El desarrollo de mosca de la fruta célula por célula

Imagen multidireccional de embriones permite a los investigadores seguir el desarrollo de la mosca de la fruta en tiempo real.

En un avance que podría transformar nuestra comprensión de los complejos y dinámicos procesos celulares que subyacen en el desarrollo de los animales, los investigadores han desarrollado un método para realizar un seguimiento de las células individuales de un embrión de mosca desarrollándose en tiempo real. Dos artículos publicados en la web de Nature Methods describen versiones similares de la técnica microscópica.

La comprensión de cómo se desarrolla el embrión a partir de dos células germinales parentales hasta ser un organismo multicelular, la comunicación y la interacción de los sistemas es una tarea difícil. Hasta la fecha, la mayoría de los estudios sólo han sido capaces de realizar un seguimiento en partes del desarrollo en animales como el pez cebra Danio rerio o la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. Una comprensión más completa de todo el proceso puede impulsar y coadyuvar en  la investigación de enfermedades como el cáncer, y ayudar en el desarrollo de terapias con células madre.

Las técnicas actuales de de microscopía de luz necesitan de la iluminación de un lado de la muestra. Normalmente solo se puede apreciar uno de los lados de un organismo en desarrollo y se forma la imagen de forma continua, o también de los 2 lados con vistazos alternativamente, y con los datos resultantes se reconstruye la imagen para formar una imagen tridimensional. Sin embargo, mirar desde un lado a la vez significa que las células no pueden ser rastreadas a medida que emigran de arriba a abajo, pues la rotación de la muestra para ver ambos lados lleva tanto tiempo que cuando se toma la siguiente imagen las células han cambiado, de modo que ya no se alinean las imágenes.

Imagen simultáneas, al mirar desde diferentes ángulos a la vez  resuelve este problema mediante la toma de imágenes desde direcciones opuestas al mismo tiempo y empalmando los datos juntos en tiempo real. El poder de cómputo masivo requerido y los conjuntos de datos eran tan grandes como 11 terabytes (la cantidad de datos en aproximadamente de 2,500 DVDs) de uno de los estudios. Ahora todas las células en un embrión de D. melanogaster se puede visualizar y así apreciar como el animal desarrolla a partir de un óvulo fertilizado que se transforma en una larva lista para eclosionar.

"Prácticamente cualquier persona que quiera estudiar el desarrollo o la función de los sistemas biológicos se beneficiarán inmediatamente de esta técnica porque es la primera vez que el proceso se puede visualizar de esta manera", dice Philipp Keller, co-autor de uno de los Papers y un biofísico de Howard Hughes Medical Institute’s Janelia Farm Research Campus, Virginia. "Es crucial para nuestra comprensión de los mecanismos de desarrollo que podemos ver en primera fila".

"Sabemos que el embrión de la mosca funciona mejor que cualquier otro, puestenemos 100 años de estudios genéticos", dice Michael Levine, quien estudia la genómica en el desarrollo en la Universidad de California en Berkeley y que no estuvo involucrado en la investigación. "Tenemos un plan básico de interacción entre genes, y esta tecnología de imagen debe tener el modelo abstracto y convertirlo en un ser vivo."

Keller dice que las técnicas permiten a los investigadores ver lo que está sucediendo en un animal entero a través de cada etapa del desarrollo, y lo que va mal, como las mutaciones. "Hasta ahora, la biología del desarrollo es un campo cualitativo, que describe las diferentes mutaciones y sus efectos durante el desarrollo. Pero no podía ver lo que estaban haciendo las células individuales de un embrión”. Keller y sus colegas están usando la técnica para seguir el crecimiento y la diferenciación de las neuronas en el cerebro en desarrollo de D.melanogaster y otras especies.

El estudio de los sistemas y las mutaciones genéticas en D.melanogaster también podría dar una idea de las enfermedades humanas, una serie de mecanismos del desarrollo de algunas enfermedades se han conservado evolutivamente desde los insectos hasta los mamíferos. "Va proporcionar mucha información para la salud humana y la lucha contra las enfermedades, así como generar conocimientos básicos, al utilizar esta tecnología para mirar las mutantes de las moscas", dice Levine. "Esto es realmente maravilloso."

Fuente: http://www.nature.com/news/fruitfly-development-cell-by-cell-1.10769

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."

La violencia infantil deja cicatrices genéticas

Las experiencias traumáticas en la vida temprana pueden dejar cicatrices emocionales. Pero un nuevo estudio sugiere que la violencia en la infancia puede dejar una marca genética también. Los investigadores han encontrado que los niños que son maltratados y acosados ​​tienden a tener telómeros más cortos en las estructuras de las puntas de los cromosomas, cuya contracción se ha relacionado con el envejecimiento y la enfermedad.

Los telómeros evitan que las hebras de ADN se deshilachen, al igual que los herretes de plástico en un cordón de zapato. Cuando las células se dividen, estas estructuras se hacen más cortas, lo que limita el número de veces que una célula pueda reproducirse. Por esta razón, los telómeros puede reflejar la edad biológica. Las investigaciones han encontrado asociaciones entre el estrés y la acelerada pérdida de los telómeros, y acortamiento de los mismos se correlacionan con varios problemas de salud, incluyendo la diabetes, la demencia y la fatiga.

Pero la relación entre la longitud de los telómeros, la salud y la longevidad no está aun del todo  claro. "Hay muchas dudas en el campo", señala Joao Passos, un especialista en el envejecimiento celular en la Universidad de Newcastle en el Reino Unido, que no participó en la investigación. "Porque así como muchos estudios que muestran la longitud del telómero como un buen predictor de los resultados de salud, y hay tantos que no encuentran ninguna relación."

Tampoco está claro si el estrés infantil puede afectar a la longitud del telómero. Casi todo el trabajo reciente sobre el tema ha utilizado retrospectiva de datos, es decir, los recuerdos de los adultos acerca de su pasado. El nuevo estudio examinó los niños que estaban bajo presión para determinar si tienen telómeros más cortos.

Los telómeros (rojo) son más cortos en los niños que han sufrido abusos.

Para llevar a cabo el experimento, un equipo de investigadores de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, utilizó datos del Estudio Longitudinal de Riesgo Ambiental gemelo, que ha seguido a 1100 pares de gemelos británicos desde el nacimiento observando cómo interactúan los genes y el medio ambiente. Además de reunir información sobre la alimentación, la educación y los ingresos, los científicos entrevistaron a las madres acerca de la experiencia de sus hijos ante la violencia en la forma de abuso físico directo, la intimidación y la exposición a la violencia doméstica por parte de los padres.

El equipo seleccionó 236 niños, la mitad de los cuales habían sufrido al menos una forma de violencia. A partir de muestras de ADN recogidas en las edades de 5 y 10, los investigadores midieron la longitud de los telómeros mediante reacción en cadena de la polimerasa para determinar cuántas veces un gen en particular se copió. El número promedio de veces que un gen se replica fue menor entre los niños que habían sufrido violencia, el equipo informa hoy en Molecular Psychiatry, lo que indica una relación entre la violencia y el acortamiento de los telómeros. Además, los investigadores encontraron una asociación significativa entre el número de experiencias violentas y la cantidad de pérdida de telómeros.

"Los niños que sufren violencia física parecen estar envejeciendo a un ritmo más rápido", dice el neurocientífico y coautor Avshalom Caspi. Como resultado de ello, dice, pueden enfrentar un mayor riesgo de enfermedades en la edad adulta y posiblemente acortar su vida útil.

Pero los resultados no fueron del todo sombríos. Entre un pequeño número de muestras de ADN extraídas de los niños que habían sufrido violencia antes de los 5, pero no después, los investigadores observaron el crecimiento de los telómeros de manera normal en comparación con los niños que habían sufrido varios incidentes de violencia entre los 5 y 10 años de edad, por el contrario, mostraron un claro patrón de pérdida de los telómeros. Este hallazgo podría ser el resultado de errores en la forma en que los telómeros se midieron, dice el neurobiólogo Idan Shalev, autor principal. Pero otros estudios sugieren que hacer cambios saludables de vida, como reducir el estrés y hacer ejercicio, puede ralentizar el ritmo de pérdida de los telómeros. Shalev sugiere que la mejora del entorno de un niño en el hogar puede tener el mismo efecto en la protección de los telómeros.

Charles Nelson, un neurocientífico de pediatría en la Harvard Medical School en Boston, dice que los científicos no saben si es posible revertir acortamiento de los telómeros. Sin embargo, dice, "Va a ser interesante ver si este proceso se revertirá si estos niños son separados de sus hogares abusivos y se coloca con las familias seguras".

La investigación futura puede dar una respuesta. Ahora que los niños del estudio son 18, el equipo de la Duke planea medir los telómeros de nuevo para determinar si la reducción se ha ralentizado, o incluso invertirse, para los niños que fueron sacados de ambientes estresantes.

La psicóloga Elissa Epel de la Universidad de California en San Francisco, dice que aunque las preguntas cobran gran importancia en este campo de investigación, el trabajo pone de relieve la necesidad de proteger a los niños.

Con información de http://news.sciencemag.org

Bacterias modificadas genéticamente podría ayudar a combatir el cambio climático.

Los seres humanos somos responsables por el calentamiento del planeta por la liberación de dióxido de carbono a la atmósfera, algunos investigadores creen que la captura de CO2 capturdo en las rocas enterradas podría reducir el riesgo de un cambio climático catastrófico. Ahora, un equipo de investigadores ha demostrado que las bacterias pueden ayudar a que el proceso avance. Incluso pueden ser modificados genéticamente para atrapar CO2 más rápido, manteniendo bajo tierra durante millones de años.

Cuando el CO2 se bombea en las rocas porosas subterráneas, se combina con los iones metálicos en el agua salada que llena los poros de la roca y mineraliza en carbonatos minerales, como carbonato de calcio (CaCO3). El proceso puede durar miles de años. Para ver si podían acelerar las cosas, el bioquímico Jenny Cappuccio y colegas en el Centro del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley para el Control de Nanotecnología de CO2 geológicos poner una mezcla diversa de especies de bacterias comunes en una solución de cloruro de calcio en el laboratorio y luego se bombea en el CO2. Ellos encontraron que el carbonato de calcio se formaba más rápido en las zonas donde las bacterias viven que donde las soluciones son estériles. El CaCO3 también tenía una estructura mineral diferente cuando las bacterias intervinieron. Tendieron a crecer en cristales de calcita blanca en lugar de amorfos bultos negros (ver foto). Las bacterias mejoraron la formación de calcita.

Intrigado, el equipo supuso que las superficies de las bacterias pudieron de alguna manera ayudar a que se enganchara el CO2 con iones de calcio. Para probar esa idea, se decidió modificar una de las especies bacterianas, vibrioides Caulobacter, la configuración de su superficie para atraer a los iones de calcio, y ver qué pasaba.
Cappuccio y sus colegas insertaron una secuencia corta de ADN que codifica para un circuito de seis ácidos glutámico-un tipo de aminoácidos en vibrioides C.. El bucle sobresale de proteína de la superficie de la bacteria y se repite en toda la superficie de las bacterias en un patrón hexagonal. Cada bucle de seis aminoácidos contiene seis cargas negativas. El equipo de investigadores razonaron que este "ciclo negativo" podría encajar perfectamente en torno a los iones cargados positivamente de calcio en el agua, que atrae a la superficie de las bacterias y la persuasión para formar CaCO3.

Funcionó. Cuando los investigadores bombearon CO2 en los tanques en los que la bacteria modificada vive, había mucho CaCO3 solidificada en los tanques con bacterias modificadas. Mejor aún, más de lo mismo fue en forma de calcita cristalina, que es más estable, y es probable que el secuestro de CO2 en escalas geológicas de tiempo que el CaCO3 amorfa. Cappuccio informa de los resultados del equipo hoy en una reunión de la Sociedad de Biofísica de San Diego, California.

Robin Gerlach, un ingeniero biológico en la Universidad Estatal de Montana en Bozeman, quien no estuvo involucrado con el estudio, llama la obra "muy fundamental". Se prevé una amplia aplicación, incluyendo la estabilización del suelo en zonas de inundación, aislar los isótopos radiactivos, y la identificación de la vida temprana en el registro fósil por el seguimiento de los cambios en la mineralización del carbonato.

Imagen: El carbonato de calcio se forma en soluciones estériles que tiende a ser amorfo y negro (izquierda), pero la presencia de bacterias que forma cristales de calcita (derecha)

Medicina regenerativa repara ratones de pies a cabeza

A finales del siglo XX, la promesa de regenerar el tejido dañado era tan descabellada que Thomas Hunt Morgan, desesperado desarrollo un trabajo sobre las lombrices de tierra y como se podría aplicar a los seres humanos, abandonaron el campo para estudiar la herencia genética en su lugar. A pesar de que ganó el Premio Nobel en 1933 por su trabajo en el papel de los cromosomas en la herencia, si viviera hoy en día, los avances en la medicina regenerativa podría haberle tentado a reconsiderar.

Tres estudios publicados esta semana muestran que la introducción de nuevas células en ratones puede reemplazar las células enfermas  del cabello, los ojos o el corazón y ayudan a restaurar la función normal de las células. Estos estudios de prueba tienen la atención de los investigadores fijando su mirada en ensayos clínicos para ver si los procedimientos podría funcionar en humanos.

"Las celulas pueden crecer en una placa de Petri, pero eso no es la medicina regenerativa", dice Robin Ali, genetista de la Universidad College de Londres, quien dirigió el estudio del ojo. "Se tiene que pensar sobre la biología de la reparación en un sistema vivo."

Brotando pelo

En un trabajo publicado en Nature Communications, los investigadores japoneses lograron en diferentes ratones “pelones” que les brotara pelo, usando células madre de ratones normales, en los seres humanos calvos podría aplicarse esta técnica. Takashi Tsuji, especialista en medicina regenerativa en la Universidad de Tokio de la Ciencia que dirigió el estudio, dice que la técnica es muy prometedora para el tratamiento de la calvicie.

El equipo utilizó una funda de nylon especial para dirigir el pelo a través de las capas de la piel, lo que le permite entrar en erupción en la piel de los ratones en un 94% de todos los injertos. Los pelos tardan entre 2 y 5 semanas para salir, y se comportó de forma normal: se sometieron a ciclos normales de crecimiento y las conexiones establecidas a los músculos y los nervios debajo de la piel. Los pelos también se levantan en respuesta a la acetilcolina, un neurotransmisor que se sabe que causan los pelos a de punta.

Mayumi Ito, un dermatólogo en la Universidad de Nueva York, dice que este es el primer informe de los folículos pilosos y aun se deben reconstituir las células humanas. Sin embargo, la técnica promete ser eficaz, los investigadores deben demostrar que pueden ampliar el número de folículos pilosos que son capaces de crecer.

Para ver de noche

Un segundo estudio utilizando técnicas regenerativas a ayudado a restaurar algo de visión a ratones con ceguera nocturna congénita, una enfermedad hereditaria de la retina en la parte del ojo que es sensible a la luz. La investigación, publicada en la revista Nature, podría ser utilizada para el tratamiento de la degeneración macular, que causa daño a la retina.

Ali y sus colegas trasplantaron células precursoras de bastón, que tienen un papel en la visión nocturna, en las retinas de los ratones que carecen de α-transducina, una proteína necesaria para ver con poca luz. Alrededor de 26,000 nuevos bastones fueron entregados en cada ojo, cuando normalmente consta de 6 millones de bastones. Sólo el 10-15% de los bastones integradas en la retina, pero aún así mejoró la visión.

Los investigadores midieron el efecto del trasplante mediante la colocación de los ratones en frente de una rejilla de rotación de las líneas blancas y negras y mostrando una mayor sensibilidad a los niveles cambiantes de contraste y los espacios entre las líneas en comparación con ratones ciegos que no recibieron un trasplante. A los ratones con células de tipo bastón trasplantados también les tomó menos tiempo para completar un laberinto de agua que utiliza una señal visual para mostrar la ruta de escape.

Ali reconoce que los estudios en animales necesitan más trabajo antes de comenzar un ensayo clínico. Él y sus colegas ahora están estudiando las células madre embrionarias y otros modelos de la degeneración macular en el que hay un daño en los conos, otro tipo de células de la retina.

Ganando corazón

Sin embargo, los transplantes de células madre no son siempre son sencillos: si las células no logran integrarse en el tejido deseado, se pueden formar tumores en su lugar. Para evitar este problema, los investigadores han estado tratando de reprogramar células adultas plenamente desarrolladas, por lo que forman otros tipos de células. Ahora, en un estudio publicado en Nature, un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Francisco (UCSF), ha logrado en fibroblastos cardíacos.

Deepak Srivastava, director del Instituto Gladstone de UCSF de enfermedades cardiovasculares, dirigió un equipo en la reprogramación de fibroblastos cardíacos en cardiomiocitos, las células musculares del corazón se pierden definitivamente después de un ataque al corazón. El equipo utilizó un retrovirus para ofrecer tres factores de transcripción que la indujo la reprogramación en ratones adultos, y ha mejorado su función cardíaca. Este estudio es consecuencia de un trabajo en 2003, cuando Srivastava y sus colegas descubrieron que una mutación en uno de estos factores de transcripción, GATA, causó la enfermedad cardiaca en varias generaciones de una familia bajo su cuidado.

Robert Lanza, un especialista de medicina regenerativa en el Advanced Cell Technologies, una empresa de biotecnología con sede en Santa Mónica, California, reitera que la medicina regenerativa ha recorrido un largo camino desde los tiempos de Morgan, y es un campo que promete mucho para el futuro. "Estos tres documentos son sólo la punta del iceberg. En el momento en que envejecemos, los médicos van a mirar atrás y decir, “¿Puedes creer que la gente solía quedarse calvo, se quedan ciegos o incluso tenían una enfermedad vascular?” Y luego el médico tratará el problema con una inyección de células.

Un viaje al gimnasio puede alterar el ADN

No son sólo pierdes kilos cuando vas al gimnasio, tu ADN también pierde modificaciones químicas en forma de grupos metilo, según un artículo publicado en línea en la Cell Metabolism. Además, un efecto similar se observa en las células que recibieron una dosis alta de cafeína, haciendo alusión a un disparador posible para el proceso.

La presencia (o ausencia) de grupos metilo en posiciones determinadas en el ADN pueden afectar la expresión génica. Juleen Zierath del Instituto Karolinska de Estocolmo y su equipo analizaron el estado de metilación de los genes en biopsias pequeñas tomadas de los músculos de los muslos de los adultos jóvenes sanos antes y después de una temporada en una bicicleta estática. Ellos encontraron que, para algunos genes implicados en el metabolismo energético - como PGC-1α, PPAR δ y PDK4 - el entrenamiento desmetilo las regiones promotoras, los tramos de ADN que facilitan la transcripción de genes específicos. Los genes no relacionados con el metabolismo se mantuvieron metilados.

La cantidad de desmetilación en el PGC-1α, PPAR δ y PDK4 dependía de la intensidad del ejercicio, con las biopsias musculares de las personas que habían andado en bicicleta de manera más intensa muestra la mayor desmetilación de genes.

Los resultados fueron una sorpresa para muchos investigadores en el campo. "Una vez que una célula se convierte en una célula adulto, digamos que una célula muscular o una célula de grasa, por lo general se piensa que la metilación del ADN es estable", dice Ronald Evans, un biólogo molecular en el Instituto Salk para Estudios Biológicos en La Jolla , California. "Lo que Juleen está mostrando es que el ejercicio agudo cambia el estado de metilación del genoma en las células musculares actuales."

Desmetilación dinámica

ADN metilado se asocia generalmente con los genes de expresión que se hna apagado. "Cuando un promotor está muy metilado," Zierath explica, "que de alguna manera puede hacer que sea menos accesible a los factores de transcripción" - proteínas que controlan la expresión de uno o más genes. De esta manera, la metilación puede "modular o ralentizar la expresión de genes". De hecho, la expresión de PGC-1α, PPAR δ y PDK4 se incrementó después del ejercicio. Sin embargo, si la desmetilación fue necesaria para la activación de estos genes no está claro.

Otro detalle que no está claro es cómo los grupos metilo se eliminaron a partir del ADN. Hay pocos informes de desmetilación rápida en células de mamíferos, y las enzimas que pueden desmetilar el ADN, sólo han sido identificados en el último año unos pocos. "Una rápida evolución en la comprensión del proceso de desmetilación va a ser diferente no en seis meses, si no tres. "Así que este trabajo, es justo en el centro de un área muy emocionante ".

Aunque se desconoce el mecanismo, el estudio de Zierath "refuerza la idea de que la metilación del ADN es más dinámica de lo que se aprecia", dijo Helen Blau, una biólogo celular de la Universidad de Stanford en California. "Proporciona otro paradigma para estudiar el promotor de la desmetilación".

Los investigadores se las han arregló para aclarar una parte del mecanismo que informan que la desmetilación fue impulsada por la contracción del músculo en vez de manera extrínseca,  inducidos por el ejercicio señales. Vieron la desmetilación en el mismo gen en el músculo aislado de roedores que fue inducido a la contracción.

¿El ejercicio o el café?

Por otra parte, desmetilación similar podría haber sido vista cuando a las células musculares cultivadas se les dio una dosis masiva de cafeína. "La cafeína libera calcio en retículo sarcoplásmico," un orgánulo presente en los músculos ", y que el músculo que se contrae imita", explica Zierath. El calcio puede, por tanto, ser el detonante celular que activa la vía desmetilación.

Zierath advierte que este resultado no implica que el consumo de café podría ser un reemplazo para el ejercicio. La cafeína actúa principalmente a través del sistema nervioso central, y para ver los efectos directos sobre el músculo, como los de los experimentos con células de roedores , uno tendría que consumir un equivalente de cafeína de aproximadamente 50 tazas por día, casi cerca de una dosis letal.

Fuente: http://www.nature.com

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

Todos tenemos un poco de gorila dentro de nosotros

Desde que el genoma humano se secuenció hace una década, los investigadores han soñado con descifrar el ADN de nuestros tres primos, los grandes simios. Ahora el genoma restante final, el de los gorilas, está listo, y revela conexiones interesantes entre nosotros y ellos. Sorprendentemente, nuestro genoma es más similar al del gorila de lo que es al del chimpancé, y algunos de los mismos genes que se pensaba clave de nuestra evolución son la clave también en ellos.

Hoy en día hay cuatro grupos de los grandes simios: los chimpancés y los bonobos, los seres humanos, gorilas y orangutanes. El genoma del chimpancé, nuestro pariente más cercano se publicó en 2005, la secuencia de orangután salió a principios de 2011. Ahora, los investigadores han analizado el ADN de un gorila llamado Kamilah, que vive en el zoológico de San Diego. Además, se secuenciaron el ADN de tres gorilas más, incluyendo un gorila de tierras bajas orientales, una especie rara. "Es esencial disponer de todos los genomas de los grandes simios para comprender las características de nuestro propio genoma que nos hace humanos únicos", dice Gregory Wray, un biólogo evolutivo de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, que no participó en el estudio . Agrega paleoantropólogo David Begun, de la Universidad de Toronto en Canadá: "Esto nos permitirá comenzar a identificar los cambios genéticos específicos en los seres humanos desde su divergencia con los chimpancés."

Los humanos y los monos son casi idénticos en la mayoría de los pares de bases o letras del código genético: El genoma humano es de 1.37% diferente a la del chimpancé, el 1,75% diferente a la de gorilas y de 3,4% con respecto a la de los orangutanes, los investigadores de la Instituto Wellcome Trust Sanger en Hinxton, Reino Unido, y sus colegas informan en la revista Nature. Aunque los chimpancés y los seres humanos son de hecho parientes cercanos, el 15% del genoma humano se asemeja más al del gorila. Los patrones de actividad de esos genes son similares también, dice Sanger genomicista evolucionista y autor principal del estudio Aylwyn Scally: "Parte de nuestra biología funcional es más similar al gorila que al chimpancé".

Por otra parte, con todos los genomas de los grandes simios disponibles para comparar, los investigadores están en mejores condiciones para evaluar la forma en la que los gorilas, chimpancés y los humanos evolucionaron, un tema de debate actual. Los datos moleculares indican que los seres humanos y los chimpancés se separaron hace aproximadamente 4,5 millones de años. Sin embargo esta antigüedad puede variar por diferentes factores como por ejemplo suponiendo que la tasa de mutación se desaceleró en el tiempo de evolución de los simios. Otra posible complicación es que el entrecruzamiento puede haber ocurrido en las especies incipientes, disminuyendo la separación real del ADN en los genomas distintos.

"Estoy muy feliz de ver a los autores concluyen que con las fechas de divergencia se llega a resultados compatibles tanto con los fósiles y registros genéticos", que comenzó, dice. "Por lo general, una línea de evidencia se utiliza para desacreditar a la otra."

La comparación con otros genomas secuenciados reveló que en el transcurso de la evolución de los grandes simios, alrededor del 90% del genoma ha sido influenciada por la selección natural. En cada uno de los chimpancés, humanos y gorilas, más de 500 genes que han evolucionado más rápido de lo esperado, lo que sugiere que han cambiado de una manera que le confiere cierta ventaja. En el gorila, uno de los genes de más rápida evolución está implicada en el endurecimiento de la piel, como sucede en las almohadillas de los nudillos para caminar los nudillos. Un grupo de genes que han evolucionado rápidamente en los seres humanos también muestran una evolución acelerada en los gorilas. Algunos investigadores habían pensado que los genes humanos podría ser la base, en parte la evolución del lenguaje, pero esa idea se necesita un replanteamiento ahora. Los investigadores también vieron una aceleración paralela en la evolución de los genes para el desarrollo del cerebro en los gorilas y los humanos.

Como parte del estudio, Scally y sus colegas compararon los genomas de este y el oeste de gorilas de tierras bajas y concluyó que las especies se dividieron hace medio millon de años, pero continuó cruzandose un poco más después de eso. Por otra parte, muchos milenios atrás, por alguna razón desconocida, el gorila de tierras bajas orientales su población se redujo fuertemente, causando una baja diversidad genética. Algunos investigadores han sugerido que la población es pequeña debido a la actividad humana reciente, pero el nuevo análisis sugiere que "es una cosa a largo plazo", dice Scally. "Eso no quiere decir que la actividad humana actual no ha sido una gran amenaza."

Aun queda mucho más trabajo por hacer en la comparación del genoma del gorila con otros grandes simios. Pero ya "ha proporcionado una gran cantidad de información importante acerca de los mecanismos y plazos para la especiación, la evolución de genes, y el flujo de genes entre especies y subespecies", dice Ajit Varki  experto en grandes simios  de la Universidad de California en San Diego , que no participó en el estudio. "Esta información es, por supuesto, de gran interés para muchos investigadores."

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.