martes, 2 de septiembre de 2014

Nuevas pistas para reparar una médula espinal lesionada

En la imagen, un laboratorio de investigación clínica.
Ranas, perros, ballenas o caracoles pueden hacer crecer nervios tras una lesión, pero los seres humanos y los primates no son capaces. Una nueva investigación del Instituto Salk, en La Jolla, California, Estados Unidos, sugiere que una pequeña molécula puede ser capaz de "convencer" a los nervios dañados para crecer de nuevo y volver a conectar de manera efectiva los circuitos.
Este hallazgo, que se publicó en la edición de 'Plos Biology', podría conducir a terapias para las personas con severas lesiones en la médula espinal y parálisis. "Implica que podríamos ser capaces de imitar los procesos de reparación neuronales que ocurren de forma natural en los animales inferiores, algo que sería muy emocionante", dice el autor principal del estudio, Salk Kuo-Fen Lee.
Para recuperar la función de un nervio dañado, sus largas extensiones de transmisión de señales conocidas como axones necesitan crecer y establecer nuevas conexiones con otras células. En un estudio publicado el pasado verano en 'Plos One', Lee y sus colegas encontraron que la proteína p45 promueve la regeneración del nervio evitando la inhibición de un nuevo crecimiento de la vaina del axón (conocida como mielina).
Sin embargo, los seres humanos, los primates y algunos otros vertebrados más avanzados no tienen p45. En su lugar, los investigadores descubrieron una proteína diferente, p75, que se une a la mielina del axón cuando se produce daño en el nervio, de forma que, en lugar de promover la regeneración del nervio, p75 detiene el crecimiento en los nervios dañados. "Podemos especular con que el cerebro tiene tantas conexiones neuronales que esta regeneración no es absolutamente necesaria", argumenta Lee. En el nuevo estudio, estos expertos observaron cómo dos proteínas p75 se unen entre sí y forman un par que se engancha en los inhibidores liberados de la mielina dañada.
Mediante el estudio de las configuraciones de las proteínas en soluciones utilizando la tecnología de resonancia magnética nuclear (NMR, por sus siglas en inglés), los investigadores encontraron que la promoción del crecimiento de p45 podría interrumpir la pareja de p75. "Por razones que no se entienden, cuando p45 entra, rompe la pareja en pedazos", señala Lee, titular de la Cátedra McLoraine Helen en Neurobiología Molecular. Además, la proteína p45 era capaz de unirse a la región específica en la proteína p75 que es crítica para la formación del par p75, disminuyendo así la cantidad de pares de p75 que se unen a inhibidores liberados por la mielina. Con menos pares p75 disponibles para unirse al inhibidor de señales, los axones fueron capaces de volver a crecer.
Por último, los resultados sugieren que un agente, p45 u otra molécula perturbadora, puede romper efectivamente el par p75 para ofrecer una posible terapia para el daño de la médula espinal. Uno de los métodos de la terapia podría ser introducir más proteína p45 a las neuronas lesionadas, pero una táctica más inteligente podría ser administrar una molécula pequeña que atasque la unión entre las dos proteínas p75, dice Lee.

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.