viernes, 25 de marzo de 2011

Descubren cómo mantener intacto el ADN

La identificación del proceso natural de protección genética permitirá crear medicamentos que nos harán vivir más tiempo y mejor

Un equipo de investigadores de la Universidad de Rochester señala haber descubierto el mecanismo natural por el que la replicación del ADN corrige los errores genéticos. Los científicos esperan que este descubrimiento propicie la aparición de medicamentos que potencien dicho mecanismo, con el fin de proteger mayores proporciones de ADN a lo largo del tiempo. Esta protección genética artificial ralentizaría el envejecimiento y permitiría erradicar enfermedades relacionadas con él, asegurando “vidas más sanas y duraderas”. El medicamento podría estar listo en 25 años, señalan los investigadores.

El ADN contiene todas las instrucciones genéticas que nos constituyen, y el mantenimiento o no de su integridad a lo largo de la vida es una parte clave, aunque muy compleja, del proceso de envejecimiento. 

Recientemente, científicos de la Universidad de Rochester, en Estados Unidos, han descubierto un mecanismo natural de preservación del ADN, lo que abriría la posibilidad de desarrollar intervenciones para mejorar la preservación de la información genética. 

Dichas intervenciones consistirían en reprimir la pérdida o el daño de nuestra constitución genética para mantener nuestro ADN intacto durante más tiempo. De esta manera, podrían eludirse enfermedades relacionadas con el envejecimiento, como el cáncer o los trastornos neurodegenerativos. 

Dos rutas genéticas

Según explica uno de los autores de la investigación, el director del Departamento de bioquímica y biofísica del Centro Médico de la Universidad de Rochester, Robert Bambara, en un comunicado emitido por dicha universidad, la presente investigación se encontraría “en sus primeros estadios” pero presenta ya “un gran potencial”, como factor de cambio de la experiencia humana. 

En el Journal of Biological Chemistry, Bambara y sus colaboradores explican que un proceso conocido como acetilación es el que regula el mantenimiento del ADN. Los investigadores han descubierto que este proceso es el que determina el grado de fidelidad, tanto de la replicación como de la reparación genéticas. 

Ya se sabía que, a medida que el ser humano ha ido evolucionando, se han generado dos “rutas” para la replicación y reparación de la materia genética: una de esas rutas, la vía “estándar”, elimina algunos daños y una cantidad moderada de errores del ADN, pero la otra, la vía “de élite”, elimina la inmensa mayoría de daños y errores genéticos durante la replicación del ADN. 

Pero esta ruta de élite sólo la siguen pequeñas porciones de ADN encargadas de la creación de todas las proteínas que nos componen (de las células sanguíneas, cardiacas, del hígado, etc.) porque requiere de mucha energía y, por tanto, “cuesta” más al organismo. El resto del ADN, que no genera proteínas, toma la ruta “estándar”, que requiere de menos recursos. 

Aunque, como hemos dicho, todo esto ya se conocía, hasta ahora los científicos no habían podido comprender qué es lo que determina o controla cuál de las rutas seguirá una porción de ADN concreta. 

Una vida más larga, sin enfermedades

Bambara y sus colaboradores han descubierto que, como un policía que dirige el tráfico en un cruce, la acetilación es el proceso que determina qué porciones genéticas han de tomar qué ruta, y que favorece la protección del ADN que genera proteínas, al hacerlo seguir la “ruta de élite”.

Otra de las autoras del estudio, Lata Balakrishnan, señala que si se descubre la manera de mejorar la protección del ADN, básicamente fomentando lo que nuestro cuerpo ya hace para eliminar errores (en el caso del ADN generador de proteínas), eso podría ayudarnos a vivir más tiempo. 

Según Balakrishnan: “Una medicación que causara una pequeña alteración en el mecanismo regulatorio de la acetilación podría cambiar la media de incidencia del cáncer o de las enfermedades neurológicas, y aumentar la esperanza de vida humana actual”. 

Bambara añade que este medicamento “no sería la llave hacia la inmortalidad”, pero sí podría ser clave para lograr “una vida más larga, libre de enfermedades”. 

Copias más exactas

La replicación genética es un proceso complejo, propenso a errores, que se produce cuando las células se dividen y nuestro ADN se duplica. 

Las copias duplicadas de ADN están inicialmente formadas por piezas aisladas, que posteriormente se unen para dar lugar a una hebra de ADN, nueva y completa. La primera mitad del segmento de ADN, por separado, es la que contiene normalmente la mayoría de los errores, mientras que es menos normal que los errores aparezcan en la segunda mitad del segmento. 

En el caso del ADN que sigue la ruta estándar, el primer 20% de cada segmento de ADN por separado es eliminado. Ese espacio vacío es rellenado entonces con el segundo segmento, que es una sección más segura. La unión de ambos segmentos forma finalmente la hebra completa de ADN. 

En comparación, en el caso del ADN que sigue la ruta de élite, se elimina el 30 ó el 40% del primer segmento, lo que significa que se eliminan más errores y daños antes de que éste y el otro segmento se unan. El resultado final es una copia de ADN mucho más exacta. 

Hasta ahora, la mayoría de los estudios sobre el envejecimiento se han dirigido a conocer los agentes específicos que dañan el ADN, las llamadas especies reactivas del oxígeno (ERO), y a intentar comprender cómo reducir dichos agentes. 

Medicamento en 25 años

Esta nueva investigación, en cambio, se ha centrado en una pequeñísima parte del proceso del envejecimiento, que podría tener una gran importancia. 

Bambara y su equipo están investigando ahora más a fondo el recién identificado proceso regulatorio de la acetilación para determinar cómo sería posible intervenir para aumentar la protección que de la información genética hace el cuerpo, de manera natural. 

En concreto, los científicos están analizando sistemas celulares humanos y del hongo de la levadura, para establecer cómo las proteínas de las células trabajan en conjunción para activar la acetilación. 

Bambara afirma que “hoy día, el trascurso entre un descubrimiento inicial y el desarrollo de un medicamento relacionado es rápido”. El científico cree que podría tener algún tipo de medicamento que ayude a vivir más tiempo y de manera más saludable en unos 25 años.

martes, 15 de marzo de 2011

Hallan proteína clave en enfermedades neurológicas

Científicos británicos descubrieron una proteína encargada de mantener el buen funcionamiento de las fibras nerviosas que se encargan de transmitir mensajes en el cerebro.


Las neuronas se encargan de transmitir los
mensajes al cerebro 

Los investigadores de la Universidad de Edimburgo, Escocia, afirman que el hallazgo podría mejorar el entendimiento de trastornos neurológicos como la epilepsia, demencia, esclerosis múltiple y derrame cerebral.

Las fibras nerviosas son una extensión de las neuronas y están formadas por un axón y su recubrimiento de mielina.

Pero en todas estas enfermedades, estas fibras no pueden emitir adecuadamente los impulsos eléctricos que el cerebro envía al resto del organismo, lo que provoca una incapacidad para controlar movimientos corporales y otras discapacidades

Circuito eléctrico

El cerebro funciona como una red de circuitos eléctricos, enviando impulsos a través de las fibras nerviosas, de la misma forma como una corriente eléctrica es enviada a través de cables.

Estas fibras pueden medir hasta un metro, pero el segmento del nervio que controla la transmisión de esos impulsos -llamado segmento inicial del axón (AIS)- sólo mide el ancho de un cabello humano.


En la nueva investigación, financiada por el Wellcome Trust y el Consejo de Investigación Médica del Reino Unido, los científicos descubrieron que una proteína -llamada Nfasc186- es crucial para mantener la salud y funcionamiento de esa parte de la neurona que controla la transmisión de mensajes en el cerebro.

Los científicos descubrieron que la proteína Nfasc186 que está dentro de la AIS son vitales para asegurar que el impulso eléctrico tenga las propiedades adecuadas para poder emitir sus mensajes.

Tal como explica el profesor Peter Brophy, director del Centro para Neuroregeneración de la Universidad de Edimburgo, quien dirigió el estudio, "conocer más sobre cómo funcionan las señales en el cerebro nos ayudará a entender mejor los trastornos neurodegenerativos y porqué, cuando ocurren estas enfermedades, el cerebro no es capaz de enviar señales".

Por su parte, el doctor Matthew Nolan, del Centro de Fisiología Integrada de la misma universidad, explica que "en todo momento decenas de miles de impulsos eléctricos están transmitiendo mensajes entre las neuronas de nuestro cerebro".

"Identificar las proteínas que son cruciales para el inicio preciso de estos impulsos nos ayudará a entender las complejidades de las funciones de nuestro cerebro".

"Y esto podría conducir a nueva información sobre cómo evolucionó este órgano", agrega el experto.

jueves, 10 de marzo de 2011

Descubren un medicamento que detiene la progresión del Parkinson

Pruebas realizadas con ratones han demostrado que el fenilbutirato activa un gen que protege a las células cerebrales afectadas en esta enfermedad 

La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurodegenerativo crónico que provoca una discapacidad física progresiva. Hasta ahora, los tratamientos contra esta enfermedad habían servido para paliar sus síntomas, pero no para frenar su desarrollo. Recientemente, un equipo de científicos norteamericanos ha descubierto que una sustancia conocida como fenlibutirato es capaz de activar un gen que protege a las neuronas implicadas en el Parkinson, evitando que mueran. En pruebas realizadas con ratones enfermos de Parkinson se ha demostrado ya que el fenilbutirato funciona. En unos meses, saldrán los resultados de otras pruebas, llevadas a cabo desde 2009 con humanos.

La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurodegenerativo crónico que provoca progresivamente la discapacidad física.

Esta discapacidad se produce por la destrucción de un tipo de neuronas de la sustancia negra del mesencéfalo, que es una región del tronco cerebral que está relacionada con la visión, la audición, el movimiento ocular y el movimiento corporal.

Se calcula que el Parkinson es el segundo trastorno neurodegenerativo más frecuente del mundo, sólo superado en nivel de incidencia por el Alzheimer. Es una enfermedad que suele aparecer entre los 50 y los 60 años, y se cree que afecta, a nivel global, a ciento sesenta y cuatro personas por cada cien mil habitantes.

Activación de un gen clave

En la actualidad, los medicamentos que se usan para tratar el Parkinson permiten paliar sus síntomas, pero no frenar el desarrollo de la enfermedad. Ahora, sin embargo, un equipo de científicos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Colorado en Denver (Estados Unidos), ha descubierto un medicamento que podría detener la progresión del Parkinson.

Según un comunicado de la UCDenver, los investigadores han demostrado ya que este medicamento funciona en ratones. Además, los científicos llevan realizando pruebas con humanos desde 2009. Los resultados de estos tests serán publicados en unos meses.

Uno de los autores de la investigación, Curt Freed, director de la división de farmacología y toxicología de la Escuela de Medicina de la UCDenver, explica que el medicamento descubierto puede prevenir la progresión del Parkinson mediante la activación de un gen esencial para la protección de las células cerebrales.

Gracias a este gen, llamado DJ-1, se puede aumentar la producción de antioxidantes como el glutatión y reducir los efectos debilitadores del exceso de oxígeno en las células cerebrales. Además, la activación del DJ-1 ayuda a eliminar proteínas anómalas, que de otra manera se acumulan y matan a las neuronas. 

 Las neuronas dopaminérgicas del mesencéfalo, que se ven afectadas por el Parkinson, son particularmente susceptibles al exceso de oxígeno y los depósitos de proteínas anómalas, y de ahí la enorme importancia que para ellas tendría la activación de este gen.

Un medicamento útil

Zhou y Freed comenzaron a estudiar el gen DJ-1 en 2003, año en que otros investigadores europeos descubrieron que las mutaciones en el DJ-1 podían propiciar la enfermedad del Parkinson.

Los científicos de la UCDenver empezaron inmediatamente después de este descubrimiento a trabajar para averiguar porqué el gen DJ-1 era tan importante, y han publicado desde 2005 varios trabajos sobre el tema.

Pero para convertir sus descubrimientos en un tratamiento práctico contra el Parkinson, necesitaban encontrar un medicamento que activase el gen DJ-1. “Sabíamos que algunos medicamentos pueden activar los genes. Por ejemplo, esteroides como la testosterona actúan sobre los genes de las células musculares para propiciar la creación de masa muscular”, explica Freed.

Después de probar numerosos medicamentos, Freed y su colaborador, Wenbo Zhou, pionero en la investigación del Parkinson, descubrieron que una sustancia conocida como fenilbutirato podía activar el DJ-1, y evitar así que las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra del mesencéfalo muriesen.

El siguiente paso en su investigación fue poner el fenilbutirato en agua de beber, para dárselo a ratones genéticamente programados para desarrollar el Parkinson a medida que envejecían.

Resultados de las pruebas

Los ratones viejos que habían recibido el medicamento siguieron moviéndose con normalidad, no presentaron un declive de sus funciones cognitivas, y sus cerebros no acumularon la proteína que causa el Parkinson, afirman los investigadores.

Por el contrario, ratones viejos del mismo grupo, pero que no habían tomado el fenilbutirato, mostraron un declive progresivo en sus habilidades de movimiento a medida que sus cerebros eran dañados por las proteínas anómalas. Queda aún por saber el efecto que tendrá el fenlibutirato en humanos con Parkinson.

Freed espera que en, en un futuro, “los pacientes con Parkinson puedan tomar una pastilla y activar el gen DJ-1 para detener la discapacidad progresiva asociada a esta enfermedad”. “

El científico añade que: “ahora mismo, cuando te diagnostican el Parkinson, debes esperar un declive progresivo de tu movilidad. Aunque medicamentos como la levodopa o L-DOPA sean muy importantes para la generación de dopamina en el cerebro y hagan el movimiento posible, tienen un escaso impacto en el deterioro de las células cerebrales del paciente” (la levodopa es el fármaco más eficaz disponible en el tratamiento de la Enfermedad de Parkinson).

Los científicos han detallado los aspectos de su investigación en un artículo publicado por la revista especializada The Journal of Biological Chemistry.

sábado, 5 de marzo de 2011

La estimulación eléctrica podría devolver la voz a los mudos

Desarrollan un dispositivo portátil que mueve cuerdas vocales paralizadas para que produzcan sonidos

Lenguaje de signos. Foto: Saniphoto. Photoxpress.

Investigadores del Virginia Tech College of Engineering de Estados Unidos están desarrollando un sistema de estimulación eléctrica que podría devolver la voz a los mudos. El dispositivo, que será portátil y tendrá el tamaño de un iPod, hará llegar pequeños shocks eléctricos a cuerdas vocales paralizadas, para que éstas puedan moverse, emitir aire a presión y vibrar de nuevo para generar sonido. Esta tecnología, que podría estar lista en cinco años, se suma a otros prometedores avances que devolverán la capacidad de comunicación a pacientes con diversos tipos de trastornos.    

  Un investigador del Virginia Tech College of Engineering de Estados Unidos está desarrollando un sistema de estimulación eléctrica que podría permitir a los mudos volver a hablar. 

Según publica el Virginia Tech en un comunicado, el científico Alexander Leonessa pretende así ayudar a aquellas personas que han perdido la voz por padecer una parálisis o por haber sufrido un ictus, entre otros trastornos. 

Mejorar la calidad de vida

El sistema consistirá en un pequeño dispositivo para la aplicación de estimulación eléctrica sobre las cuerdas vocales paralizadas. Esta estimulación ayudará a personas mudas a hablar, pero también incluso a tragar y a respirar correctamente. 

Según Leonessa, el dispositivo podría mejorar la calidad de vida de pacientes con parálisis vocal o discapacidades neuromusculares, a personas con ciertos trastornos, como lesión cerebral por trauma, esclerosis múltiple, parálisis cerebral o Parkinson. 

El concepto de estimulación eléctrica sobre los músculos tiene ya varias décadas, y se aplica regularmente sobre las extremidades, para prevenir la atrofia muscular. 

Cuando, por cualquier razón, el cerebro deja de enviar los impulsos eléctricos que hacen posible que se muevan las extremidades, los músculos y nervios de éstas tienden a atrofiarse como consecuencia del desuso.        

Por esta razón, los médicos utilizan estimuladores eléctricos artificiales que se colocan sobre la piel. Los pequeños shocks eléctricos que éstos proporcionan hacen que los músculos se contraigan. Esta actividad sencilla puede salvar las piernas o los brazos. 

Leonessa afirma que aplicar el mismo método a las cuerdas vocales permitirá inervar de nuevo sus músculos, mejorando así las capacidades de hablar, respirar y tragar de los pacientes. 

Cinco años de pruebas

Los humanos somos capaces de hablar gracias a que los repliegues membranosos o cuerdas vocales, parte del aparato fonador directamente responsable de la producción de voz, se abren y se cierran de manera muy similar a como lo hacen los párpados. De esta forma, generan o liberan aire a presión que hace vibrar a las cuerdas vocales. Así se produce el sonido.

Alexander Leonessa. Fuente: Virginia
Tech College of Engineering.
En muchas casos, una de las cuerdas vocales puede verse afectada por parálisis, explica Leonessa. Esto provoca que no pueda cerrarse y, en consecuencia, que no se genere el aire a presión necesario para que se cree el sonido. 

En los próximos cinco años, Leonessa y sus colaboradores trabajarán con médicos del Center for Voice and Swallowing Disorders, de Centro Médico Baptista de Carolina del Norte para probar cómo la estimulación eléctrica, en forma de pequeños shocks eléctricos aplicados a las cuerdas vocales, sirve para devolver a pacientes mudos la capacidad de hablar, gracias a contracciones forzadas. 

En su trabajo los científicos se enfrentan a varios desafíos. Por un lado, los músculos de las cuerdas vocales son irregulares y presentan características que varían con el tiempo, dependiendo de cada paciente. 

Por otro lado, un músculo estimulado cambia cuando se fatiga, y los modelos de cada músculo individual son distintos. Existe, además, una dificultad incluso mayor que todas éstas: el hecho de que hay una dilación significativa entre la estimulación y la contracción del músculo, que se añade a los retrasos en el procesamiento y la transmisión del propio sistema de estimulación eléctrica. 

Características del dispositivo

A pesar de estos desafíos, Leonessa pretende desarrollar un dispositivo portátil y no invasivo, adaptado para cada paciente. Su tamaño no será mayor que el de un iPod, y el aparato podrá llevarse acoplado al cinturón.        

Además, éste contará con pequeños cables que irán hasta un “parche” que se colocará sobre la garganta del paciente, con el fin de hacer llegar a sus cuerdas vocales la estimulación eléctrica necesaria para hablar. 

Leonessa explica que la respiración y la capacidad de tragar han sido muy atendidas en los casos de parálisis de cuerdas vocales. 

Sin embargo, la vocalización está todavía considerada un problema sin solución, debido a la complejidad de la laringe y a las dificultades para estimular los músculos relevantes para el habla, sin cirugía invasiva (estos músculos se encuentran a un nivel profundo del cuello). El investigador cree que el dispositivo de estimulación eléctrica podría ser una solución real para la mudez. 

Salir de la incomunicación

Éste no es el primer intento de devolver a las personas mudas o incapacitadas para hablar la posiblidad de comunicarse, usando la tecnología. Tal y como publicó en 2008 la revista Nature, otra fórmula que se está probando en esta dirección es la de los implantes cerebrales. 

Con uno de estos implantes, científicos de la Universidad de Boston en Massachussets (Estados Unidos) consiguieron que una persona que padecía el llamado síndrome de enclaustramiento (que impide que el paciente mueva ninguno de sus músculos a pesar de estar completamente consciente), usara un sintetizador de voz para formar vocales, con solo pensarlo. 

Por otro lado, el pasado mes de julio, un equipo de científicos del Instituto Weizmann de Rehoboth, en Israel, informó del desarrollo de un dispositivo que, controlado por la respiración, permite a personas que han sufrido infartos cerebrales u otros traumatismos severos y que están inmovilizadas, expresar por escrito, a través de una pantalla de ordenador, sus pensamientos. 

Por último, en septiembre de 2010, se hizo público el avance realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge, que consiste en un sistema que permite la comunicación con personas en estado vegetativo persistente. 

El dispositivo fabricado está constituido por monitores de electroencefalografía que, conectados a electrodos colocados sobre la cabeza de los pacientes, registran la actividad cerebral de éstos, decodificándola. Con esta tecnología, los científicos consiguieron que los pacientes les dijeran “sí” o “no” a preguntas realizadas, sólo con la modulación de sus pensamientos.