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23 de agosto de 2013

Las cuevas: La clave en la búsqueda de nuevos antibióticos

Antibióticos
Enfermera
  • Los antibióticos son fármacos utilizados para curar las infecciones
  • Alexander Fleming descubrió el pimer antibiótico: la penicilina
  • Las infecciones por SARM (Staphylococcus aureus resistente a la meticilina) son cada vez más resistentes a los antibióticos


La vida en las cuevas es dura. Los microorganismos deben pelear -sin dientes ni garras- por los escasos recursos.

A simple vista, las cavernas, los microbios y los antibióticos no parecen tener mucho en común. Sin embargo, estos ambientes aislados pueden esconder la clave para entender mejor la lucha constante contra las bacterias resistentes a los fármacos.

Los antibióticos son una suerte de llave química que puede encajar perfectamente en la cerradura molecular para matar a las bacterias. Los antibióticos imitan los patrones celulares para bloquear, unir e incluso colapsar las estructuras críticas dentro de una célula.
Como resultado, la bacteria no puede funcionar y se descompone o se muere.

Los antibióticos son, además, muy específicos: tienen la capacidad de identificar y atacar -sin equivocarse- una célula bacteriana en un mar de células humanas. Son la bala mágica que se convirtió en el descubrimiento más importante del siglo XX.

Químicamente, los antibióticos son mucho más complejos que las drogas contra el cáncer o los antivirales. Son algo así como una tela de araña de patrones intrincados formados por uniones químicas.

Estas estructuras complejas hacen que sea imposible para los científicos diseñarlos, por eso, con frecuencia, recurrimos a la naturaleza para descubrirlos.

De todos los antibióticos que aparecieron en el mercado en los últimos 60 años, el 99% deriva de otros microorganismos, mayormente de las bacterias y los hongos que hay en la tierra.

Pero esta fuente se está empezando a agotar, y por eso debemos empezar a buscarlos en otros ambientes más exóticos o extremos.

Hambruna constante

Las cavernas son entornos aislados, formados por la erosión del agua durante millones de años. En estos ambientes, donde no ingresan los rayos del sol ni los nutrientes de la superficie, los microorganismos se ven obligados a adaptarse y a vivir en una hambruna perpetua.

Trabajando en cuevas aprendí que estos microbios están tan bien adaptados a pasar hambre que, cuando crecen en laboratorio, tienen demasiado alimento.

Cuando estos microorganismos comienzan a buscar alimento de forma constante no pueden frenar su impulso y continúan llenándose hasta que se mueren.

Otros están tan acostumbrados a vivir con la poca energía disponible que pueden sobrevivir consumiendo incluso los plastificadores que se desprenden de los platos plásticos del laboratorio.
"Una de nuestras muetras produjo 38 componentes, incluyendo lo que parece ser un novedoso antibiótico. Para poner esto en perspectiva: se han descrito menos de 100 antibióticos y una muestra tomada en una cueva produjo más de un tercio de lo que hay"
Algunos hacen trampa, y aprenden a cazar a otras bacterias para obtener los recursos que necesitan para sobrevivir. De las 4.000 especies de bacteria que hemos hecho crecer de las cuevas -de las cuales 1.000 son nuevas- la mayoría se comporta de una manera diferente a las de la superficie.

Lo que hace a estas bacterias únicas también las hace ideales para descubrir nuevos antibióticos.

Junto con Brian Bachmann, de la Universidad de Vanderblit en Estados Unidos, analizamos algunas de estas muestras en busca de componente antimicrobiales.
Una de nuestras muestras produjo 38 componentes, incluyendo lo que parece ser un novedoso antibiótico. Para poner esto en perspectiva: se han descrito menos de 100 antibióticos y una muestra tomada en una cueva produjo más de un tercio de lo que hay.

Años en soledad

Lechuguilla

Los investigadores acamparon bajo tierra en la cueva Lechuguilla para tomar muestras. 
¿Pero qué es lo que hace que las bacterias de las cuevas tengan tanto potencial para el desarrollo de antibióticos?

La respuesta está, probablemente, en el aislamiento.

Estas bacterias fueron recolectadas en Lechuguilla, una cueva aislada y profunda formada hace cuatro millones de años por la acción del ácido sulfúrico del agua subterránea, en el estado de Nuevo México en EE.UU.

Para tomar muestras hay que descender con sogas a una profundidad de más de 370 metros. Es más, las zonas en las que tomamos muestras son tan remotas que tenemos que acampar bajo tierra por varios días.

El hecho de que se encuentren en un lugar tan alejado significa que nada ni nadie las ha tocado por millones de años.

Sin influencias externas, estas comunidades microbiales que habitan esta clase de medio ambiente pueden continuar evolucionando en condiciones aisladas, desarrollando soluciones novedosas a los problemas que afectan a sus contrapartes en la superficie, como la competencia y la necesidad de luchar por los recursos.

En pie de guerra

Las cuevas son un sitio difícil para sobrevivir, el alimento y los nutrientes esenciales son limitados. Esto fuerza los microorganismos a pelear.

Sin embargo, dado que su tamaño es diminuto -se necesitan dos millones para recubrir un punto y coma- sus opciones son limitadas: no tienen dientes para morder o garrar para defenderse. Lo que hacen, en cambio, es usar sus sorprendentes capacidades biosintéticas para sintetizar antibióticos y matar a la competencia.
Para examinar cómo estas bacterias reaccionan a los antibióticos, examinamos 93 de las 4.000 que encontramos en la cueva.

A pesar de que estos organismos vivieron en aislamiento durante millones de años y nunca pudieron haber estado expuestos a antibióticos hechos por el hombre, mostraron resistencia a casi todos los que están en uso en la actualidad.

Así como pueden producir una multitud de antibióticos, algunos también son resistentes a una gran cantidad de ellos. Uno mostró resistencia a 14 antibióticos diferentes. Identificamos incluso un mecanismo de resistencia que no se había visto antes.

¿Qué significa todo esto? ¿Significa acaso que hagamos lo que hagamos, nunca ganaremos la batalla en la lucha contra los microbios?

Puede querer decir muchas coas, y probablemente pasemos años explorando y respondiendo etas preguntas.

Significa que la resistencia a los antibióticos forma parte de las bacterias, y que mientras usemos mal los antibióticos nunca ganaremos esta guerra.

También quiere decir que hay ambientes únicos, poco explorados, poblados de microorganismos que recién ahora empezamos a entender, que tienen la clave para el desarrollo de nuevas medicinas.

Encontrarlos requiere además técnicas nuevas y poco utilizadas, incluyendo pruebas y análisis genéticos para identificar las complicadas rutas químicas de las nuevas drogas y nuevas tecnologías en química analítica que nos permitan detectar componentes nuevos, así como investigadores que estén dispuestos a aventurarse en estos lugares únicos de nuestro planeta para desentrañar los secretos que esconden sus microbios

Tomado de:

BBC Ciencia

13 de mayo de 2013

¿La marihuana sirve para curar el cáncer?

El uso de diversos compuestos activos de la marihuana como terapia antitumoral ha dado resultados positivos en modelos animales. También en seres humanos estos principios se utilizan en tratamientos paliativos de los efectos secundarios asociados a los antitumorales.

Existe una creencia popular desde hace tiempo, basada en la difusión de resultados científicos, que habla de que la marihuana sirve para curar el cáncer. Hoy repasamos qué se sabe realmente del empleo de Cannabis sativa en tratamientos antitumorales.

Como hemos comentado varias veces, abordar el cáncer no es una tarea sencilla, ya que se trata en realidad de un conjunto múltiple de enfermedades diferentes, que no afectan de la misma manera a cada paciente. Por ello, cada vez se tiende más a la extensión de la medicina personalizada, en la que los tratamientos, lejos de ser generalistas, tienden a ser mucho más individualizados. Ante este panorama, ¿la marihuana sirve para curar el cáncer?

La culpa está en los cannabinoides

Cuando nos preguntamos sobre el uso de esta planta como tratamiento antitumoral, debemos ir más allá de la cuestión generalista sobre si la marihuana sirve para curar el cáncer. En otras palabras, lo que se investiga en profundidad es la capacidad que tienen diversos compuestos activos de esta planta como terapia contra el cáncer.

En concreto, se ha trabajado en el uso de cannabinoides en los diversos tratamientos de pacientes que sufren esta terrible enfermedad. Desde hace tiempo, está bastante documentado el resultado positivo que tiene usar este tipo de compuestos en lo que se conoce como tratamientos paliativos, para tratar de reducir los efectos secundarios asociados a las terapias antitumorales habituales. De forma específica se sabe que disminuyen la sensación de dolor en muchos pacientes, y evitan en bastantes casos las náuseas y vómitos típicos que suelen provocar los tratamientos contra el cáncer.

Pero si hablamos de manera específica de si la marihuana sirve para curar el cáncer, tenemos que referirnos principalmente a uno de estos compuestos activos, conocido como Δ9-tetrahidrocannabinol (THC), que es el principio activo más importante de esta planta.

Los resultados obtenidos por varios grupos de investigación confirman que la unión de este THC o de otros compuestos similares a los receptores de cannabinoides puede reducir el crecimiento de tumores en varios tipos específicos de cáncer, como son el glioma (en otras palabras, el tumor cerebral más frecuente), el cáncer de mama, próstata, páncreas y hepático.

Hasta ahora se sabe que los compuestos cannabinoides son capaces, al menos en experimentos in vitro, de hacer que las células malignas se suiciden por un proceso conocido como apoptosis, y además, reducen la capacidad de los tumores de generar metástasis.

Por los estudios realizados en roedores, sí que sabemos que el compuesto THC totalmente purificado no tiene ningún riesgo asociado de ser cancerígeno, lo que no significa que fumar cannabis no aumente las probabilidades (de forma parecida al tabaco) de desarrollar cáncer de pulmón o de que aparezcan tumores en otras zonas del tracto respiratorio.

En otras palabras, ante la pregunta de si la marihuana sirve para curar el cáncer, debemos ir más allá, y entender que lo que se usaría como tratamiento antitumoral serían diversos compuestos activos purificados a partir de esta planta. No solo eso, sino que además puede servir como potenciador del efecto beneficioso de otras terapias contra el cáncer. Como se demostró en una investigación de la Universidad Complutense de Madrid, la administración del THC junto con un fármaco conocido como temozolomida, reducía drásticamente los tumores cerebrales en ratones.

De hecho, ya existe un fármaco autorizado en el mercado que contiene estos compuestos cannabinoides, y que conocemos como Sativex, aunque en este caso se utiliza para el tratamiento de pacientes con esclerosis múltiple. Otros medicamentos similares, como Marinol o Cesamet, también se basan en los compuestos activos de la marihuana. En el primer caso se utiliza para reducir los molestos efectos secundarios (como náuseas o vómitos) de los antitumorales, mientras que el segundo, además de como tratamiento paliativo, también puede usarse para evitar el dolor crónico que padecen algunos pacientes con cáncer.

En resumen, si queremos saber si la marihuana sirve para curar el cáncer, siendo totalmente fidedignos a la literatura científica, debemos responder que no. Lo que sí que es posible es utilizar compuestos específicos aislados del cannabis, ya que hemos sido capaces de identificar en los últimos años diversas dianas moleculares que forman parte de sistemas de comunicación celular importantes, y que han ayudado al desarrollo de tratamientos antitumorales demostrados hasta ahora en modelos animales.

En el futuro, saber si estos posibles fármacos pueden ayudar en la terapia directa contra el cáncer en seres humanos, es un reto todavía para la medicina, aunque las investigaciones realizadas hasta ahora parecen encaminarnos a que sí sería posible.

Fuente:

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14 de diciembre de 2012

El puercoespín, un modelo para desarrollar nuevos materiales adhesivos


Un puercuespín norteamericano ('Erethizon dorsatum'). | J. Glover

Un puercuespín norteamericano ('Erethizon dorsatum'). | J. Glover

El cuerpo del puercoespín norteamericano ('Erethizon dorsatum') está recubierto con 30.000 poderosas púas que no duda en utilizar para defenderse de sus enemigos. Penetran en la piel con gran facilidad y son muy difíciles de extraer, unas propiedades que convierten a este mamífero roedor de carácter desconfiado en un animal peligroso. Lo saben bien aquellos que han tenido un encuentro con él.

Los científicos están intentando entender cómo funciona este extraordinario mecanismo de la naturaleza para copiarlo y reproducirlo en el laboratorio con el objetivo de desarrollar nuevos materiales adhesivos con aplicaciones en medicina.

Los primeros pasos para copiar este sistema se están llevado a cabo con éxito, según asegura un equipo de científicos estadounidenses en un artículo publicado esta semana en 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS).

Según explican los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y del Centro Terapéutico Regenerativo y Hospital de Mujeres de Brigham (BWH), el mecanismo de las púas del puercoespín servirá para diseñar nuevos tipos de adhesivos, agujas y otros dispositivos médicos que permitan realizar suturas y cerrar heridas internas sin usar grapas, hilo o los pegamentos que se utilizan en la actualidad.

La Naturaleza como inspiración

"Creemos que la evolución es la mejor solución para los problemas", asegura Jeffrey Karp, profesor en la Escuela de Medicina de Harvard y coautor de este artículo.

Vista microscópica de una púa artificial.| PNAS

Vista microscópica de una púa artificial.| PNAS

Lo que han logrado hasta ahora es caracterizar por primera vez el mecanismo que permite que las púas entren y salgan de la piel. También han desarrollado dispositivos artificiales con las mismas características mecánicas que las púas del puercoespín de cara a la fabricación de agujas menos dolorosas o adhesivos que puedan cerrar tejidos internos de manera más segura.

En medicina, señalan los autores, existe una gran necesidad de este tipo de adhesivos, especialmente para pacientes que han sido sometidos a cirugías gástricas u operaciones en el intestino. Los cirujanos suelen utilizar suturas o grapas, que pueden causar complicaciones.

Además de suturas, los cirujanos usan a veces un pegamento especial para unir tejidos. Según señala Jeffrey Karp, profesor en la Escuela de Medicina de Harvard, estos adhesivos tisulares pueden resultar tóxicos y en algunos pacientes provocan reacciones inflamatorias.

Réplicas de poliuretano

Existen distintas especies de puercoespín. El que se ha utilizado para realizar esta investigación es el norteamericano ('Erethizon dorsatum') y habita los bosques de Alaska, Canadá y el norte de EEUU. Sus púas miden varios centímetros. La punta de la espina tiene unos cuatro milímetros recubiertos por púas microscópicas.

En el laboratorio crearon réplicas artificiales con poliuretano para comprender las fuerzas físicas que permiten que la púa penetre en una variedad de tejidos, como la piel y el músculo. Pudieron comprobar que su geometría permite que penetre fácilmente y que se mantenga dentro, pues presenta un alto nivel de adhesión que hace realmente difícil sacarla.

Para Karp, siempre ha habido muchas creencias erróneas sobre los puercoespines y sus púas. Por ejemplo, el investigador recuerda que el filósofo Aristóteles creía que estos animales podían disparar sus púas a distancia, algo que no es cierto, pues las liberan sólo cuando entran en contacto con un depredador. Por ello, penetran suavemente en el tejido.

Púas que se desintegran en el cuerpo

Ahora están investigando cómo fabricarlas con materiales biodegradables que se desintegren dentro del cuerpo cuando hayan cumplido con su función.

No es la primera vez que los científicos se basan en las propiedades de los animales para mejorar el instrumental médico. En 2008 Langer y Karp presentaron el concepto de vendajes inspirados en la salamanquesa, aunque necesitaban un adhesivo para fijarse en tejidos húmedos. La tecnología basada en la púa del puercoespín, aseguran sus creadores, se adhiere a los tejidos si necesidad de utilizar ninguna sustancia.

Los investigadores creen que los materiales y dispositivos inspirados en la naturaleza tienen un gran potencial para revolucionar las herramientas y los materiales que se usan en la actualidad en biomedicina, desde la administración de fármacos a la ingeniería de tejidos.

Fuente:

El Mundo Ciencia 

20 de abril de 2010

Una proteína podría frenar el desarrollo de cualquier cáncer

Martes, 20 de abril de 2010

Una proteína podría frenar el desarrollo de cualquier cáncer


Un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB) ha descubierto en un estudio los posibles mecanismos de control de la proteína Myc, un elemento que está alterado en todos los tipos de cáncer, ya sea de riñón, mama, pulmón, colon, piel o de cualquier otro tejido.

El ensayo, publicado en esta semana en el 'EMBO Journal', ha descubierto en pruebas con moscas que la maquinaria de microRNA controla los niveles de Myc a través de la molécula Mei-P26. Los microRNA (miRNA) son pequeñas moléculas que representan menos del 1 por ciento del genoma humano, pero tienen un papel clave en el funcionamiento de la célula ya que son capaces de anular o modificar multitud de genes. De hecho, altos niveles de ciertos microRNA provocan cáncer.

En estudios anteriores realizados en ratones, se demostró que la proteína Myc controla los niveles de miRNA de las células, y ahora los científicos descubren en moscas que los miRNAs afectan los niveles de Myc. En este sentido, el estudios del IRB sugiere la existencia de "un mecanismo muy fino por el cual los miRNAs y Myc se regulan mutuamente", explicó el director del estudio, Marco Milán.

La teoría es que las células utilizan este mecanismo para mantener los niveles óptimos de miRNA y de Myc, indispensables para la buena marcha del organismo, pero evitando a su vez que se vuelvan peligrosos. A este respecto, los investigadores dieron con el nuevo mecanismo de regulación eliminando los 150 miRNA que tiene la Drosophila, el tipo de mosca estudiado, en un ala en desarrollo.

Sin miRNA obtuvieron un tejido de características muy similares a cuando se elimina Myc: el ala es más pequeña, las células son más pequeñas y no se dividen bien. "Myc es una suerte de director de orquesta del crecimiento de los tejidos, también de los sanos, y como las características del ala eran muy parecidas en los dos casos, pensamos que los miRNAs y Myc estaban relacionados; y acertamos", explicó Héctor Herranz, investigador postdoctoral en el IRB y primer autor del artículo.

Nueva vía en el estudio del cáncer

La disección del mecanismo molecular puso de manifiesto que la pieza clave en el círculo de control es Mei-P26, una molécula que los científicos sabían que interviene negativamente en la regulación de Myc en ratones. En las células sin miRNA, suben los niveles de Mei-P26 y baja Myc. "Hemos cerrado el círculo de este mecanismo de regulación de Myc, situando en el diagrama a los miRNA", dijo Herranz.

Dado que los miRNA, Mei-p26 y Myc tienen homólogos en ratones y humanos, y alteraciones en los niveles de estos homólogos causan tumores, los investigadores sugieren que este mismo mecanismo de regulación de Myc "podría darse en organismos superiores, lo que de confirmarse abriría nuevas vías en el estudio del cáncer", añadió.

Fuentes:

Europa Press

ABC.es

Lea también:

Cómo descubrir si "heredarás" un cáncer
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