domingo, 6 de febrero de 2011

Diagnóstico por imagen empleando espectrometría de masas

En medicina las nuevas tecnologías contribuyen enormemente al diagnóstico de muchas enfermedades. Técnicas como la resonancia magnética nuclear de imagen o TAC están en boca de todos. Sin embargo en algunos casos es insuficiente. Esto se incrementa en el campo de la anatomía patológica donde en enfermedades como el cáncer un buen estudio del tejido es fundamental para realizar un buen el diagnóstico. En los últimos años, las tecnologías avanzadas tales como microarrays de expresión génica, la proteómica, la proyección de imagen molecular, metabolómica, y lipidómica han acelerado la investigación en biología molecular y la medicina molecular. Con ellas las diferencias moleculares y genéticas entre los seres humanos se han identificado para proporcionar importantes información de diagnóstico o pronóstico.

Los patólogos, una especialidad dentro de la medicina que queda oculta a los ojos del paciente, son unos expertos estudiando los diferentes tejidos. Pero diariamente se enfrentan a diferentes problemas dentro de su complejidad. El uso de las nuevas tecnologías ha abierto un camino para poder solventar parte de esos problemas. Una de ellas es la espectrometría de masas con fuente MALDI que se ha puesto a su servicio para poder diferenciar y diagnosticar diferentes enfermedades como cáncer, la enfermedad de Parkinson o trastornos neuropsiquiátricos. La especificidad molecular y la sensibilidad de la espectrometría de masas son ideales para el mapeo directo con la proyección de la imagen de biomoléculas presentes en el tejido. En diferentes estudios se ha utilizado esta tecnología con éxito para obtener la distribución de las proteínas y metabolitos en cortes de tejido. La distribución de proteínas o metabolitos puede ser una herramienta crucial para el diagnóstico, la detección temprana y compresión de la enfermedad.

El análisis mediante los disparos de un láser sobre el tejido basta para obtener un perfil proteico. La muestra es depositada en un portaobjetos y se añade mediante spray un ácido que actúa como matriz para ayudar a ionizar a los diferentes compuestos presentes. Además con esta técnica una vez puesta a punto el tiempo de duración del análisis de un tejido es menor respecto a otras técnicas utilizadas. Es una ayuda no sólo para obtener perfiles de los compuestos presentes sino también para localizar una determinada masa y ver su distribución el tejido estudiado. Por ejemplo, podemos observar la distribución de la insulina en el páncreas y comparar un páncreas sano con uno patológico. Para ello sólo se necesita el tejido congelado sin tratamiento previo, siendo así compatible con otros estudios comunes en el estudio de dichas muestras.

Bibliografía

Inutan ED, Richards AL, Wager-Miller J, Mackie K, McEwen CN, Trimpin S. Mol Cell Proteomics. 2010 Sep 20

Lee do Y, Bowen BP, Northen TR. Biotechniques. 2010 Aug;49(2):557-65.

NOMBRE:Alexander Sayago Maldonado C.I:16232455
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Biotecnología de plantas

Durante siglos la humanidad ha introducido mejoras en las plantas que cultiva a través de la selección y la hibridación (polinización controlada de plantas). La biotecnología vegetal es una extensión de esta tradición con una diferencia: la biotecnología vegetal permite la transferencia de una mayor variedad de información genética de una manera más precisa y controlada mediante la selección de un gen o unos pocos genes deseables.

Las plantas representan un enorme potencial para las aplicaciones de la ingeniería genética. Presentan como ventaja que tienen un alto poder regenerativo, en muchos casos una sola célula puede regenerar la planta completa, y pueden expresar genes de mamíferos, por lo que se pueden utilizar como biorreactores para producir proteínas, carbohidratos o lípidos de origen animal.

La biotecnología de plantas abarca campos muy variados; se comercializan plantas resistentes a enfermedades o plagas, reduciéndose la necesidad del uso de pesticidas agroquímicos; también se han diseñado plantas resistentes a sequías y temperaturas extremas, o aptas para crecer en suelos ácidos y/o salinos, o resistentes a herbicidas, lo que permite eliminar malezas sin afectar el cultivo; además, se ha diseñado variantes con una capacidad mayor para fijar nitrógeno, lo que reduce el uso de fertilizantes. Una de las aplicaciones más demandada de la biotecnología vegetal es la mejora de la calidad nutricional, generando alimentos enriquecidos en aminoácidos, vitaminas, minerales o determinados ácidos grasos. Por último, cabe destacar las modificaciones realizadas para obtener cosechas más tempranas regulando la velocidad de maduración de frutos; esto permite un proceso de postcosecha y transporte de más larga duración sin que lleguen los alimentos al consumidor en estados avanzados de madurez.



Uno de los ejemplos de alimentos modificados genéticamente (gm) que se cultivan hoy en día es la soja resistente a glisofato, el componente activo de un herbicida; esta resistencia permite la utilización del herbicida sin afectar el cultivo, haciendo que se alcancen niveles de productividad mayor. Otro ejemplo es el maíz resistente a glufosinato, componente activo de un herbicida, y a ostrinia nubilabis, un insecto que horada el tallo de la planta destruyéndola.

Las cosechas resistentes a plagas ha sido una de las aplicaciones más exitosas de la ingeniería genética en la agricultura, ya que reducen considerablemente los riesgos y los costes derivados de la utilización de pesticidas. Además, esta tecnología ofrece protección individual a la planta transgénica, biodegradabilidad del compuesto e independencia de las condiciones climáticas en su efectividad.

Hoy en día se conocen más de 40 genes, muchos de ellos de origen bacteriano, que confieren resistencia a insectos. Uno de los más utilizados es la toxina producida por Bacillus thuringiensis; cuando esta bacteria esporula en la superficie de la hoja, produce unos cristales que se convierten en péptidos tóxicos al ser atacados por las proteasas del tracto intestinal de las larvas y orugas; las orugas que ingieren la toxina quedan paralizadas.

La toxina Bt en plantas transgénicas debe expresarse a niveles elevados para proporcionar la protección adecuada contra las plagas. La transformación del gen Bt en el genoma nuclear proporciona bajos niveles de expresión, mientras que la introducción en el genoma de los cloroplastos proporciona niveles altos. Aunque la transfección en el genoma de los cloroplastos es más complicado, se ha conseguido llevar a cabo. Además, presenta la ventaja de que los plastidios se heredan por vía materna; así pues, el trasgen del polen de los cultivos transgénicos no se dispersará a plantas no transgénicas, es decir, no se producirá lo que denomina “contaminación genética” de los cultivos transgénicos a los orgánicos. La especificidad de la toxina Bt contra especies concretas de insectos presenta la ventaja de que los efectos en otros organismos del ecosistema son mínimos.

Se han probados otras proteínas para el empleo como insecticidas, como el inhibidor alfa-amilasa, algunas lectinas, la toxina A de P luminiscens, la enzima colesterol oxidasa, avidina, citocromo P450 oxidasa y UDP-glicosiltransferasa, algunos compuestos volátiles y ARNi. Algunos de ellos son en la actualidad objeto de estudio, mientras que otros se han descartado por producir anormalidades en la planta transgénica o por inducir una respuesta del sistema inmune en los ratones alimentados con estas plantas.

La producción de plantas transgénicas debe cumplir unos requisitos legales nacionales que evalúa, entre otras cosas, la seguridad de los alimentos para el consumo.

Muchos países desarrollados se han opuesto a esta tecnología alegando el rechazo a la manipulación genética; otros, sin embargo, alegan motivos económicos, ya que el esfuerzo económico que se requiere para adquirir estas plantas transgénicas no se ve recompensado.

En los países desarrollados se mira más el aspecto económico que las ventajas que puedan ofrecer estas plantas transgénicas en el medio ambiente. Para que esta tecnología pueda continuar con su desarrollo, se necesitaría un cambio de actitud en el gobierno del país, en las empresas que lo mantienen económicamente y en la población.

Bibliografía:
Izquierdo M (2001). Ingeniería Genética y transferencia génica. Ed. Pirámide. Madrid

La granja del doctor Frankenstein I. Video-documental. http://documentalesatonline.blogspot.com/2008/02/la-granja-del-drfrankenstein-1-y-22007.html

Gatehouse J. A. (2008) Biotechnological Prospects for Engineering Insect-Resistant Plants. Plant Psichology 146: 881-887

NOMBRE:Alexander Sayago maldonado C.I:16232455
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Nanotecnología y medicina

A nadie se le escapa que la Nanotecnología es una ciencia que está empezando a ocupar un espacio relevante en nuestra sociedad. Los medios de comunicación, las administraciones públicas, las universidades y los centros de investigación hacen referencia constantemente a esta rama de la ciencia que se ocupa de lo “nano”, es decir, del control del comportamiento y de la estructura fundamental de la materia en el ámbito atómico y molecular. A escala nanométrica, los principios de la física y las propiedades de los materiales que se observan son normalmente distintos, siendo necesario recurrir a la física cuántica para poder entender ese nuevo comportamiento. Son, precisamente, los efectos cuánticos los que van a permitir desarrollar nuevos materiales y procesos.

La nanotecnología es ya una realidad y actualmente existen en el mercado varios productos desarrollados a través de las nanotecnologías. Se tratan de productos sanitarios (vendajes, válvulas cardíacas,…), pinturas resistentes al rallado, lociones solares y telas antiarrugas y anti-manchas.



De entre todos los materiales nanotecnológicos disponibles, cabe destacar los nanotubos de carbono por sus aplicaciones actuales y su gran futuro. Los nanotubos de carbono, similares a pequeñas láminas de grafito enrolladas con diámetros nanométricos y longitudes del orden de micras, son materiales únicos con propiedades mecánicas, eléctricas, ópticas, térmicas y químicas excepcionales que los hacen aptos para mejorar numerosos productos ya existentes e incluso para generar otros nuevos.

Muchos son los productos que actualmente se benefician de los nanotubos de carbono, como las pantallas planas que utilizan los nanotubos como emisores de campo o el refuerzo de accesorios deportivos como raquetas de tenis o bicicletas.

Tanto es así, que Bayer inauguró en febrero de este año la fábrica de nanotubos de carbono más grande del mundo. La nueva planta, situada en el parque químico de Leverkusen, ha costado 22 millones de euros y tiene una capacidad de producción anual de 200 toneladas de Baytubes, los nanotubos de carbono de Bayer. En 2007, Bayer puso en funcionamiento una planta piloto similar a esta con capacidad para producir 60 toneladas de Baytubes con lo que se convirtieron en una de las pocas empresas de todo el mundo capaces de fabricar a escala industrial nanotubos de carbono. Los Baytubes se usan en diversas áreas, por ejemplo añadidos a termoplásticos para darles más conductividad o al aluminio con lo que este eleva enormemente su dureza (www.baytubes.com).

En medicina, los nanotubos de carbono se plantean como una promesa revolucionaria Aunque todavía no hay aplicaciones reales, el esfuerzo investigador en esta área es muy grande dado el enorme potencial que poseen para realizar diferentes funciones. Destaca la investigación para la liberación de fármacos: medicamentos encapsulados en el interior de nanotubos de carbono podrían ser ingeridos y transportados a través del torrente sanguíneo hasta el punto donde tienen que ser administrados. Además de conseguir así gran efectividad en los medicamentos, se evitarían los efectos secundarios presentes en la mayoría de los fármacos que tomamos actualmente, mejorando la calidad de vida de personas sometidas a agresivos tratamientos contra ciertas enfermedades como el cáncer. Además se evitarían las inyecciones periódicas, pues el nanotubo se puede incorporar vía oral y viaja hasta el lugar exacto donde el medicamento tiene que hacer su función.

Los nanotubos de carbono son sustancias adecuadas para ser portadores de fármacos porque:

- no interaccionarían con éste, conservando por tanto su integridad
- son suficientemente resistentes como para no ser alterados durante el tránsito por el interior del cuerpo
- por el hecho de estar formados por carbono, sustancia básica en el organismo, es de esperar que sean totalmente biocompatibles y que pudieran descomponerse y excretarse después de liberar el fármaco.
- hay estudios que demuestran que el reducido tamaño de los nanotubos de carbono los capacita para penetrar en el interior de las células, requisito necesario para esta aplicación.

Por tanto, los nanotubos de carbono dejarían obsoletas terapias farmacológicas tradicionales que implican resistencias o efectos secundarios.

Bibliografía:
- María Jesús Rivas Martínez, José Román Ganzer y María Luisa Cosme Huertas del Círculo de Innovación en Materiales, Tecnología Aeroespacial y Nanotecnología. Informe de Vigilancia Tecnológica madri+d “Aplicaciones actuales y futuras de los nanotubos de carbono”. Página 21-66.
-Kam, N.W., et al. Carbon nanotubes as multifunctional biological transporters and near-infrared agents for selective cancer cell destruction. Proceedings of the National Academy of Sciences doi: 102(33):11600-5 (2009)
-http://www.nanotubosdecarbono.com/
-http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/diccionario/nanotubos.htm

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Diagnóstico por imagen empleando espectrometría de masas

En medicina las nuevas tecnologías contribuyen enormemente al diagnóstico de muchas enfermedades. Técnicas como la resonancia magnética nuclear de imagen o TAC están en boca de todos. Sin embargo en algunos casos es insuficiente. Esto se incrementa en el campo de la anatomía patológica donde en enfermedades como el cáncer un buen estudio del tejido es fundamental para realizar un buen diagnóstico. En los últimos años, las tecnologías avanzadas tales como microarrays de expresión génica, la proteómica, la proyección de imagen molecular, metabolómica, y lipidómica han acelerado la investigación en biología molecular y la medicina molecular. Con ellas las diferencias moleculares y genéticas entre los seres humanos se han identificado para proporcionar importantes información de diagnóstico o pronóstico.

Los patólogos, una especialidad dentro de la medicina que queda oculta a los ojos del paciente, son unos expertos estudiando los diferentes tejidos. Pero diariamente se enfrentan a diferentes problemas dentro de su complejidad. El uso de las nuevas tecnologías ha abierto un camino para poder solventar parte de esos problemas. Una de ellas es la espectrometría de masas con fuente MALDI que se ha puesto a su servicio para poder diferenciar y diagnosticar diferentes enfermedades como cáncer, la enfermedad de Parkinson o trastornos neuropsiquiátricos. La especificidad molecular y la sensibilidad de la espectrometría de masas son ideales para el mapeo directo con la proyección de la imagen de biomoléculas presentes en el tejido. En diferentes estudios se ha utilizado esta tecnología con éxito para obtener la distribución de las proteínas y metabolitos en cortes de tejido. La distribución de proteínas o metabolitos puede ser una herramienta crucial para el diagnóstico, la detección temprana y compresión de la enfermedad.

El análisis mediante los disparos de un láser sobre el tejido basta para obtener un perfil proteico. La muestra es depositada en un portaobjetos y se añade mediante spray un ácido que actúa como matriz para ayudar a ionizar a los diferentes compuestos presentes. Además con esta técnica una vez puesta a punto el tiempo de duración del análisis de un tejido es menor respecto a otras técnicas utilizadas. Es una ayuda no sólo para obtener perfiles de los compuestos presentes sino también para localizar una determinada masa y ver su distribución el tejido estudiado. Por ejemplo, podemos observar la distribución de la insulina en el páncreas y comparar un páncreas sano con uno patológico. Para ello sólo se necesita el tejido congelado sin tratamiento previo, siendo así compatible con otros estudios comunes en el estudio de dichas muestras.

Bibliografía

Inutan ED, Richards AL, Wager-Miller J, Mackie K, McEwen CN, Trimpin S. Mol Cell Proteomics. 2010 Sep 20

Lee do Y, Bowen BP, Northen TR. Biotechniques. 2010 Aug;49(2):557-65.
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sábado, 5 de febrero de 2011

La papa y la biotecnología

La conservación in vitro, los marcadores moleculares y las técnicas de recombinación del ADN están creando nuevas oportunidades en la producción y elaboración de la papa.



La industria de la papa ha aprovechado los más importantes descubrimientos recientes sobre la genética, la fisiología y la patología de la planta.

La micropropagación está ayudando a los países en desarrollo a producir tubérculos “semilla” económicos y libres de enfermedades, e incrementar la productividad.

Los marcadores moleculares ayudan a encontrar las características convenientes que hay en las colecciones de papas, lo que contribuye al mejoramiento de las variedades.

La determinación de la secuencia del genoma completo de la papa, que está en elaboración, aumentará considerablemente el conocimiento y la posibilidad de entender las interacciones genéticas y las características funcionales.

Las variedades modificadas genéticamente pueden producir cosechas más estables, ofrecer una mayor calidad nutricional y facilitar los usos no alimentarios industriales, pero es necesario evaluarlas con cuidado antes de su comercialización.

Los nuevos instrumentos de la biología molecular y los cultivos de células han permitido a los científicos entender mejor la reproducción, el desarrollo y la producción de tubérculos en la papa, la interacción de esta planta con las plagas y las enfermedades, y la forma en que afrontan las presiones ambientales. Estos adelantes han ofrecido a la industria de la papa nuevas oportunidades al incrementar la producción de papa, enriquecer su valor nutritivo y permitir una variedad de usos no alimentarios del almidón de la papa, como en la producción de polímeros de plástico.

Producción de material de propagación de gran calidad

A diferencia de otros de los principales cultivos, las papas se reproducen en forma vegetativa, como clones, lo que garantiza una propagación estable, “auténtica”. Sin embargo, los tubérculos que se toman de plantas enfermas transmiten la enfermedad a las plantas que generan. Para evitarlo, el tubérculo que se usa como semilla tiene que producirse en condiciones de estricto control de las enfermedades, lo que encarece el costo del material de propagación y, de esta manera, limita su disponibilidad para los agricultores de los países en desarrollo.

La micropropagación o propagación in vitro ofrece una solución económica al problema de la presencia de patógenos en la papa semilla. Las plántulas se pueden multiplicar un número ilimitado de veces cortándolas en fracciones y sembrando estos cortes. Con las plántulas se pueden producir pequeños tubérculos en almácigas o transplantarse al terreno, donde crecen y producen papas semilla económicas y sin enfermedades. Esta técnica es muy popular y se utiliza comercialmente en muchos países en desarrollo y países en transición. En Viet Nam, por ejemplo, la micropropagación manejada directamente por los agricultores contribuyó a la duplicación de las cosechas en pocos años.

Protección e investigación de la diversidad de la papa

La papa tiene la diversidad genética más abundante de cualquier otra planta cultivada. Los recursos genéticos de las papas de los Andes sudamericanos incluyen variedades silvestres, especies autóctonas cultivadas, variedades producidas por los agricultores locales e híbridos de plantas cultivadas y plantas silvestres. Contienen una gran cantidad de características importantes, como la resistencia a plagas y enfermedades, valor nutritivo, gusto y adaptación a condiciones climáticas extremas. Constantemente se recogen, clasifican y conservan en bancos de genes, y algunas de sus características se introducen en líneas comerciales de papas mediante cruzamiento.

Para proteger las colecciones de variedades, así como las variedades silvestres y las cultivadas de posibles enfermedades y brotes de plagas, los científicos utilizan distintas técnicas de micropropagación para mantener muestras de papa in vitro, en condiciones estériles. Las accesiones se estudian intensivamente con marcadores moleculares, las secuencias del ADN que se localizan en lugares específicos de los cromosomas del genoma y se transmiten a través de las leyes normales de la herencia.

Obtención de variedades mejoradas

La genética y la herencia en las papas son complejas y la creación de variedades mejoradas mediante el cruzamiento tradicional es difícil y toma mucho tiempo. Hoy se utilizan mucho las técnicas de marcado molecular basadas en el cribado y otras técnicas moleculares, con el fin de mejorar y ampliar los métodos tradicionales utilizados para producir la papa. La aplicación de marcadores moleculares a las características de interés permite determinar los rasgos convenientes y simplifican la selección de variedades mejoradas. Estas técnicas se aplican actualmente en diversos países en desarrollo y países en transición, y se prevé que en los próximos años se comenzarán a comercializar algunas de estas variedades.

El Potato Genome Sequencing Consortium (Consorcio para la secuencia del genoma de la papa) está avanzando mucho en el trazado de la secuencia completa del ADN del genoma de la papa, lo que enriquecerá el conocimiento de los genes y proteínas de esta planta y de sus características funcionales. Los adelantos técnicos en materia de genómica estructural y funcional de la papa, y la capacidad de integrar los genes de interés en el genoma de la papa, han incrementado la posibilidad de transformación genética de esta planta con tecnologías de recombinación del ADN. A principios del decenio de 1990, en el Canadá y los Estados Unidos se comercializaron variedades transgénicas resistentes al escarabajo de la papa y a enfermedades virales, y seguramente saldrán a la venta en el futuro otras variedades mejoradas.

Las variedades transgénicas de papa permiten aumentar la productividad y la producción, y crear nuevas oportunidades para uso no alimentario industrial. Sin embargo, es necesario ponderar con atención todos los aspectos relacionados con la bioseguridad y la inocuidad antes de ponerlas en el mercado.

Glosario

cultivo celular: in vitro growth of cells isolated from multi-cellular organisms;

genómica funcional: investigación que trata de determinar expresión e interacciones génicas en el genoma;

genoma: dotación completa de material genético (genes y secuencias no codificantes) que contiene cada célula del organismo;

secuenciación genómica: procedimiento para determinar la disposición exacta de los elementos que constituyen el ADN de un organismo;

modificado genéticamente: transformado por la inserción de uno o más transgenes;

in vitro: en un medio artificial (se aplica, por ejemplo, a células, tejidos u órganos cultivados en contenedores de cristal o plástico);

micropropagación: multiplicación miniaturizada in vitro o regeneración del material vegetal bajo condiciones ambientales controladas y asépticas;

biología molecular: estudio molecular de los procesos que tienen lugar en los seres vivos;

marcador molecular: marcador genético que se utiliza en la tecnología de los ácidos nucleicos;

característica: una de las muchas propiedades que definen a un organismo;

transgén: secuencia génica aislada que se utiliza para transformar un organismo. A menudo, pero no siempre, el transgén proviene de una especie distinta a la del receptor.

Referencia bibliografica:

http://www.potato2008.org/es/lapapa/biotecnologia.html

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Estimulación de la contracción muscular con proteínas fotosensibles

Investigadores de la Universidad de Stanford han sido capaces de inducir contracción muscular utilizando luz. En el estudio se utilizaron ratones genéticamente modificados cuyas neuronas estaban cubiertas con proteínas fotosensibles.

Esto permite a los científicos reproducir con más precisión la orden de contracción muscular, lo que lo convierte en una valiosa herramienta de investigación. También creen que ésta técnica podría algún día tener aplicaciones prácticas desde la recuperación de movimiento en miembros por daño espinal o cerebral, hasta combatir la espasticidad de una parálisis cerebral.



El estudio se publicó el 26 de Septiembre de 2010 en Nature Medicine. Se empleó una tecnología llamada “Optogenetics”, la cual se basa en insertar un gen de algas (Chlamydomonas reinhardtii y Volvox carteri) en el genoma de los animales de laboratorio. Éste gen codifica para una proteína que es fotosensible y se sitúa en la superficie de la membrana de las neuronas; así al iluminarlas con una determinada longitud de onda, se excitan y provocan la contracción de los músculos inervados.

Es la primera vez que se utiliza la tecnología “Optogenetics” (inventada en la Universidad de Stanford para otro estudio) en el sistema nervioso periférico de mamíferos.

Las neuronas motoras parten de la médula agrupadas formando nervios hasta alcanzar los músculos (cada neurona inerva un conjunto de células musculares formando una unidad motora).

Las unidades motoras pueden ser de distinto tamaño, las pequeñas, que tan sólo inervan varias fibras (células) musculares, o las grandes, que inervan cientos de ellas. Las pequeñas son las que se contraen antes y sus músculos son los que realizan actividades de precisión, como coser, dibujar y tardan más en agotar las reservas de glucógeno. Las grandes, son las que mueven los músculos más potentes, los que consumen rápidamente dichas reservas.

Las tentativas anteriores de restaurar la función motora perdida usando secuencias programadas de impulsos eléctricos que se introducen a través de un cinturón colocado alrededor de un nervio, han permitido a las personas que padecen parálisis, caminar algunos minutos. Desafortunadamente, las fibras de los nervios grandes tienen más respuesta que las pequeñas al estímulo eléctrico, así los músculos se contraen de forma incorrecta, primero los músculos potentes y luego los de precisión, por eso se produce tal fatiga después del movimiento.

Para el estudio publicado en la revista, el autor principal, Michael Llewellyn, PhD del laboratorio de Delp, formó un cinturón óptico de diodos alineados que podían colocarse alrededor de los nervios ciáticos de los ratones cuyas neuronas exponían en su membrana los fotorreceptores. Los LED emitían breves impulsos de luz azul a una intensidad suficientemente alta como para penetrar profundamente en el nervio, asegurando que todas las fibras que lo formaban, eran perfectamente estimuladas. De este modo se observó que el orden de contracción fue el adecuado, tal y como se produce en condiciones normales.

Usando varias medidas, los investigadores comprobaron que la estimulación óptica conservaba un tercio de la fuerza inicial tras 20 minutos de estimulación y que la estimulación eléctrica dejaba los músculos exhaustos a los 4 minutos. Esto es debido a que las fibras que inervan los músculos de precisión, se estimulan más fácilmente con luz que con la estimulación eléctrica directa.

El objetivo es introducir en humanos los genes para obtener membranas neuronales fotosensibles e implantar cinturones fotosensibles por microcirugía en los nervios dañados, de este modo permitir mediante impulsos de luz controlados por ordenador, que los pacientes puedan recuperar la funcionalidad perdida.

Referencia Bibliografica:

http://bioengineering.stanford.edu/
http://www.stanford.edu/group/dlab/optogenetics/
http://www.nature.com/nm/journal/vaop/ncurrent/pdf/nm.2228.pdf
-Zhang F, Gradinaru V, Adamantidis AR, Durand R, Airan RD, de Lecea L, Deisseroth K. Optogenetic interrogation of neural circuits: technology for probing mammalian brain structures. Nat Protoc. 2010;5(3):439-56. Epub 2010 Feb 18
-Michael E Llewellyn, Kimberly R Thompson, Karl Deisseroth & Scott LJournal name:. Orderly recruitment of motor units under optical control in vivo. Nature MedicineVolume: 16 ,Pages: 1161–1165Year published: (2010)

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La Biotecnología aplicada a la Medicina

Si empezamos por el principio, se debe definir qué es la Biotecnología y cuales pueden ser sus aplicaciones. Así pues, la Biotecnología consiste en la utilización de seres vivos sencillos (bacterias y levaduras) y células eucariotas en cultivo, cuyo metabolismo y capacidad de biosíntesis se utilizan para la fabricación de sustancias específicas aprovechables por el hombre. La Biotecnología permite, gracias a la aplicación integrada de los conocimientos y técnicas de la bioquímica, la microbiología, la ingeniería química, y, sobre todo, la ingeniería genética, aprovechar en el plano tecnológico las propiedades de los microorganismos y los cultivos celulares. Permiten producir a partir de recursos renovables y disponibles en abundancia gran número de sustancias y compuestos.



Se ha producido un claro avance en este campo quedando claramente diferenciadas la Biotecnología tradicional de la moderna. La Biotecnología tradicional empleaba microorganismos, como bacterias, levaduras y mohos, para producir diferentes alimentos, como el pan, queso, vino o cerveza. En cambio, hoy en día utiliza microorganismos modificados genéticamente, mediante técnicas de Ingeniería Genética.

Una breve definición de Ingeniería Genética: es una parte de la Biotecnología que se basa en la manipulación de genes para obtener sustancias específicas aprovechables por el hombre. Se trata de aislar el gen que produce la sustancia, e introducirlo en otro ser vivo que sea más sencillo (y barato) de manipular; lo que se consigue es modificar las características hereditarias de un organismo de una forma dirigida por el hombre, alterando su material genético.

Si nos paramos a pensar en las aplicaciones la lista se hace infinita, ya que se puede aplicar en muy distintos campos como alimentación, agricultura, ganadería, medio ambiente o medicina. Una de sus aplicaciones en medicina más esperanzadora es la Terapia Génica, que permite tratar a personas con enfermedades genéticas. Mediante este tipo de terapia se puede curar enfermedades debidas a la presencia de un gen defectuoso. La técnica empleada consiste en introducir el gen sano en el individuo y que luego sus células produzcan la proteína que necesita. Este es el método que se emplea para el tratamiento de enfermos con fibrosis quística (enfermedad producida por un gen recesivo). En 1989 se identificó el gen causante de la misma, lo que permite determinar, mediante un análisis de DNA, si una persona es portadora o no.

Por ejemplo, una de las principales vías de investigación actuales es la de marcar genéticamente a las células tumorales de un cáncer para que el organismo las reconozca como extrañas y pueda luchar contra ellas. Esta técnica se puede aplicar en enfermedades con alta incidencia, con el beneficio que eso reporta, como cáncer (melanoma, riñón, ovario, colon, leucemia, pulmón, hígado, próstata,…), fibrosis quística, hipercolesterolemia, hemofilia, artritis reumatoide, diabetes o VIH.

Hay muchas proteínas con un alto interés médico y económico, como antibióticos, enzimas, hormonas (insulina, hormona del crecimiento, eritropoyetina, …), vacunas (vacunas comestibles), proteínas sanguíneas (seroalbúmina, factores de coagulación,…), interferón, y un largo etcétera. Dando un paso más entramos en el campo de la nano-Biotecnología mediante el cual se puede acceder a nuevos tratamientos locales, que no afectan el organismo entero, por ejemplo en los trasplantes de médula ósea, la investigación con células madre, la terapia genética, el cáncer o la hemólisis.



De esta forma resulta posible trabajar con sistemas de diagnóstico cada vez más
diminutos para seleccionar células determinadas. Así, por ejemplo, en el tratamiento del cáncer de mama, con la ayuda de partículas magnéticas se pueden eliminar células malignas aisladas y la paciente evitaría así una intervención quirúrgica. La nano-Biotecnología se considera la ciencia clave del siglo XXI, que promete progresos revolucionarios y nuevas terapias. La Biotecnología es una ciencia en auge, de la que se hacen eco políticos, periodistas, farmacéuticas, médicos y la sociedad en general. Por ello, es de gran utilidad la realización de congresos y encuentros entre diferentes profesionales que aportan diferentes puntos de vista. Uno que se celebró recientemente (5 de noviembre de 2010) fue el organizado por el CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) y que tuvo por título “Curso de Biotecnología aplicada a la Salud”. En él se abordó , por ejemplo, el uso de fármacos biotecnológicos (los cuales emulan a factores biológicos naturales con la finalidad de potenciar o inhibir un efecto biológico determinado), que representan el 20 por ciento del total de medicamentos disponibles en el mercado y el 50 por ciento de los nuevos fármacos en desarrollo. También hubo especial interés en nuevos anticuerpos monoclonales, proteínas recombinantes o vacunas.

Referencia Bibliografía:
–www.porquebiotecnologia.com.ar
–www.lavozlibre.com
–www.salud.com
–http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/Genetica2/contenido4.htm
–www.educacion.es
– “Biotecnología aplicada a la Medicina” J.F.Tresguerres, Jesús A.Fernández-Tresguerres
Hernández. Ediciones Díaz de Santos, 2003.

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Microchips en el diagnóstico del cáncer

La metástasis es la principal causa de muerte en pacientes con cáncer. Para alcanzar otros órganos lejanos, las células tumorales deben acceder al torrente sanguíneo, y así viajar hasta otros tejidos. Por ello, detectar y estudiar las células circulantes tumorales (en inglés, CTCs) en la sangre de pacientes con cáncer mediante un método poco invasivo permitiría caracterizar y monitorizar el desarrollo de la enfermedad, así como detectar procesos metastásicos en sus fases iniciales, de una forma mínimamente agresiva para el paciente. Su baja concentración en sangre (1 de cada 109 células sanguíneas) hace difícil su aislamiento, por lo que numerosos grupos de investigación centran actualmente sus esfuerzos en diseñar sistemas para detectar y aislar CTCs de sangre de pacientes.


Este mismo año, un grupo de científicos españoles del Instituto de Acústica (CSIC), del Hospital General Universitario de Elche (Alicante) y del Centro de Investigaciones Tecnológicas IKERLAN (Guipúzcoa), ha publicado un microchip para separar estas células de la sangre mediante ultrasonidos (1). El dispositivo consiste en un chip de plástico con una canal central por el que pasa la sangre mientras se aplican ultrasonidos de forma transversal. Según explican los autores, “La fuerza de radiación que ejerce la onda ultrasónica provoca que las células tumorales, que se distinguen del resto por su tamaño y densidad, sean conducidas hasta ese punto, y posteriormente, recolectadas”. Las CTCs no son alteradas por este sistema, lo que permite que posteriormente sean analizadas.

Recientemente, un grupo de investigadores del Massachusetts General Hospital (Boston) ha publicado también el diseño de un nuevo micro-chip para aislar CTCs (2). En este caso, el dispositivo, que denominan HB-Chip, está montado sobre un cristal y recubierto en su interior por anticuerpos frente a la molécula de adhesión de células epiteliales (EpCAM), que aparece expresada en la mayoría de células de carcinoma. Este sistema mejora el CTC-Chip que diseñaron en 2007 científicos del mismo grupo (3), mediante la generación de un sistema de ranuras en espiga que genera un flujo turbulento para facilitar el acceso de las células a los anticuerpos, aumentando el porcentaje de células capturadas. La apertura del sistema permite también un fácil acceso a las células retenidas para posteriores estudios.

Estos sistemas y otros muchos continúan actualmente en estudio para mejorar su eficiencia y permitir su utilización clínica a gran escala. Según explica Itzíar González (CSIC), el análisis de muestras de biopsias son el mejor método de estudiar un tumor, pero este tipo de dispositivos permitirían detectar las fases tempranas de la enfermedad, lo que es difícil de realizar en el caso de las biopsias. Por tanto, la aplicación de forma rutinaria de chips que aislen CTCs permitirá el diagnóstico del cáncer de forma precoz y la aplicación de un tratamiento más apropiado a cada paciente.

Referencias:
1.González I. et al. (2010) A polymeric chip for micromanipulation and particle sorting by ultrasounds based on a multilayer configuration. Sensor and Actuators B: Chemical 144(1): 310-317.
2. Stott S.L. et al. (2010) Isolation of circulating tumor cells using a microvortex-generating herringbone-chip. PNAS 107(43):18392-18397.
3.Nagrath S. et al. (2007) Isolation of rare circulating tumour cells in cancer patients by microchip technology. Nature 450(7173):1235-1239.
4.http://www.plataformasinc.es/esl/Noticias/Desarrollan-un-microchip-ultrasonico-para-separar-celulas-tumorales-de-la-sangre
5. http://www.sciencedaily.com/releases/2010/10/101012151242.htm

NOMBRE:Alexander Sayago Maldonado C.I:16232455
EES seccion:1