autismo, los marcadores genéticos clave estaban ausentes en las células del cerebro en varias capas. "Este defecto", dijo Courchesne, "indica que la etapa inicial de desarrollo crucial de la creación de seis capas distintas con tipos específicos de células cerebrales - algo que se inicia en la vida prenatal - se había interrumpido."
Igualmente importante, dijeron los científicos, estos defectos de desarrollo tempranos estaban presentes en los parches focales de la corteza, lo que sugiere que el defecto no es uniforme en toda la corteza. Las regiones cerebrales más afectadas por manchas focales de marcadores de genes ausentes fueron el frontal y la corteza temporal, posiblemente, iluminando por qué diferentes sistemas funcionales son impactados a través de los individuos con el trastorno.
La corteza frontal está asociado con la función de orden superior del cerebro, tales como la comunicación y la comprensión compleja de las señales sociales. La corteza temporal está asociada con el lenguaje. Las interrupciones de las capas corticales frontales y temporales observados en el estudio puede ser la base los síntomas con más frecuencia aparecen en los trastornos del espectro autista. La corteza visual - un área del cerebro asociada con la percepción que tiende a ser evitado en el autismo - no mostró anormalidades. 
"El hecho de que hemos sido capaces de encontrar estos parches es notable, teniendo en cuenta que la corteza es más o menos el tamaño de la superficie de una pelota de baloncesto, y sólo examinó muestras de tejido del tamaño de un borrador de lápiz", dijo Lein. "Esto sugiere que estas anormalidades son bastante generalizada a través de la superficie de la corteza."
Los datos recogidos para el Allen Brain Atlas, así como el Atlas BrainSpan del desarrollo del cerebro humano fue desarrollado por un consorcio de socios y financiados por el Instituto Nacional de Salud Mental. Se permitió a los científicos a identificar los genes específicos en el cerebro humano en desarrollo que se podría utilizar como biomarcadores para los diferentes tipos de células de capa.
Investigar los orígenes del autismo es un reto, ya que normalmente se basa en el estudio de los cerebros adultos y tratar de extrapolar hacia atrás. "En este caso," Lein señaló: "hemos sido capaces de estudiar los casos autistas y de control en una edad joven, que nos da una visión única de cómo el autismo se presenta en el cerebro en desarrollo."
"El hallazgo de que estos defectos ocurren en parches en lugar de a través de la totalidad de la corteza da esperanza así como la comprensión de la naturaleza del autismo", agregó Courchesne.
Según los científicos, estos defectos irregulares, a diferencia de la patología cortical uniforme, pueden ayudar a explicar por qué muchos niños con autismo muestran mejoría clínica con un tratamiento oportuno y con el tiempo. Los resultados apoyan la idea de que en los niños con autismo el cerebro a veces puede volver a colocar las conexiones de burlar defectos focales tempranos, aumentando la esperanza de que la comprensión de estos parches puede llegar a abrir nuevas vías para explorar cómo se produce esa mejora.
Los contribuidores adicionales para el estudio incluyen Maggie L. Chow, PhD, y Subhojit Roy, MD, PhD, Universidad de California San Diego; Maureen P. Boyle, PhD, Universidad de California San Diego y Allen Institute; Peter R. Mouton, PhD, Universidad de la Escuela de Medicina del Sur de la Florida; Anthony Wynshaw-Boris, MD, PhD, Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve, y Sophia A. Colamarino, PhD de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford. 
Esta investigación fue apoyada por fondos de la Fundación Simons, la Fundación Peter Emch Familia, Cure Autism Now / Autism Speaks, los Jueves Club Juniors, el Centro de Autismo de la UC San Diego de Excelencia (NIMH subvención P50-MH081755), y el Instituto Allen para la Brain Science (NIMH subvención RC2MH089921).