En busca de un arma secreta contra la superbacteria Staphylococcus aureus

Los investigadores han identificado un gen que hace que algunas cepas de bacterias sean resistentes a los antibióticos y mucho más virulentas, además han encontrado que el gen está cada vez más frecuente.

Las epidemias infecciosas por Staphylococcus aureus resistente a meticilina (SARM) vienen en oleadas. Para descubrir la base molecular de la virulencia de MRSA, Michael Otto, un microbiólogo molecular en el Instituto Nacional de EE.UU. de Alergias y Enfermedades Infecciosas en Bethesda, Maryland, y sus colegas se centraron en un elemento genético poco común dentro de una cepa de MRSA, ST239, que es predominante en Asia.

Cuando los investigadores comprobaron que el gen, sasX, codifica una proteína anclada en la superficie de S. aureus, que sospechaban que habían encontrado algo que podría mejorar la destreza infecciosa de este bicho. Efectivamente, las cepas con sasX se aferró con más fuerza a los revestimientos nasales de los ratones por parte de las bacterias en comparación con otras  idénticas que carecían de sasX. Además de las infecciones respiratorias, S. aureus también pueden causar forúnculos y erupciones cutáneas que producen infecciones de la piel. En estos tipos de infecciones, sasX es un problema así, dando lugar a lesiones de mayor tamaño. Los resultados se publican hoy en Nature Medicine.

Una de las razones para tal virulencia, sugieren los autores, es que las bacterias portadoras de sasX se fijan fuerza. "Nuestra idea es que cuando se mantienen unidos, es más difícil que un glóbulo blanco pueda ingerir las bacterias y los maten”.

Staphylococcus aureus puede pasar los genes a través de generaciones y hacia fuera a otras cepas.

Además, los autores han descubierto que sasX se está extendiendo a otras cepas. En las muestras de S. aureus, recogidos entre 2003 y 2005, el 95% de los que se encontraron eran portadores de la cepa ST239. En las muestras recogidas desde 2009 hasta 2011, sin embargo, ese número había bajado a 72%. Al igual que muchos genes que confieren ventajas a las bacterias, sasX puede saltar de una cepa a otra, además de ser transmitido a través de las generaciones.

Aunque sasX parece ser más frecuente en Asia que en otras partes, los investigadores dicen que el gen garantiza la atención en todo el mundo. "No lo hemos encontrado en muchos otros lugares, pero no hemos visto a detalle", dice Otto. "Ciertamente hay un peligro porque sabemos que estas cepas se están propagando."

Staphylococcus aureus

“Esto plantea muchas más preguntas adicionales", dice James Musser, director del departamento de medicina de la patología y la genómica en el Hospital Metodista en Houston, Texas. A veces, una habilidad se produce a expensas de otro, y Musser dice que si sasX afecta otras funciones de MRSA, estas cepas podría seguir siendo un problema en los hospitales, pero no afligir a las personas sanas que están en mejores condiciones para luchar contra las infecciones. Alternativamente, el gen podría no exhibir la misma virulencia en diferentes tipos de MRSA. "Nosotros no experimentamos para ver si puede infectar a los humanos y averiguar cuál es la respuesta, así que tendremos que tomar el enfoque de esperar y ver", dice. "Desde un punto de vista de la supervisión, tenemos que estar en alerta".

La caracterización de las versiones más virulentas de MRSA pueden ayudar a los investigadores a luchar contra el error. Las vacunas han eludido la ciencia hasta ahora, pero el alcance del problema es lo suficientemente grande como para justificar una. En 2005, las aproximadamente 18,650 muertes por MRSA en los Estados Unidos superaron a las del SIDA.

"El santo grial es la identificación de un gen que confiere virulencia y desarrollar una vacuna contra ella", dice Frank Lowy, un médico de enfermedades infecciosas del Columbia University Medical Center en Nueva York. "Hasta ahora no hemos tenido éxito en ese enfoque, por lo que ahora la idea es combinar diferentes proteínas asociadas con la virulencia en una sola vacuna", dice. "SasX presenta otro buen objetivo."

Enfermedades infecciosas: Soplando en el viento

La misteriosa enfermedad de Kawasaki puede cruzar el Pacífico por medio de las corrientes de aire en la alta atmósfera.

Un bebé gravemente enfermo en Wyoming, recuerda Jane Burns, pensando en 1981 y su tercer año como residente de pediatría en la Universidad de Colorado School of Medicine en Denver. Veintiún días más tarde, las erupciones de la niña de la piel eran en su mayoría se han ido, pero la fiebre que aun la acompaña estaba en su apogeo, y Burns no tenía ni idea por qué.

"Creo que esta es la enfermedad de Kawasaki", dijo Richard Anderson, un tipo de enfermedades infecciosas que solo logro ver en la escuela.

Burns se quedó atónito. La enfermedad de Kawasaki es rara incluso en Japón, donde había sido identificado por primera vez a principios de 1960, y era casi desconocida en los Estados Unidos. También fue completamente misteriosa, esta enfermedad genera algún tipo de inflamación en los vasos sanguíneos que principalmente afecta a los niños menores de cinco años y produce una variedad de síntomas dramáticos. Burns había oído hablar de la enfermedad sólo porque se habían encontrado dos pacientes con enfermedad de Kawasaki en el año anterior.

Menos de 12 horas después, el bebé estaba muerto.

"Yo estaba tan sorprendido por esta enfermedad que había llegado y logre estar en la autopsia con el patólogo", dice Burns. "Y yo nunca voy a olvidar la apertura de su pecho y mirar a su corazón y ver los aneurismas".

Estas protuberancias de globo son bastante comunes en los vasos sanguíneos de los adultos, especialmente aquellos con factores de riesgo tales como diabetes o presión arterial alta. ¿Pero en un niño sano? Para Burns, ahora un investigador de la unidad de pediatría en la Universidad de California en San Diego (UCSD), y director del Centro de Investigación de Kawasaki en el Hospital de Niños de la UCSD, la muerte del bebé fue un punto de inflexión. El ha estado estudiando la enfermedad de Kawasaki desde entonces, cada vez que puede encontrar financiación. Y no está solo. "La enfermedad de Kawasaki es algo que ha sido fascinante dentro de las enfermedades infecciosas desde que fue descrita", dice Ian Lipkin, epidemiólogo y director del Centro de Infección e Inmunidad en la Universidad de Columbia en Nueva York. "Huele como a una enfermedad infecciosa, y no sólo hemos sido capaces de atrapar al culpable.”

Los epidemiólogos tienen ahora un nuevo lugar para buscar: en los vientos que soplan desde el centro de Asia. Un equipo de médicos  y científicos del clima, incluyendo a Burns, argumentan en la edición del pasado mes de noviembre de Scientific Reports de que el agente de la enfermedad de Kawasaki no sólo se encuentra en Japón y el continente, pues parece estar atravesando el Océano Pacífico para infectar a los niños en Hawai y el continente de América del Norte.

Si la propagación por medio del viento resulta ser cierta, el agente de la enfermedad de Kawasaki será el primer agente patógeno que demostró que cruzar miles de kilómetros de océano por medios naturales (en comparación con el transporte en aviones o barcos). Y puede que no sea la última: los investigadores están comenzando a preguntarse si el viento también puede ser un factor en la propagación de la influenza.

Los primeros signos

En Japón el pediatra Tomisaku Kawasaki vio su primer caso de la enfermedad en 1960. No tenía idea de lo que era. Pero fue tan notable que hizo los diagramas y mantuvo un registro detallado de los síntomas.

Kawasaki publicó la primera descripción formal de la enfermedad en 1967 en Japonés. Desde entonces, ha habido tres brotes importantes en Japón: un pico en abril de 1979, mayo de 1982 y marzo de 1986. Y el número de casos ha ido en constante aumento cada año, a pesar de que la tasa de natalidad es decreciente de Japón. Hoy en día, la incidencia media anual es de cerca de 12,000 casos en que los rivales de Japón. Incluso en San Diego, Burns se ven de 80 a 100 casos nuevos al año.

Es difícil decir cuán extendida esta la enfermedad en realidad, porque fuera de Japón el diagnóstico es difícil, probablemente, pues los niños tienen erupciones misteriosas todo el tiempo. Pero las consecuencias pueden ser graves. El tipo de aneurismas que Burns vio en la autopsia se produjeron en 1981 una cuarta parte de los casos no tratados, y mata a alrededor de 1 paciente de cada 100. Además, los intentos del cuerpo para la reparación pueden causar una acumulación de tejido cicatricial o estrechamiento de las arterias.

"El daño puede estar en completo silencio durante décadas y no se trata", dice Burns. "Y la presentación puede ser con un ataque masivo al corazón en estos jóvenes, que no tiene idea de por qué esto les está sucediendo a ellos."

La genética parece jugar un papel importante. Los niños asiáticos son más susceptibles que los de otros grupos étnicos. El sistema inmunológico está profundamente involucrado también. La enfermedad se caracteriza por inflamación generalizada, que eventualmente se centra en las células musculares lisas que se encuentran en las paredes de las arterias medianas, en el corazón y en otros lugares, y puede conducir a aneurismas. El único tratamiento eficaz es la inyección intravenosa de inmunoglobulina G humana, la fracción del anticuerpo principal en sangre, que por razones que todavía no se comprenden completamente disminuye la probabilidad de aneurismas del 25% al ​​1-5%.

Durante décadas, los investigadores han buscado el agente de la enfermedad de Kawasaki entre los virus, bacterias y toda otra categoría de agente patógeno, pero en vano. Lipkin ha estado colaborando con Burns en la búsqueda durante 20 años, la aplicación de cada nueva herramienta de diagnóstico molecular durante todo este tiempo y venir con las manos vacías cada vez. Burns pasó gran parte de la década de 1980 en la investigación sólo para llegar a ninguna parte.

A mediados de la década de 2000 empezó a buscar a una posible conexión entre la enfermedad de Kawasaki y el clima, junto con Daniel Cayan, un meteorólogo del Instituto Scripps de Oceanografía en la UCSD. Su primer éxito vino cuando se analizó la incidencia de la enfermedad de Kawasaki en Japón por la prefectura, a través de contactos de Burns en el país para acceder a un registro detallado de cerca de 85,000 pacientes entre 1987 y 2000. Una tendencia era clara: los casos que observó venían por temporadas, con un pico en el invierno y principios de la primavera, y otra vez a principios del verano, lo que sugiere que un factor ambiental está implicado.

Pero entonces, en 2007, Cayan asistió a una conferencia de Xavier Rodó, director del Instituto Catalán de Ciencias del Clima en Barcelona, ​​España, que estaba en un año sabático en la UCSD. Rodó tenía experiencia en averiguar cómo el clima afecta a las enfermedades infecciosas como el cólera, y había diseñado las herramientas matemáticas y estadísticas para seleccionar las variables que podrían tener baja señal en relación al ruido, o que puede ser intensa, pero breve.

Después de la conferencia, recuerda Rodó, Cayan le dijo acerca de Burns y su acceso a la base de datos extraordinaria de los pacientes japoneses con enfermedad de Kawasaki. "Dijo que muchas personas han tenido esta enfermedad, pero nadie encontró nada tan significativo", un reto demasiado bueno para rechazarlo.

Añadir registros japoneses de más de 247,000 pacientes a sus programas, Rodó, puso a andar el arado de software a través de una gran cantidad de variables climáticas, incluyendo la temperatura, la precipitación y la humedad. Una tendencia que sale: cuando los vientos soplaban desde Asia central a través de Japón, el número de casos de enfermedad de Kawasaki se disparó. Los tres brotes importantes en Japón habían seguido este patrón, y era también evidente en las estaciones de enfermedades normales. Cuando los vientos cambiaron a soplar desde el Pacífico, los casos se redujeron. Y cuando los vientos de Asia central se abrieron camino a Hawai o California, se dispararon los casos allí también.

"Debo decir que yo estaba realmente impresionado y sorprendido", dice Rodó. La correlación con el clima y la enfermedad se había explicado con notable facilidad. Y, la implicación de un agente patógeno humano que todavía puede permanecer activo después de montar los vientos todo el camino a través del Pacífico esto no tenía precedentes.

Ciertamente, el análisis del grupo sería ir en contra de la sabiduría convencional, si el agente de la enfermedad demuestra que es un organismo vivo, dice Burns. Los microbiólogos han asumido generalmente que la radiación ultravioleta y las temperaturas casi criogénicas en la altura van a aniquilar a los microbios infecciosos antes de que puedan cruzar a través de un océano. Pero tal vez no, dice el. "Mi formación es la virología molecular. Al mantener mis virus en el laboratorio, ¿qué debo hacer? Yo los seco y congelo a -80 ° C. Bueno, hola! Esas son las condiciones arriba en la troposfera".

Además, dice Burns, el viento esta menudo lleno de polvo. "Si usted toma una partícula de polvo, y observarlo bajo el microscopio electrónico, es como un universo entero", dice el. "Tiene rincones y grietas, valles y picos", las cuales podrían albergar un microbio o dos de los rayos ultravioleta solar.

Es ciertamente el caso de que el viento puede llevar a los agentes patógenos distancias cortas, dice Arturo Casadevall, un microbiólogo de la Universidad de Medicina Albert Einstein en Nueva York. Señala coccidioidomicosis o fiebre del valle, una enfermedad humana por hongos que aparece a menudo en el suroeste de EE.UU. después de las tormentas de polvo, o cuando los terremotos lanzan las esporas de la tierra en el aire. Y en distancias más largas, hay evidencia de que el hongo Aspergillus sydowii cabalga hacia el oeste por las tormentas de polvo procedentes de África que causan enfermedades en el Caribe.

Dale Griffin, un microbiólogo del medio ambiente y la salud pública en el Servicio Geológico de US en Tallahassee, Florida, ha estudiado las tormentas de polvo africano de cerca. En los cruceros en las aguas de la Cordillera del Atlántico Medio, Griffin ha tomado muestras de aire justo por encima de los cientos de barcos y cultivos de microorganismos, entre ellos dos agentes patógenos, la bacteria Pseudomonas aeruginosa, que puede causar infecciones mortales en víctimas de quemaduras, y casei Brevibacterium , que puede causar infecciones de la sangre.

Se estima que aproximadamente el 10-20% de las muestras de los cultivos de la tormenta de polvo son patógenos. Griffin, que también ha colaborado en un proyecto en que los microorganismos en cultivo de las muestras recogidas a una altitud de 18 kilómetros en el estratosfera, cree que Rodó y sus colegas han hecho un fuerte descubrimiento de que la enfermedad de Kawasaki puede viajar en el viento. "No es sorprendente para mí que un agente que aún no se ha identificado podría estar moviéndose en la atmósfera con polvo o sin polvo", dice. "También sabemos que hay muchas, muchas especies que son muy tolerantes y pueden recorrer grandes distancias en la atmósfera."

Casadevall está de acuerdo en que el caso de que la energía eólica participe en la transmicion de la enfermedad de Kawasaki es fuerte, pero también se destaca que la correlación no es de causalidad, hecho que también fue planteada por los investigadores escépticos de la teoría. "En el pasado, la gente ha hecho declaraciones sobre este tipo de cosas, pero todo es circunstancial", dice Donald Aylor, un patólogo de plantas en la Estación Experimental Agrícola de Connecticut en New Haven, que ha estudiado la dispersión por el viento de los patógenos de las plantas y el polen durante 35 años. Incluso si el viento sopla en una dirección determinada, cuando una enfermedad en particular se presenta, dice, puede ser difícil probar que un agente patógeno es transportado por el viento. Y cuando el patógeno es un total desconocido, como en la enfermedad de Kawasaki, las dificultades son aún mayores, dice. "Uno tiene que preguntarse qué otra cosa estaba ocurriendo durante el tiempo que el brote de Kawasaki ocurría. Quiero decir, podría haber un millón de cosas, ¿verdad? ".

Fuente: http://www.nature.com

Hacia una vacuna universal contra la gripe

Multimérica-001, una vacuna contra la gripe ahora en pruebas clínicas, estimula la inmunidad en las personas mayores cuando se administra como suplemento a la vacuna estacional. Sin embargo, la suplementación es sólo un objetivo a corto plazo: con el tiempo el fabricante del medicamento, BiondVax de Productos Farmacéuticos de Ness Ziona, Israel, cree que multimérico-001 por sí solo podría proteger contra todas las cepas de la gripe.

La compañía presentará los resultados de su segunda fase de prueba el 3 de abril en el Segundo Congreso Anual de Vacunación en Londres. Las 90 personas mayores de 65 años se les aplico las dos dosis, en comparación con 30 que recibieron sólo la vacuna anual, monta una respuesta inmune más fuerte de las tres cepas de gripe estacional, así como a unas pocas cepas de otros que no están en la vacuna estacional.

El virus de la gripe evolucionan con rapidez, por lo que es difícil crear una vacuna universal.

Para la mayoría de los agentes infecciosos, la exposición enseña al sistema inmunológico del cuerpo a reconocer y destruir el virus o una bacteria. La vacuna estándar contra la gripe enseña al cuerpo a reconocer la capa exterior del virus. Sin embargo, la gripe está cambiando constantemente, mutando de un año a otro y obligando a los científicos a adivinar cuál de las tres cepas de incluir en la vacuna estacional. "Esto es una locura", dice Vincent Racaniello, un virólogo de la Universidad de Columbia en Nueva York, que no está involucrado con los ensayos BiondVax. Si hubiera una vacuna que trabaja para cualquier tipo de gripe, no importa la forma en que mute su escudo, los costos de la protección se reduciría y las pandemias, podría desaparecer, indico.

La vacuna multimérico-001 se compone de nueve secciones vinculadas de tres proteínas de la influenza provenientes de diferentes partes del virus. Esto representa un "denominador común" compartido por más de 10,000 cepas de la gripe desde 1940, dice Tamar jefe de la compañía científico Ben-Yedidia. Racaniello dice que, en teoría, esta combinación de proteínas, debería ser universal, ya que cada cepa de gripe las tendría.

En un estudio publicado en febrero en el Journal of Clinical Immunology, BiondVax informó de que su multimérico-001 era segura y la inmunidad era conferida por su propia cuenta. Sin embargo, BiondVax piensa que una vacuna universal contra la gripe sería difícil de vender a las agencias reguladoras. Parte del desafío es que la prueba estándar para la eficacia de una vacuna se basa en la presencia de anticuerpos frente a las partes siempre cambiantes de la proteína hemaglutinina en el exterior del virus en la sangre de una persona vacunada. Se trata de una prueba que está diseñada para que la vacuna universal fracase, porque multimérico-001 no confiere inmunidad a estas proteínas.

En cambio, la empresa espera obtener la aprobación de multimérico-001 como un complemento a la vacuna anual de tres cepa, para después, realizar un seguimiento de los primeros receptores de la vacuna para ver si sufren de menos infecciones de gripe. La compañía se está centrada en las personas mayores de 65 años, que tienden a no recibir grandes beneficios de la vacuna regular - Ben-Yedidia dice que sólo el 30% de las personas mayores logran la inmunidad después de la vacuna estacional, y que representan el 90% de muertes por la gripe.

En el ensayo más reciente, la proporción de personas mayores con una buena respuesta de anticuerpos a la vacuna anual se incrementó en más del 10% cuando llegaron a tener el  multimérico-001 en primer lugar. En sus células T de sangre también se bombean antivirales como el interferón gamma en respuesta a varias cepas de la gripe después de haber recibido sólo multimérico-001, indico Ben-Yedidia.

El objetivo de BiondVax es sólo la búsqueda de una vacuna universal contra la gripe. Otros investigadores están buscando en el suero humano anticuerpos naturales universales contra la gripe. Estos anticuerpos podrían ser utilizados como un tratamiento, pero sería poco probable que tenga uso generalizado, señala Racaniello, porque es demasiado caro para generar grandes cantidades de ellos.

Los científicos también podrían utilizar anticuerpos naturales contra la gripe universal por medio de ingeniería inversa de una vacuna. Sin embargo, "estos es muy difíciles pues hay que inducir anticuerpos que son raros", señala Racaniello. "El diseño de un inmunógeno que dará lugar a la vacuna no es fácil",  porque el sistema inmunológico por lo general deja de tratar de hacer nuevos anticuerpos una vez que se tiene uno que funciona bastante bien en contra de la infección actual.

Pero hay una ventaja de este enfoque, dice Gregorio Stoloff, director ejecutivo de SEEK, una compañía farmacéutica en Londres, que también está trabajando en una vacuna universal. Los investigadores saben que el anticuerpo contra la pan-flu existe. BiondVax, Los anticuerpos potenciales que podrían surgen a partir de la cadena peptídica son blancos desconocidos, y puede o no puede ofrecer protección. El piensa que va después de que un objetivo conocido es un mejor enfoque.

"Tenemos que esperar y ver quién va a ser el primero en alcanzar esta meta", dice Ben-Yedidia.

Con informacion de http://www.nature.com

Terapias personalizadas para el cáncer gracias a enciclopedia en línea.

En dos compendios de datos se unen los perfiles genéticos con pruebas de drogas para crear la imagen más completa hasta ahora de cómo las mutaciones pueden dar forma a un terapia al cáncer.

Los resultados, publicados en Nature ( http://www.nature.com ), sugieren que la eficacia de la mayoría de los agentes anticancerígenos depende de la estructura genética del cáncer contra el que se utilizan. Un estudio encontró una relación entre la sensibilidad al fármaco y al menos una mutación en un gen relacionado con el cáncer de 90% de los compuestos probados.

Cultivadas en laboratorio las células cancerosas son un pilar de la investigación sobre la enfermedad. Los dos proyectos Catálogan las características genéticas de cientos de dichas líneas celulares, incluyendo las mutaciones en los genes asociados con el cáncer y los patrones de activación de los genes. A continuación, estas características se hacen coincidir con la forma en que las células responden a los medicamentos probados y en potencia.

"Este es un hallazgo muy poderoso", dice Tom Hudson, presidente del Instituto de Investigación del Cáncer de Ontario en Toronto, Canadá, que no estaba afiliado a la obra. "Se podría proporcionar información valiosa para el diseño de ensayos clínicos, y conducir a enfoques más específicos y menos costoso para el desarrollo de drogas".

Los tratamientos de cáncer diseñados cada vez más específicamente para determinadas variantes genéticas de la enfermedad. Aun así, las compañías farmacéuticas siguen luchando para averiguar qué pacientes tienen más probabilidades de beneficiarse de un medicamento antes de los ensayos clínicos, dice Levi Garraway, un investigador del cáncer en el Instituto de Cáncer Dana-Farber en Boston, Massachusetts, y co-autor en el estudio.

La respuesta de un cultivo de células de cáncer al tratamiento depende de sus genes.

Con el objetivo de allanar el camino para el despliegue racional de los medicamentos, Garraway y su equipo creo Cancer Cell que es una enciclopedia en línea, un conjunto de información genómica para 947 líneas celulares, la sensibilidad de drogas para 479 de esas líneas, y 24 agentes contra el cáncer.

Otro equipo, dirigido por Mathew Garnett del Instituto Wellcome Trust Sanger en Hinxton, Reino Unido, ha creado un perfil similar con 639 líneas de células tumorales y 130 drogas.

Ambos equipos buscan a continuación a través de sus recopilaciones, todo este a disposición del público en línea para que tengan acceso a las asociaciones entre las características genéticas de las células y su sensibilidad a los fármacos. Ambos grupos se concentran en posibles nuevas vías para el tratamiento del sarcoma de Ewing, un cáncer de hueso que afecta principalmente a niños y adultos jóvenes. El equipo de Sanger, por ejemplo, encontró que algunas líneas celulares de sarcoma de Ewing son sensibles a los medicamentos llamados inhibidores de la PARP.

Uno de los inhibidores de la PARP de prueba ya ha pasado por varias rondas de ensayos clínicos para otros tipos de cáncer, y podría hacer una transición rápida de la prueba contra el sarcoma de Ewing, dice Garnett.

Las enciclopedias serán de gran utilidad como herramienta de investigación, dice John Weinstein, un biólogo computacional en el MD Anderson Cancer Center en Houston, Texas.

Los resultados de los cultivos de células de cáncer no siempre se traducen en la clínica. Las células cultivadas en placas no están rodeados por otros tejidos del cuerpo, por ejemplo, a los fármacos se añaden a las células en cultivo no tienen que circulan por el cuerpo antes de llegar a su destino.

Pero la susceptibilidad de las células de ingeniería genética y la evaluación de alto rendimiento por parte de las pantallas de pruebas de miles de compuestos son valiosas herramientas de investigación. Weinstein señala que, así como la generación de nuevos marcadores para identificar a pacientes con más probabilidades de beneficiarse de un tratamiento dado, las enciclopedias pueden ayudar a los investigadores para dar seguimiento a las observaciones clínicas en el laboratorio.

"Si hay una respuesta concreta en la clínica, esto podría ayudar a los investigadores mirar más incisiva en el mecanismo detrás de esa respuesta", dice Weinstein. "Todo esto es parte de la tendencia hacia la personalización de la terapia del cáncer."

La exposición temprana a los gérmenes da grandes beneficios a los niños

La exposición a los gérmenes en la infancia se cree que ayuda a fortalecer el sistema inmunológico y proteger a los niños de desarrollar alergias y asma, pero las vías por las cuales esto ocurre no han quedado claro. Ahora, los investigadores han identificado un mecanismo en ratones que podrían explicar el papel de la exposición a microbios en el desarrollo del asma y la colitis ulcerosa, una forma común de enfermedad inflamatoria intestinal.

En un estudio publicado hoy en línea en Science (www.sciencemag.org), los investigadores muestran que en los ratones, la exposición a microbios en la vida temprana puede reducir el inventario del cuerpo de invariantes T asesinas naturales (iNKT) las células que ayudan a combatir las infecciones, pero también puede “dar vuelta” en el cuerpo, provocando una serie de trastornos como el asma o la enfermedad inflamatoria intestinal.

El estudio respalda la “hipótesis de la higiene”, que sostiene que tales enfermedades autoinmunes son más comunes en el mundo desarrollado, donde la prevalencia de los antibióticos y antibacterianos reduce la exposición infantil a los microbios

"Nosotros, una especie que no están expuesta a los mismos gérmenes que estaba expuesta en el pasado", dice el coautor del estudio, Dennis Kasper, un microbiólogo de la Universidad de Harvard Medical School en Boston, Massachusetts.

Los investigadores lograron inducir a dos grupos de ratones, libres de gérmenes (GF) en ratones, los cuales son criados en un ambiente estéril, y de patógenos específicos libres, los ratones criados en condiciones normales de laboratorio para desarrollar formas de asma o la colitis ulcerosa. Los ratones GF tenía más células iNKT en sus pulmones y desarrollaron los síntomas de una enfermedad más grave, lo que indica que la exposición a microbios estaba de alguna manera influenciando en los niveles de células iNKT y hacer que los ratones GF más susceptibles a las enfermedades inflamatorias.

El estudio también encontró que la falta de exposición en los primeros años de vida no pudo ser compensada por la introducción de los ratones GF a una amplia gama de microbios en la edad adulta.

En la búsqueda de un mecanismo para explicar la influencia de la exposición a los microbios, los investigadores se dirigían hacia CXCL16, una proteína de señalización asociada con la inflamación y las células iNKT. La expresión de CXCL16 fue mayor en el tejido del colon y el pulmón de ratones GF que en los ratones normales, y el bloqueo de la expresión de que redujo el número de células iNKT y la cantidad de inflamación en los tejidos.

Los gérmenes y los genes

Un análisis del gen que codifica CXCL16 mostró que cinco regiones del gen eran hiper-expresados ​​en ratones libres de gérmenes, debido a la metilación del ADN, el remate de las moléculas de la cadena de ADN que pueden alterar la producción de determinadas proteínas. "A continuación, jugueteó un poco con diferentes compuestos que podrían controlar la metilación del ADN", explica Kasper. "La metilación regulado hasta CXCL16, y dio como resultado niveles más altos de células iNKT."

Kasper dice que estos resultados sugieren un camino: sin exposición a ciertos microbios, la metilación aumenta CXCL16 expresión, que en última instancia, aumenta el número de células iNKT y la inflamación.

"Probablemente hay algunos organismos y moléculas específicas producidas por los organismos que influyen en esta vía", dijo Kasper. "Parece que hay algo que ajusta el termostato a una edad muy, muy joven, pero no sabemos lo que es."

No está claro si un camino similar funciona en los seres humanos, pero los resultados "complementan lo que vemos en la epidemiología", dice Erika Von Mucio, director del Departamento de Alergia Asma y en el Hospital infantil de la Universidad de Munich en Alemania. "Esto apoya la idea de que el microbioma es muy importante y la edad de la exposición es decisivo."

Daniel Peterson, un inmunólogo de la Universidad Johns Hopkins Medical Institute, en Baltimore, Maryland, dice que el estudio tiene limitaciones, porque ningún ser humano, sin importar lo adverso de la tierra  podría ser lo más libre de gérmenes, como los ratones utilizados en el estudio. Sin embargo, Peterson considera que la provocación de papel. "El hallazgo más sorprendente es que usted tiene esta elevación persistente a largo plazo de las células iNKT que no se invierte más tarde con los microbios convencionales", dice. "Realmente abre un montón de preguntas sobre cuánto tiempo dura esta ventana y que los microbios están involucrados."

ADN robot podría destruir las células cancerosas

Origami de ADN, una técnica para fabricar estructuras de ADN, puede ser algo más que un concepto de diseño fresco. También se puede utilizar para construir dispositivos que pueden buscar y destruir células vivas especificas.

Los nanorobots, así los investigadores los llaman, utilizan un sistema similar a las células del sistema inmune para colaborar con los receptores en el exterior de las células.

"Lo llamamos un nanorobot, ya que es capaz de algunas tareas robóticas", dice Ido Bachelet, un becario postdoctoral en Harvard Medical School en Boston, Massachusetts, y uno de los autores del estudio, que se publica en la edición de esta semana. Una vez que el dispositivo reconoce una célula, explica, automáticamente cambia su forma y entrega su carga.

Los investigadores diseñaron la estructura de los nanorobots que utilizan software de código abierto, llamado Cadnano, desarrollado por uno de los autores, Shawn Douglas, un biofísico de Harvard's Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering. Luego de que construyeron los robots utilizando el origami de ADN. Los dispositivos en forma de barril, cada uno de unos 35 nanómetros de diámetro, contiene 12 sitios en el interior para unir las moléculas de carga útil y las posiciones de dos en la parte exterior de aptámeros de fijación cortos, cadenas de nucleótidos con secuencias especiales para el reconocimiento de moléculas en la célula diana. Los aptámeros actuan como broches: una vez que ambos han encontrado su objetivo, se abre el dispositivo para liberar la carga útil.

Los Nanorobots de ADN pueden dirigirse a las células cancerosas y suministrar una carga de anticuerpos (púrpura).

"Se puede pensar en ello como una especie de cerradura de combinación", dice Bachelet. "Sólo cuando ambos marcadores están en su lugar, el robot puede abrir todo".

Los investigadores probaron seis combinaciones de cerraduras aptamer, cada una de los cuales fueron diseñados para dirigirse a diferentes tipos de células cancerosas en cultivo. Aquellas diseñadas para golpear una célula de leucemia de células que podrían escpgerr de una mezcla de tipos de células, luego liberar su carga - en este caso, un anticuerpo - para detener el crecimiento de las células. También probaron cargas que puedan activar el sistema inmunológico.

La obra "nos lleva un paso más adelante en el camino de los medicamentos más inteligentes de la actualidad del clase nanorobots que los médicos podríamos imaginar", dice Paul Rothemund, un bioingeniero de cómputo en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena, y el inventor de ADN origami.

Justo en el blanco

Debido a que los nano-robots pueden ser programados para liberar su carga sólo cuando la célula destino se encuentra en el estado de la enfermedad correcta, se consigue una especificidad que otros métodos de liberación de fármacos no tienen, dice Hao Yan, un químico y nanotecnólogo Universidad Estatal de Arizona en Tempe. "Esto realmente se aprovecha de la programación de la nanotecnología de ADN."

Si estas estructuras funcionan en un organismo vivo o no aún está por verse. Por un lado, están diseñados para comunicarse con las moléculas en la superficie de una célula. "Si su objetivo terapéutico está dentro de la célula, va a ser complicado", dice Bachelet.

Es más, los nanorobots son rápidamente destruidos por el hígado o por las nucleasas, enzimas que “mastican” trozos sueltos de ADN. Puede ser que sea posible recubrirlos con una sustancia tal como polietilenglicol, ampliamente utilizado para impulsar la longitud de tiempo que un fármaco puede permanecer en el cuerpo, dice Douglas, o "tal vez para tomar prestado inspiración de otras biomoléculas o células" - tal como las células de la sangre - "que pueden circular en la sangre durante mucho tiempo". Él y sus colegas están comenzando a pensar acerca de cómo probar los nanobots en ratones.

"Si este tipo de problemas se pueden resolver, los nano-robots tienen la oportunidad de convertirse en una realidad terapéutica", dice Rothemund.

Fuente: http://www.nature.com

Los riesgos y beneficios de la publicación de los estudios de la gripe mutante H5N1

Dos equipos de científicos, liderados por Ron Fouchier del Centro Médico Erasmus en Rotterdam, Países Bajos, y Yoshihiro Kawaoka de la Universidad de Wisconsin-Madison, han creado cepas mutantes de la gripe aviar H5N1. Estas cepas de laboratorio podría pasar entre los mamíferos más fácilmente que las cepas salvajes del virus.

La noticia de la investigación provocó un intenso debate sobre si el trabajo de los dos equipos deben ser publicados en su totalidad para ayudar a la preparación para una pandemia o redactada para evitar los abusos por parte de terroristas. Una reunión convocada por la Organización Mundial de la Salud hace dos semanas en Ginebra, Suiza, llegó a la conclusión de que los documentos deben ser publicados en su totalidad, a pesar de las recomendaciones de Estados Unidos.

¿Qué es H5N1?

Se trata de un subtipo del virus de influenza A - el más virulento de los virus de la gripe que afecta a los humanos. Estos virus se clasifican de acuerdo con la identidad de dos de sus proteínas de superficie - hemaglutinina (H5 en este subtipo) y neuraminidasa (N1). El subtipo detrás de la pandemia de "gripe porcina" de 2009 es H1N1, que tiene la misma versión de la neuraminidasa como el H5N1, pero una versión diferente de la hemaglutinina. Una cepa particular del virus H5N1, llamada influenza aviar altamente patógena (IAAP), es responsable de sustos de la 'gripe aviar'. Esta circula con regularidad entre las aves y ha saltado a los humanos de vez en cuando.

Desde 2003, el virus salvaje ha infectado a unas 600 personas, el 59% murió. Sin embargo, la verdadera tasa de mortalidad será menor debido a que hay probablemente algunas más leves, infecciones de H5N1 no registrados. Aún así, parece probable que este virus tiene una tasa de mortalidad mayor que cualquiera de la gripe común estacional o, posiblemente, la cepa pandémica H1N1 de 1918.

¿Qué tan peligroso H5N1?

Hasta ahora, el virus H5N1 no ha logrado generar una pandemia porque no puede de manera efectiva transmitirse entre personas. El virus salvaje H5N1 no puede aferrarse a las células en la nariz de una persona y la garganta, pero las cepas mutantes creados por Fouchier Kawaoka y pueden propagarse entre los hurones, que son vistos como un buen modelo animal de transmisión de la gripe entre los seres humanos.

¿Cómo fue mutado el virus?

Fouchier y su equipo inicialmente logran la mutación ajustando el genoma del virus para crear cepas que se pudieran conectar a la nariz de los mamíferos y las células de la tráquea, pero que no podría propagarse entre las personas. Expuso los hurones a esta cepa, y se utiliza fluidos nasales de los animales para infectar a otros. Después de 10 rondas, el virus podría propagarse por el aire para infectar a los hurones en las jaulas vecinas. El genoma de la cepa en el aire difería del original por sólo cinco mutaciones, que han sido detectadas individualmente en los virus salvajes. El trabajo Fouchier ha sido aceptado para su publicación por la revista Science.

Kawaoka y su equipo, cuyo trabajo ha sido aceptado por Nature, ha creado un virus quimérico con la proteína hemaglutinina del virus H5N1 y los genes de la cepa pandémica de la gripe H1N1 2009. Se trataba de una versión artificial del mismo proceso mediante el cual los virus salvajes barajan sus genes, a este proceso se le conoce como recombinación. Ambos mutantes pueden propagarse fácilmente entre los hurones, mientras que la cepa Fouchier mató a todos los animales infectados que, Kawaoka no lo hizo.

Sin embargo Fouchier añadió más tarde, que su virus mutante "no se propagua como un virus de la gripe pandémica o estacional" y que los hurones no mueren cuando se infectan a través de la transmisión por aerosoles. Sólo cuando el virus fue implantado físicamente en la tráquea o en las fosas nasales de los hurones qué los animales infectados mueren.

Todos los trabajos en las cepas de gripe mutantes se ha suspendido temporalmente desde el 20 de enero de 2012, cuando se Fouchier, Kawaoka y otros fueron llamados para una pausa de 60 días para dar tiempo a un debate abierto sobre los riesgos y beneficios de este tipo de investigación. La moratoria ha sido prorrogada hasta un sistema para revisar la seguridad de dichos trabajos y sus consecuencias para la seguridad.

¿Por qué hacer la investigación?

Los estudios proporcionan los conocimientos básicos sobre el potencial del virus H5N1 de mutar en una forma más transmisible. Kawaoka toma nota de que los virus H5N1 ya circulan en la naturaleza, mutan constantemente y podría causar una pandemia. "Creo que sería irresponsable no estudiar los mecanismos subyacentes", dice. En términos más prácticos, la investigación podría permitir a trabajadores de salud pública controlar los virus salvajes de mutaciones similares que hacen más peligroso virus H5N1 a los humanos. En respuesta, las agencias de salud podrían asesorar a los fabricantes de medicamentos contra la gripe y las vacunas para aumentar la producción, o podría instigar más estrictas medidas de salud pública para prevenir la transmisión.

¿Realmente funcionaria?

Por ahora, probablemente no. Parece poco probable que los fabricantes de forma preventiva se pongan a producir más vacunas sobre la base de una amenaza potencial. Y los beneficios de la mejora de la vigilancia puede ser exagerada, porque el seguimiento de las mutaciones de gripe es logísticamente difícil. La vigilancia es irregular, especialmente en los países más pobres donde el virus H5N1 es más común. También hay muchas maneras posibles de H5N1 para hacerse transmisible. Fouchier podría conducir a una falsa sensación de seguridad. Sin embargo, Fouchier y otros esperan que la actual controversia estimulará una mayor financiación de sistemas de vigilancia de la gripe.

¿Podría el virus ser usado en bioterrorismo?

A diferencia de la mayoría de los otros agentes bioterroristas, el H5N1 se puede combatir con vacunas y medicamentos, y no pueden ser dirigidos a una población específica. Sin embargo, Paul Keim, director interino de los EE.UU. Consejo Nacional Consultivo de Ciencias de Bioseguridad (NSABB) - que recomendó que el trabajo sobre el virus mutante de gripe no deben publicarse en su totalidad - advierte que no hay suficientes vacunas contra la gripe en todo el mundo, y una rápida pandemia podría desbordar nuestra capacidad para fabricar más. También hay indicios de que algunas cepas salvajes del virus H5N1 han desarrollado resistencia a los medicamentos antivirales.

¿Podrían los virus mutantes de escapar de los laboratorios?

Las preocupaciones acerca del escape de los virus no son infundadas. Las infecciones accidentales de SARS han afectado a personal de laboratorios de bioseguridad de nivel 3 (BSL-3) y BSL 4 en China continental. Los experimentos que crearon las cepas H5N1 mutantes se realizaron en laboratorios BSL-3 "reforzados". Sin embargo, algunos virólogos creen que la investigación sobre las cepas mutantes debe limitarse a los laboratorios BSL-4, donde se trabaja a los virus más peligrosos, tales como el Ébola. Sólo existen unas pocas docenas de instalaciones de este nivel. Se utilizan protocolos de seguridad adicionales, incluidos los trajes son diferentes, la descontaminación es mas rigurosa y cuentan con más medidas de seguridad tales como bombas de prueba y la vigilancia de vídeo.

¿Los estudios se publicarán en su totalidad?

Los delegados concluyeron que ambos estudios se publicarán en su totalidad. Mientras tanto, los Institutos Nacionales de la Salud ha pedido a la NSABB reconsiderar el destino de los dos estudios de ser sacados a la luz.

Células madre y ovocitos…

Es tiempo de reescribir los libros de texto. Durante 60 años, todos, desde los profesores de biología de secundaria hasta los mejores especialistas en fertilidad han estado operando bajo el supuesto de que las mujeres nacen con todos los óvulos, y no hay forma de reponerlos. Pero el descubrimiento de las células madre productoras de huevo, recogidas de los ovarios de seis mujeres entre 22 y 33, pone en duda esta idea.

El trabajo, publicado en línea en Nature por Jonathan Tilly y sus colegas del Massachusetts General Hospital en Boston, es paralelo a las conclusiones de un grupo con sede en Shanghai que las células madre aisladas de los ratones similares en 2009. Sin embargo, tanto en el presente y en el anterior trabajo de Tilly sigue siendo controvertido, con muchos expertos escépticos de que tales células madre existen.

Para hacer frente a las dudas, el equipo de Tilly comenzó el desarrollo de un método más sensible para la identificación y recogida de las células madre de ovario de ratón. Su método, basado en una técnica llamada activada por fluorescencia de células de clasificación (FACS), se une un anticuerpo marcado con fluorescencia a una proteína, Ddx4, que está presente en la superficie exterior de las células madre, pero no en la superficie del huevo o etapas posteriores de las células o los ovocitos. Las líneas de instrumentos FACS acomodan las células en una sola fila y los ordena uno por uno, para separar los etiquetados de los demás, sino que también se deshace de las células muertas o dañadas, como los ovocitos. Este método es más selectivo que los métodos de aislamiento anteriores, que no se deshizo de dichas células.

Una vez que el equipo confirmó que se habían aislado células madre de ratón de ovario por este método, puso la mira en edad reproductiva a ovarios humanos. Yasushi Takai, antiguo miembro investigador en el laboratorio de Tilly y ahora un biólogo reproductivo en la Universidad de Medicina de Saitama en Japón, suministra ovarios congelados enteros de los pacientes de reasignación de sexo, todas las mujeres jóvenes en edad reproductiva.

Las células que se retiraron, llamadas células madre oogonial (OSC), generan de manera espontánea ovocitos inmaduros de apariencia normal cuando se cultivan en el laboratorio. Para ver el desarrollo de las OSC supuestos humanos en un ambiente más natural, el equipo a etiquetado las células con la proteína verde fluorescente para que sean trazables, y las inyectaron en los tejidos ofadulthumanovarian, que luego fueron trasplantadas en la piel de ratones. Después de una a dos semanas de crecimiento, las OSC se había formado células verde brillantes que parecían ovocitos y que también expresaron dos de las características genéticas de este tipo de células.

"No hay confirmación de que podemos fertilizar estos óvulos y que nazca un “bebe”, pero todo parece indicar que si, que estas células son precursoras de ovocitos", dice Tilly. El siguiente paso, para comprobar si OSC-ovocitos pueden ser fertilizados y formar un embrión temprano, se requieren consideraciones especiales, a saber, la financiación privada para apoyar el trabajo en los Estados Unidos (los fondos federales no puede por ley ser utilizado para cualquier investigación que se traducirá en la destrucción de un embrión humano, cualquiera que sea el origen del embrión) o una licencia del Reino Unido de Fertilización humana y Embriología para hacer el trabajo con los colaboradores en el Reino Unido.
Esta investigación permitiría a muchas mujeres con problemas en sus ovarios y óvulos cumplir sus sueños de ser madres.

Los virus que matan a las bacterias empuñando una lanza de hierro

Olvídate de las agujas en un pajar. Trate de encontrar la punta de una aguja en un virus. Los científicos han sabido por mucho tiempo que un grupo de virus llamados bacteriófagos tienen un don para la infiltración de bacterias y que algunos comienzan su ataque con una proteína de anclaje. Sin embargo, la punta de este pico es tan pequeña que nadie sabía lo que estaba hecho de o exactamente cómo funcionaba. Ahora, un equipo de investigadores ha encontrado un único átomo de hierro en la cabeza de la espiga.

Dondequiera que hay bacterias se encuentran los bacteriófagos en el tracto digestivo o agua contaminada, y las heces suelen ser un buen lugar para encontrarles. Estos virus comienzan su trabajo sucio por medio de la perforación en la membrana externa de las bacterias. Una vez completamente anclados los fagos inyectan su ADN, lo que esencialmente se convierte en el fago dentro de la bacteria pues son literalmente transformadas en fábricas de fagos. Eventualmente, los microbios se llenan con tantos virus que estallan, liberando una nueva horda de fagos en el medio ambiente.

Aunque se sabe mucho acerca de la reproducción del fago, se sabe poco acerca de cómo el virus inicialmente consigue entrar en la bacteria. "Sabíamos que ... tiene que haber una proteína especial que hace que la apertura en la membrana celular externa de la pared celular", dice Petr Leiman, un biofísico en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suiza. "Pero no sabíamos lo que permitía esto, lo que se encontraba al el final de la estructura, el final del negocio, la punta que ataca a la membrana."
Así Leiman y sus colegas en su nuevo estudio se refiere a dos conocidos como bacteriófagos P2 y Φ92, virus que apuntan las bacterias tales como Salmonella y Escherichia coli. Los investigadores ya sabían qué gen contiene las instrucciones de cómo hacer pico P2 de proteínas. Y después de un poco de lavado, descubrieron un gen análogo en Φ92. Entonces, los científicos produjeron las proteínas de los genes que codifican para convertirlos en cristales. Esto les permitió utilizar una técnica llamada cristalografía de rayos X, en las que bombardean los cristales con rayos X, para tener una idea de la estructura de las proteínas.

En teoría, esto debería haber sido suficiente para dar a los investigadores una idea de la punta de la espiga. Pero cuando se trató de modelar la punta con los datos del trabajo de cristalografía de rayos X, la punta seguía siendo invisible. Para solucionar este problema, los investigadores modificaron los genes de fagos de la espiga de manera que sólo se produce la porción de la punta de la proteína que era resistente a la que se está viendo. Cuando se cristalizó este pequeño fragmento de la proteína, los rayos X fueron finalmente capaces de resolver su estructura, y a partir de esto, el equipo tuvo la primera foto de la punta de la espiga: un único átomo de hierro en su lugar por seis aminoácidos, formando una punta afilada, perfectamente adaptado agujas para perforar las membranas externas de las bacterias.

Leiman señala que los resultados como éstos podría conducir a nuevas formas de combatir las bacterias que producen enfermedades. Como científicos el estudio de los fagos, sugiere, se pueden aislar las partes que sean más eficaces para matar las bacterias y tal vez producir una nueva clase de organismos antibacteriano.

Imagen; Ataque viral. Un puñado de fagos P1 perforar la membrana de una bacteria E. coli, como se ha visto bajo el microscopio de electrones (izquierda) y una reconstrucción en 3D (derecha).

Fuente: nature.com