La biopsia líquida: oncología de precisión

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Hasta hace poco las pruebas diagnósticas evolutivas oncológicas eran más invasivas (punción, incisión o cirugía); requerían extraer una muestra del tejido tumoral, actualmente se pueden realizar con una analítica.

“Si el ADN relacionado con el cáncer puede encontrarse en la sangre de un individuo, es muy probable que la persona tenga cáncer”, dice Bert Vogelstein, codirector del Centro Ludwig en John Hopskins.

Cuando se produce una metástasis en un tumor, las células tumorales se desprenden del foco primario, circulando por la sangre, para llegar a otro órgano, anidar y crecer. La biopsia líquida permite analizar las células tumorales o el material genético (ADN, ARN, etc.) que circula en la sangre o en otros fluidos y conocer el estado molecular de los tumores. Permitiendo analizar tumores de difícil acceso quirúrgico. Es una realidad en el diagnóstico y tratamiento del cáncer de colon y de pulmón, se irá extendiendo al diagnóstico de otros tumores.

 

“La biopsia líquida”, “test de ADN tumoral circulante” o “test de biomarcadores basados en la sangre” es una prueba que se realiza en una muestra de sangre con el fin de buscar células cancerosas tumorales que están circulando en la sangre o trozos de ADN de células tumorales que circulan por la sangre. Una biopsia líquida se puede utilizar para ayudar a encontrar un cáncer en un estadio temprano. También puede ser útil para ayudar a planificar el tratamiento, determinar su eficacia y averiguar si el cáncer volvió. También puede ayudar a los médicos a entender la clase de cambios moleculares que están ocurriendo en un tumor.

 

Vogelstein es una de las principales referencias en investigación oncológica por sus trabajos en la identificación y caracterización de los genes cuya alteración causa el cáncer de colon. Doctorado en Medicina en la Universidad Johns Hopkins. Descubridor del gen APC (que controla el mecanismo de crecimiento celular en el colon); y aportaciones en el conocimiento del gen p53. En 2004 fue galardonado con el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica.

 

Los estudios del equipo de Vogelstein y otros han demostrado que el ADN puede identificarse en la sangre de más del 85% de los pacientes con cánceres avanzados. Pero se desconoce la sensibilidad de estos pequeños fragmentos en la sangre de pacientes con cánceres precoces, sin conocimiento previo el estado genético de los cánceres. Utilizaron un sistema de código de barras molecular que desarrollaron para asegurar que cada mutación KRAS que detectaron era real y no un artefacto. Mostraron que había una concordancia completa entre las mutaciones detectadas en la sangre y las mutaciones halladas en los tumores.

 

Las pruebas más sensibles no permiten detectar muchas mutaciones en paralelo, mientras que las pruebas que si detectan muchas mutaciones no son tan sensibles. De más a menos sensibilidad y de menos a más capacidad para detectar muchas mutaciones, están las pruebas de PCR digital, las pruebas basadas en PCR y la ultrasecuenciación. La biopsia líquida no se puede aplicar a todos los pacientes, porque no todos presentan ADN tumoral circulante.

 

Aplicaciones de la biopsia líquida:

 

• HM Hospitales y Atrys Health: desarrollo del primer kit para un marcador tumoral cerebral en sangre, un marcador dentro de los exosomas para este cáncer (isocitrato deshidrogenasa IDH), una proteína cuya mutación tiene valor pronóstico positivo.

 

• Instituto de Oncología de Vall d´Hebron: primer centro científico en el mundo en utilizar la técnica, para detectar biomarcadores RAS (KRAS y NAS) en pacientes con cáncer colorrectal metastásico.

 

• En la Universidad Johns Hopkins: han desarrollado un análisis de sangre que detecta los biomarcadores de ADN y proteínas específicas de tumores para el cáncer de páncreas en estadio temprano.

 

 

Bibliografía:

 

  • Luis Alcocer; “Biopsia líquida”, Ed. Permanyer, 2017

 

 

 

Links relacionados:

 

• Genyo; biopsia líquida y metástasis
http://www.genyo.es/content/grupo?id=5418510491203516074183821231043099121133

 

 

• Universidad de Granada
http://www.ugr.es/universidad/noticias/la-obra-social-la-caixa-y-la-universidad-de-granada-se-alian-en-la

 

 

• Jhons Hopkins University

https://www.hopkinsmedicine.org/news/media/releases/blood_test_to_detect_dna_fragments_shed_from_colon_cancers_accurately_predicts_diseases_recurrence

 

 

• Dr. Antonio Camargo: diagnóstico de precisión y biopsia líquida

 

 

 

 

 

 

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¿Existe el viñedo sostenible?

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El sistema productivo sostenible es aquel capaz de permanecer en el tiempo ya que promueve la conservación de:
• Los recursos naturales
• Capital social
• Genera una renta económica suficiente para la subsistencia de los mismos
La OIV (Organización Internacional de la Viña y el Vino) en su Plan Estratégico 2010-2014 indica: “el sector debe responder a los retos medioambientales, climáticos, sociales y tecnológicos, tales como: la producción sostenible y el cambio climático”.

 

El uso de indicadores para evaluar sostenibilidad permite suministrar información, acerca de la situación actual o la evolución del estado de la vitivinicultura. Permite comprender los puntos críticos de la sustentabilidad de un agroecosistema.
Algunas implicaciones del desarrollo de indicadores en el área agropecuaria son:
• Decidir la conveniencia o no de la adopción de diferentes propuestas o paquetes tecnológicos
• Evaluar la introducción de un nuevo cultivo o el desplazamiento de un cultivo de una zona a otra
• Comparar diferentes sistemas de producción (orgánico vs. Convencional, al aire libre vs. Bajo cubierta)
• Evaluar el riesgo de un sistema productivo en el tiempo
Existen los siguientes tipos de indicadores:
Indicadores de estado: información de la situación actual
Indicadores de presión: efecto que las prácticas de manejo ejercen sobre los indicadores de estado
Indicadores de respuesta: que se está haciendo para modificar el estado actual del sistema
Los indicadores deben de cumplir los siguientes requisitos:
• Ser representativos de la situación que se describe
• Ser comparables (en el tiempo y entre distintos tipos de producción)
• Fundamento técnico, que pueda actualizarse con suficiente frecuencia y que equilibre aspectos problemáticos (malos) y prometedores (buenos).

 

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Estos requisitos se aplican al viñedo, que incluyen las tres dimensiones en el sistema productivo:

 

Dimensión económica: si proporciona los medios económicos necesarios para subsistir (renta, alimento). Cuando existe mayor diversificación para la venta de la uva, menor riesgo económico.

Autoconsumo: número de alimentos para autoconsumo que se obtienen en la finca donde se encuentra el viñedo.
• Ingreso: porcentaje de gastos operativos del cultivo y necesidades básicas del grupo familiar que se cubren con el ingreso por la venta de la uva.
• Diversificación en las ventas: número de productos que comercializa, número de destinos o vías de comercialización.
• Dependencia de subsidios: cantidad de programas de subsidios en los que participa.

 

Dimensión social: si mantiene o mejora el capital social responsable del manejo de los recursos naturales y es capaz de mantener la riqueza cultural y del paisaje agrícola. Las personas vinculadas con el viñedo, ya sea quienes persiguen una renta, o bien aquellas que trabajan, ampliando sus oportunidades de vivir.

Satisfacción de las necesidades básicas: estado o condiciones de la vivienda, servicios básicos a los que accede la familia que vive en el viñedo, acceso a electricidad, disponibilidad del agua potable, acceso a atención médica y cobertura mínima.
Aceptabilidad del sistema: grado de conformidad o aceptación del sistema de producción: este indicador refleja el grado de satisfacción con la actividad.
• Integración: número de organizaciones en la que participa.

 

Dimensión ambiental: cuando mejora, mantiene y ejerce el mínimo negativo posible sobre los recursos ambientales propios de la finca (suelo, agua) y del entorno (agua suelo, aire, flora, fauna).

Manejo del suelo: manejo de la cobertura vegetal, tipo de labranza que realiza: cero, mínima o convencional, criterios de agregado de nutrientes, uso de fertilizantes nitrogenados, utilización de abonos orgánicos.
Manejo del agua: eficiencia en el sistema de riego.
Biodiversidad: número de especies predominantes en la finca.
Manejo del cultivo: kilogramos de fitosanitarios por ha y por año, número de prácticas de manejo integrado que conoce y aplica el productor.

 

Normalización de indicadores: transformación de los valores en variables que permitan comparación de los mismos. Otorgando distintos pesos a los indicadores según la importancia en el cumplimiento de los requisitos de sustentabilidad.

 

Principales razones por las cuales resulta difícil llevar a la práctica de la sustentabilidad:
• Ambigüedad y poca funcionalidad del concepto
• Característica multidimensional de la sustentabilidad
• Dificultad de percibir el problema desde un enfoque disciplinario o reduccionista
• Ausencia de parámetros comunes de evaluación, junto con el uso e herramientas y metodologías inadecuadas
• Falta de valores objetivos que posibilitan la comparación entre diferentes variantes de un mismo sistema productivo o entre diferentes sistemas productivos

 

 

¿Qué ventajas aporta la gestión de un viñedo sostenible?
Para el consumidor:
Vinos de alta calidad garantizada
Sistema que asegura la trazabilidad de todos los vinos
Vinos elaborados con técnicas respetuosas con el Medio Ambiente
Optimiza la salubridad de todos los vinos

 

Para el agricultor:
Utiliza racionalmente los medios de producción para la elaboración de vinos de alta calidad
Mejora y prolonga la vida del viñedo mejorando así la alta calidad de los vinos con cepas sanas más antiguas
Aumenta la calidad de vida en el medio rural
Mejora las condiciones de trabajo

 

Para el Medio Ambiente:
Garantiza la sostenibilidad del agro sistema
Racionaliza los recursos naturales
Reduce la contaminación en el Medio Ambiente
Reduce la erosión en el suelo y mejora la fertilidad
Protege la flora y la fauna autóctona
Potencia la actividad conservadora del medio rural y el paisaje

 

 

Bibliografía:
Abraham, Laura et al. Propuesta de indicadores de sustentabilidad para la producción de vid en Mendoza, Argentina. Rev. Fac. Cienc. Agrar., Univ. Nac. Cuyo <http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1853-86652014000100012&lng=es&nrm=iso online>. 2014

Serrats, Marta; “1000 ideas para un estilo de vida sostenible”Ed. Ilus Books.2013

 

Masera, O., Astier, M., López-Ridaura, S. . “Sustentabilidad y manejo de Recursos Naturales. El marco de evaluación MESMIS”. México, D.F. Mundi Prensa, GIRA e Instituto de Ecología, UNAM , 2000

 

Altieri, M. A., Nicholls, C. I., Wilson, H., Miles, A.. “Habitat Management vineyards. A growers manual for enhancing natural enemies of pests”. Laboratory of Agroecology. College of Natural Resources University of California., 2010

 

Sarandón, S.; Zuluaga, M.; Cieza, R.; Janjetic, L.; Negrete, E. .” Evaluación de la sustentabilidad de sistemas agrícolas de fincas en Misiones, Argentina, mediante el uso de indicadores”. Agroecología, Norteamérica, <http://revistas.um.es/agroecologia/article/ view/14>. 2008

 

Tait, J.; Morris, D. “Sustainable development of agricultural systems: competing objectives and critical limits. Journal Futres”. 32: 247-260. http://www.elsevier.com/locate/futures.2000

 

Links relacionados:

 

Premios WAFA 2017 Proyecto sostenible WAFA – Water Air Food Awards
http://wafaward.org/?lang=es

 

Gestión ecológica de viñedos. Julio Prieto

 

 

 

 

Pirámide Naos: la nueva pirámide alimenticia

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piramide nutricional

 

La nutrición es la ingesta de alimentos en relación con las necesidades dietéticas del organismo. Una mala nutrición puede reducir la inmunidad, aumentar la vulnerabilidad a las enfermedades, alterar el desarrollo físico y mental, y reducir la productividad.

 
La Sociedad Española de Nutrición Comunitaria en marzo ha publicado la nueva actualización de la pirámide alimenticia, la cual no se reformaba desde el 2001. Cuya pirámide de alimentación saludable incluye por primera vez los suplementos nutricionales.

 
La Pirámide NAOS de la Estrategia NAOS (AECOSAN), muestra las recomendaciones de frecuencia (diaria, semanal y ocasional) del consumo de los distintos grupos de alimentos paralelamente con las distintas actividades de ejercicio físico (juegos, paseo, subir escaleras, etc.).
Es la primera Pirámide que se publicó en España que muestra ambas recomendaciones, tanto las de alimentación saludable como las actividades física combinándolas en un mismo gráfico con el fin de fomentar hábitos alimentarios en línea con la “Dieta Mediterránea” e impulsar la práctica regular de la actividad física entre la población para adoptar estilos de vida saludables y prevenir la obesidad.

 
Estas guías, publicadas en marzo en un número especial de la revista científica “Nutrición Hospitalaria” han sido elaboradas por la SENC con la colaboración de más de 100 expertos en alimentación y salud pública (dietistas nutricionales, los farmacéuticos, los enfermeros y los médicos) y buscan transmitir a la sociedad, como novedad, la necesidad de llevar una dieta saludable pero también solidaria, justa y sostenible dese el punto de vista social y medioambiental.

 
• Dentro de los suplementos nutricionales, la SENC pone especial atención en la vitamina D, cuyos suplementos pueden ser muy necesarios para recién nacidos, niños o ancianos si no están tomando alimentos fortificados, o no toman el sol habitualmente. Es necesario un mínimo de 20 minutos de luz solar en jóvenes y de 30 a 40 en adultos. La vitamina D incide en la salud ósea y en las enfermedades cognitivas o degenerativas.

 

 

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Esta nueva pirámide incluye en la base:
-la realización de actividad física diaria de 60 minutos o andar 10.000 pasos
-correcto equilibrio emocional
– realizar un balance energético
– llevar a cabo técnicas culinarias saludables
– beber de cuatro a 6 vasos de agua diarios para mantener un estilo de vida saludable

 

 

En el segundo nivel, se incluyen alimentos y grupos de alimentos que se recomiendan consumir a diario, en cantidades y proporciones variables como son los cereales de grano entero y sus derivados integrales. Las frutas en general y de temporada en particular, incluyendo tres o más raciones o piezas de frutas variadas al día. También la ingesta de verduras y hortalizas. La SENC ha hecho hincapié en el consumo de aceite de oliva virgen extra de extracción en frío. También alimentos de consumo diario las carnes magras, aves, pescados, huevos, legumbres, frutos secos, destacando las nueces, también semillas y también leche y productos lácteos.

 

 

Como tercer nivel, un consumo opcional y moderado de carnes rojas y procesadas, los embutidos, las grasas untables como los patés, el azúcar y los productos azucarados, la sal y los snacks salados, la bollería, pastelería y productos azucarados, chucherías y helados. Incluye también las bebidas alcohólicas fermentadas y los suplementos nutricionales.

 

 

• Dentro de la pirámide se incluye el concepto de “hidratación saludable”, clave en el estado nutricional, se refieren a la inclusión de los zumos o bebidas con azúcares añadidos en la parte superior del gráfico, para las que se recomienda un consumo ocasional. La base de esta hidratación se encuentra en el agua, en segundo lugar en el consumo de té, café sin azúcar, agua con gas, gaseosas y refrescos sin azúcar. En tercer lugar se sitúan bebidas como el gazpacho, caldos, la leche o los zumos. Y en cuarto y último lugar las bebidas con azúcares o los zumos comerciales.

 

 

Estas guías buscan un equilibrio nutricional, disfrutando de la gastronomía y de la “dieta mediterránea”.

 

 

Bibliografía:

• OMS Nutrición
• AECOSAN Pirámide NAOS

 

 

Links relacionados:

• OMS Nutrición
http://www.who.int/topics/nutrition/es/
• AECOSAN Pirámide NAOS
http://www.aecosan.msssi.gob.es/AECOSAN/web/nutricion/subseccion/piramide_NAOS.htm

Avances en diabetes tipo I

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diabetes

El 13,8% de la población de España tiene diabetes tipo I; en la infancia y adolescencia. Hay 29.000 casos de menores de 15 años diabéticos y cada año aparecen mil casos nuevos.

 
La diabetes es una enfermedad crónica que aparece cuando el páncreas no produce insulina suficiente o cuando el organismo no utiliza eficazmente la insulina que produce. La insulina es una hormona que regula el azúcar en la sangre. El efecto de la diabetes no controlada es la hiperglucemia (aumento del azúcar en la sangre), que con el tiempo daña gravemente muchos órganos y sistemas, especialmente los nervios y los vasos sanguíneos.

 
La diabetes de tipo I (también llamada insulinodependiente, juvenil o de inicio en la infancia) es un trastorno autoinmune, se caracteriza por una producción deficiente de insulina y requiere la administración diaria de esta hormona. Se desconoce aún la causa de la diabetes de tipo 1 y no se puede prevenir con el conocimiento actual. Los pacientes tienen que estar comprobando su nivel de azúcar en sangre durante varias veces al día e inyectándose insulina.

 
La mayoría de los casos de diabetes mellitus tipo 1, aproximadamente un 95%, son el resultado de una interacción entre factores ambientales y genéticos, que provocan el desarrollo de un proceso autoinmune, dirigido contra las células productoras de insulina de los islotes pancreáticos de Langerhans. Las células se destruyen de forma progresiva e irreversible. Cuando han sido destruidas el 90% de las células de los islotes el paciente desarrolla deficiencia de insulina. Está influenciada por alelos de los genes del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) dentro del grupo de HLA, la clase I. En el grupo de los HLA de clase II, afectan sobre todo a varios alelos de los loci DR3 y DR4 en los que los heterocigotos DR3/DR4 son susceptibles de padecer esta enfermedad.

 

 

Los síntomas consisten:
Poliuria: excreción excesiva de orina
Polidipsia: sed
Polifagia: hambre constante
Pérdida de peso
Trastornos visuales
Cansancio

 
Una investigación llevada a cabo por el Hospital General de Massachussets ha conseguido restaurar la función de insulina en el organismo de animales durante seis meses, según un artículo publicado en Telegraph. Mediante el uso de células embrionarias para producir otras células productoras de insulina, esto provee a las personas diabéticas de un nuevo páncreas protegido del sistema inmune.

 
Esta es la primera demostración de la correccción glucémica a largo plazo con células SC-beta y la duración más prolongada normoglucémica sostenida lograda con cualquier célula humana productora de insulina en un modelo de roedores FBR.
Ofrece el potencial de restaurar el control de la glucemia en pacientes con diabetes. Los transplantes de células de Islotes de páncreas cadavéricas están limitados por:
Efectos inmunosupresores de la terapia
Limitado suministro del tejido donante

 
El último abordaje terapeútico deriva de las células madre embrionarias humanas (células SC-beta). Para aislar el efecto inmunosupresor se usa inmunoaislamiento de células productoras de insulina con biomateriales porosos que funcionan como barrera inmunitaria. Las células SC-beta se encapsularon con derivados de alginato capaces de mitigar las respuestas de cuerpos extraños in vivo y se implantaron en el espacio intraperitoneal de ratones C57BL/65 tratados con estreptomicina, que es un modelo animal para la diabetes tipo 1 inducida químicamente.

 
Estos implantes indujeron la corrección glucémica sin inmunosupresión hasta su eliminación a los 174 días después de su implantación.
Las células SC-beta humanas encapsuladas tienen el potencial de proporcionar independencia de la insulina para los pacientes que poseen esta enfermedad.
Las esferas de alginato con diámetros grandes (> 1,5 mm) podrían mitigar la fibrosis y apoyar la euglucemia durante 6 meses con islotes de rata encapsulados en ratones combinado con la derivación del alginato, mitigaron las respuestas inmunológicas. El alginato de TMTD es parte de un grupo de alginatos modificados con imidazol que mitigan las respuestas del cuerpo extraño en primates no humanos durante 6 meses.

 
Estos resultados sientan las bases para los estudios en modelos animales autoinmunes y futuros estudios en humanos para conseguir una terapia de reemplazo a largo plazo en humanos con diabetes tipo 1.

 

Bibliografía:

 
OMS
Wikipedia
Daniel G. Anderson at el. “Long-term glycemic control using polymer-encapsuled human stem cell-derive beta cells in inmune-competent mice”, Nature Medicine, 22, 2015.

 

 

Links relacionados:

 
Asociación diabetes Madrid
https://diabetesmadrid.org/category/avances/

 

Federación Española de Diabetes
http://www.fedesp.es/portal/1/main_noticias.aspx

 

Diabetes OMS
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs312/es/

 

Artículo células madres embrionarias Hospital General de Massachussets
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4825868/

 

 

 

 

Secuenciación del Genoma Humano

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genetica

La secuenciación del genoma humano determina la secuencia completa de ADN en el genoma de un organismo (el orden de las bases A, C, G y T en un fragmento de ADN): Secuencia de los cromosomas de un organismo con ADN, el contenido en el de mitocondrias y en las plantas en cloroplastos.

 
La secuenciación de genes permite a los científicos identificar variantes funcionales de los estudios de asociación y mejorar el conocimiento a disposición de los investigadores interesados en la biología evolutiva, y sentar las bases para predecir susceptibilidad a la enfermedad y la respuesta a los fármacos.

 
Una de las mayores sorpresas surgidas con la secuenciación del genoma humano es el pequeño número de genes que codifican proteínas, antes se suponía que nuestro genoma incluía 100.000 genes codificadores de proteínas, el número verdadero oscila entre 20.000 y 25.000.
Al alinear los genomas secuenciados, se pueden obtener las mutaciones somáticas producidas, como las sustituciones de bases.

 

Secuenciación del ADN

Secuenciación del ADN - copia
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
Marcado de las moléculas a secuenciar por radiactividad o fluorescencia
Métodos clásicos de secuenciación:
Químico de Maxam y Gilbert
Enzimático de Sanger
Separación de las cadenas de ADN marcadas por electroforesis en geles desnaturalizantes
Segmentación automática empleando el método enzimático:
Segmentación con cebadores fluorescentes
Secuenciación con terminadores fluorescentes

 

 

Secuenciación de alto rendimiento o “next-generation”

 

 

Se pasa de hacer secuenciación a trozos, a lectura de los genomas de manera completa. Las tecnologías de secuenciación de alto rendimiento son capaces de paralelizar muchas operaciones de secuenciación, produciendo miles o millones a la vez, reduciendo los costos , el coste de cada nucleótido pasó de 10 $ en 1990 a 0.01 $ en 2005.
Son las llamadas también secuenciaciones de nueva generación o “next-generation sequencing” (NGS).

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Financiado por instituciones públicas y privadas, así como desarrolladas y comercializadas dentro de la empresa privada por las compañías de biotecnología.
Este tipo de secuenciación a gran escala ha permitido llevar a cabo una lectura eficiente del genoma humano llegando a encontrar incluso regiones no definidas en el genoma de referencia.

 
Ha producido la identificación de SNPs ( análisis de polimorfismos de una sola base) aún no descritos contribuyendo a un aumento de la tasa de descubrimiento de variantes mediante el estudio de base de un gran número de genomas de diversas poblaciones humanas. De utilidad en la identificación de nuevas variantes, aquellas con relevancia clínica.

 
Las direcciones futuras para la evolución de NGS incluye su uso para analizar lo llamado “biopsia líquida”, analizando las células tumorales circulantes (CTC) por la sangre, que son células que se desprenden del tumor y viajan a otras partes del cuerpo, su uso es útil tanto en el tratamiento de la enfermedad como en el seguimiento de la evolución, en particular en cánceres de pulmón. No solo se conocerá el estado del tumor en tiempo real sino que, dada su simplicidad, se podrá repetir cuantas veces se quiera para conocer con precisión, la evolución del mismo. Permite determinar el tratamiento adecuado para cada paciente, evitando administrar fármacos o tratamientos que pueden causar efectos molestos secundarios o que no sean realmente efectivos.

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Hitos en la secuenciación del ADN

 
1953; Descrubrimiento de la estructura de la doble hélice de ADN por Watson y Crick.
1972; Tecnología del ADN recombinante, permite el aislamiento de fragmentos definidos de ADN.
1975; Primer genoma secuenciado del bacteriófago X174 por Fred Sanger publicado en Nature, la técnica para leer el ADN consistía en copiar el proceso natural de replicación del ADN.
1977; Se desarrollan métodos de secuenciación:
Allan Maxam y Walter Gilbert, publican “ Secuenciación del ADN mediante degradación químicas”.
Fred Sanger, publica “Secuenciación del ADN mediante síntesis enzimática”.
1980; Fred Sanger y Wally Gilbert reciben el Premio Nobel de química.
1985; Kary Mullis da a conocer la técnica PCR (reacción en cadena e polimerasa) que permite copiar genes específicos con gran rapidez, replicando pequeños fragmentos de ADN.
1986; El laboratorio de Leroy E. Hood en el Instituto de Tecnología de California y Smith anuncian la primera máquina semiautomática de secuenciación de ADN.
1993; Kary Mullis recibe el Premio Nobel de Química.

 

 

Bibliografía:

 
Seán O Hynes, Brendan Pang, Jackeline A James, Perry Maxwell & Manuel Salto-Tellez; “Tissue-based next generation sequencing: application in a universal healthcare system”, British Journal of Cancer 2017

 

Friedman AA, Letai, Fisher DE, Flaherty KT; “Precisión medicine for cáncer with next-generation diagnostics. Nat Rev Cancer 2015

 

Souilmi Y, Lancaster AK, Jung JY, Rizzo E, Hawkins JB, Powles R, Amzazi S, Ghazal H, Tonellato PJ, Wall DP; “Scalable and cost-efective NGS genotyping in the cloud. BMC Med Genomics, 2015

 

Jeremy Mark/ Lubert Stryer/ John L Tymoczko;“Bioquímica”Ed. Reverte, 6ª edición, 2007

 

 

Links relacionados:

 

 

Parque científico de Madrid, Servicios de Genómica

https://fpcm.es/servicios-cientificos/

 

 

Universidad de Córdoba, Servicio de apoyo a la investigación
https://www.uco.es/servicios/scai/genomica.html

 

 

Universidad de Navarra, Medicina onco-hematología
http://www.unav.edu/web/vida-universitaria/detalle-opinion2?articleId=13210930

 

 

Francisco Martínez-Abarca: Métodos de secuenciación masiva

 

 

 

 

 

 

 

Madrid: Semana de la Ciencia 6-19 Noviembre

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Semana 1

La ciencia considera y tiene como fundamento las observaciones experimentales. Estas observaciones se organizan por medio de métodos, modelos y teorías con el fin de generar nuevos conocimientos.

 
“La ciencia es la mayor empresa colectiva de la humanidad. Nos permite vivir más tiempo y mejor, cuida de nuestra salud, nos proporciona medicamentos que curan enfermedades y alivian dolores y sufrimientos, nos ayuda a conseguir agua para nuestras necesidades básicas, suministra energía y nos hace la vida más agradable, pues puede desempeñar un papel en el deporte, la música, el ocio y las últimas tecnologías en comunicaciones. Finalmente, aunque no por ello menos importante, la ciencia alimenta nuestro espíritu” UNESCO

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http://www.madrimasd.org/semanaciencia/

Pythagoras theorem and application of Change in Health Status

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Pythagoras OK

 

A medical researche at the University of Warwick has found the 2.500 year-old Pythagoras theorem could be the most effective way to identify the point at which a patient´s health begins to improve.

 
In a paper published in PLOS ONE, Dr. Rob Froud from Warwick Medical School at the University of Warwick worked with his colleague Gary Abel from the University of Cambridge. They made the discovery after looking at data from ROC (Receiver Operating Characteristic) curves.

 
Dr. Froud said:” It all comes down to choosing a point on a curve to determine when recovery has occurred. For many chronic conditions, epidemiologists agree that the correct point to choose is that which is closest to the top-left corner o the plot containing the curve. As we stopped to think about it, it struck us as obvious that the way to choose this point was by using Pythagorus Theorem. We set about exploring the implications of this and how it might change conclusions in research. We conducted several experiments using real trial data and it seems using Pythagoras´theorem makes a material difference. It helps to identify the point at which a patient has improved with more consistency and accuracy than other methods commonly used”.

 
Receiver Operator Characteristic (ROC) curves are being used to identify Minimally Impotant Change (MIC) thresholds on scales that mesaure a change in health status. In quasi-continous patient reported outcome measures, such as those that measure changes in chronic diseases with variable clinical tajectories, sensitivity and specificity are often valued equally.

 
ROC curves have may uses, all of which fall into the theme of comparing a continous (or quasi-continous) measure with a dichotomous one.
In statistics, a receiver operating characteristic curve, i.e. ROC curve, is a graphical plot that illustrates the diagnostic ability o a binary classifier system as its discrimination threshold is varied.

 
The ROC curve was first developed by electrical engineers and radar engineers during World War II for detecting enemy objects in battlefields and was son introduced to psycology to account for perceptual detection of stimuli. ROC analysis since then has been used in medicine, radiology, biometrics, forecasting of natural hazards, meteorology, model performance assessment, and other areas for many decades and is increasingly used in machine learning and data mining research.

 

ROK OK

 
The ROC is also known as a relative operating characteristic curve, because it is a comparison of two operating characteristics (TPR and FPR) as the criterion changes.
The ROC curve is created by plotting the true positive rate (TPR) against the false positive rate (FPR) at various threshold settings. The true-positive rate is also kown as sensitivity, recall or probability of detection in machine learning. The false-positive rate is also known as the fall-out or probability of false alarm and can be calculated as (1-specificity). In general, if the probability distributions for both detection an false alarm are known, the ROC curve can be generated by plotting the cumulative distribution function (area under the probability distribution from to the discrimination threshold) of the detection probability in the y-axis versus the cumulative distribution function of the false-alarm probability on the x-axis.

 
The diagonal divides the ROC space. Points above the diagonal represent good classification results (better than random), points below the line represent poor results (worse than random). Note that the output of a consistently poor predictor could simply be inverted to obtain a good predictor.

 
Pythagorean theorem and health

 
Since the fourth century AD, Pythagoras has commoly been given credit for discovering the Pythagorean theorem, a theorem in geometry that states that in a right-angled triangle the area of square on the hypotense ( the side opposite the right angle) is equal to the sum of the areas of the squares o the other two sides.

 
By plotting a ROC curve we display the sensitivity and specificity of the change in a continous measure for detecting a dichotomous judgement about change.
It should be obvious that to find the point closest to the top left hand corner, one can calcúlate the distance of each point to the corner and select the one where that distance is smallest. To calcúlate that distance you can apply Pythagoras´theorem. So if (1-specificity) and (1-sensitivity) form two sides of a right angled triangle, the distance to the corner is the hypotenuse.

 
Choise of MIC (Minimally Important Change) estimator is important. Different methods for choosing cut-points can lead to materially different MIC threscholds and thus affect results of responder analyses and trial conclusions. An stimator base don the smallest sum of squares of 1-sensitivity and 1-specificity is preferable when sensitivity and specificity are valued equally. Unlike other methods currently in use, the cut-point chosen by teh sum squares method always and efficiently chooses the cut-point closest to the top-left corner of ROC space, regardeless of the shape of the ROC curves.

 

Bibliography:
• “Detector Performance Analysis Using ROC Curves- MATLAB& Simulink Example
http://www.mathworks.com. Retrieved 2016

Ton J. Cleophas; AH. Zwinderman; Toine F. Cleophas; Eugene P. Cleophas, “Statistics Applied to Clinical Trials” 2006

Froud ,R,; Abiel, G, “Using ROC curves to choose minimally important change thresholds when sensitivity and spcecificity are valued equally: the forgotten lesson of Pythagoras. Theoretical considerations and an example application of change in health status” PLOS One 2014

Wikipedia

 

Relation links:

Cambridge; Curves ROC and Pythagoras
https://www.cchsr.iph.cam.ac.uk/2174

Froud ,R,; Abiel, G, “Using ROC curves to choose minimally important change thresholds when sensitivity and spcecificity are valued equally: the forgotten lesson of Pythagoras. Theoretical considerations and an example application of change in health status” PLOS One 2014
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4256421/#!po=55.2632

El microscopio óptico: la ventana de la histología

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microscopio presentacion

Es uno de los inventos que marca un punto de inflexión en la historia de la Histología y en la Medicina. Permite observar elementos y microorganismos invisibles a simple vista
Por la época de Euclides, en el siglo tercero a. C. se desarrolló el conocimiento de las lentes, Ptolomeo de Alejandría (150 d. C.) fue el primero en estudiar las leyes de la refracción de la luz.

 
Las propiedades de este tipo de lentes fueron detalladamente estudiadas en Inglaterra por el franciscano Roger Bacon (1214-1294), trabajó ampliamente con lentes y asentó las leyes de la refracción y la reflexión.

 
En el siglo XV Leonardo de Vinci estaba familiarizado con el empleo de las lentes y, en 1609 Zacarias Jansen, un holandés fabricante de anteojos descubrió el principio del microscopio al colocar juntas dos lentes en un tubo (microscopio compuesto), permitiendo amplificar una imagen hasta 9 veces. Esto supuso un gran avance respecto a los aumentos obtenidos mediante lupas (microscopios simples).

 
El primero en aplicar el microscopio a la medicina fue el porfesor Kircher (1602-1680), un sacerdote jesuita y doctor de Würzburg, que observó los glóbulos rojos de la sangre.
El genio de los microscopios fue Antony van Leewenhook (1632-1723) un holandés comerciante de tejidos con interés por los microscopios, que construyó una gran cantidad de ellos, considerado el padre de la microbiología descubriendo las bacterias.
Giovanni Faber (1574- 1629) médico y botánico alemán, fue quien en 1625 utilizó por primera vez el término microscopio para referirse a este instrumento ( “micra”-pequeño- y “skopein” mirar) como la invención de Galileo.

 
Durante la segunda mitad del siglo XVII empiezan a aparecer las primeras obras científicas, describiendo lo que se observa por el microscopio, la primera se tituló “Micrographia”, escrita por Robert Hooke (1635-1703) físico y astrónomo inglés, publicada en 1665, donde describe cavidades poliédricas como las celdillas de un panal , por ello cada cavidad se llamó célula.
Durante los siglos XVIII y XIX la tecnología del microscopio ha ido evolucionando y perfeccionándose hasta el microscopio actual, destacando el fabricante Carl Zeiss, al incorporar las teorías de óptica del físico Ernst Abbe.

 

Este instrumento ha sido de gran utilidad, en los campos de la ciencia, incorporándose en la investigación dentro del área de la química (estudio de los cristales), la física ( propiedades físicas de los materiales), geología ( análisis de la composición mineralógica y textural de las rocas) y en la biología (estudio de las estructuras microscópicas de la materia viva) . En histología y anatomía patológica, la microscopía permite aplicaciones diagnósticas: diagnóstico del cáncer, estructuras cristalinas, pigmentos, lípidos, proteínas, depósitos óseos, depósitos de amiloide, etc.

 

 

el microscopio unab

 
Partes del microscopio óptico

 

 

partes-del-microscopio
En un microscopio óptico podemos distinguir entre el sistema óptico y el sistema mecánico:
a) Sistema óptico: conjunto de lentes y elementos de manipulación de la luz necesarios para generar la imagen aumentada.

b) Sistema mecánico: soporte estructural de los elementos.

Las piezas ópticas constan: objetivos, oculares, condensadores y colectores. El objetivo y el ocular crean el aumento útil del objeto, forman el sistema de observación: el condensador y el colector constituyen el sistema de iluminación del microscopio. El microscopio como la lupa, se emplea para observar objetos cercanos pero, a distinción de la lupa, este tiene mayor poder separador. El sistema óptico del microscopio transforma el haz de luz homocéntrico divergente que entra al sistema en un haz de rayos paralelos que emergen de el.

 
El principio de funcionamiento de un microscopio óptico se basa en la propiedad de algunos materiales que permiten cambiar la dirección de los rayos de luz. Esto permite fabricar lentes capaces de hacer converger o divergir rayos de luz. Mediante la combinación de estas lentes se puede generar una imagen aumentada de cualquier objeto.

 

 

Microscope

 
El sistema óptico tiene 2 etapas de aumento, la primera el objetivo y la segunda el ocular. Las lentes del objetivo generan una imagen real aumentada de la muestra, esta imagen real es a continuación ampliada mediante las lentes del ocular dando lugar a una imagen virtual de tamaño superior a la muestra original.

 

 

Imagen microscopio

 

 

Para focalizar el haz de luz hacia la muestra, tenemos el foco de luz y un condensador, una vez la luz ha atravesado la muestra, las lentes desvían la luz de forma correcta para generar la imagen aumentada.

 
Los microscopios compuestos se utilizan para estudiar especímenes delgados, puesto que su profundidad de campo es muy limitada. Por lo general, se utilizan para examinar cultivos, preparaciones trituradas o una lámina muy fina del material que sea. Depende de la luz que atraviese la muestra desde abajo, son necesarias técnicas para aumentar el contraste y la imagen.

Imagen microscopio 2

microscopiocompuesto

 
El microscopio es un instrumento de óptica, donde intervienen algunos fenómenos físicos relacionados con la luz:

 
a) Reflexión: es el fenómeno por el cual un rayo de luz que choca contra una superficie lisa es rechazado en el mismo plano. Si el rayo choca perpendicularmente a la superficie será rechazado en la misma dirección en que vino: este rayo será normal, cuando el rayo incide fuera de lo normal, lo hace en un ángulo con respecto a la superficie, se produce un ángulo de incidencia (i) y es reflejado este ángulo en otro ángulo llamado ángulo de reflexión igual al de incidencia i=r.

 

 

b) Refracción: es el fenómeno por el cual un rayo de luz que atraviesa oblicuamente un cuerpo transparente de distinta densidad, sufre un cambio de dirección en su recorrido, tanto a su entrada como a la salida. Si llega perpendicularmente a la superficie no se refracta, es considerado normal (N), sigue la misma dirección de origen a través del medio transparente.

 

 

La refracción de un rayo está relacionado con las diferentes densidades de los medios, así para dos medios de distintas densidades que tiene que atravesar: el índice de refracción es: n= seno i / seno r

n = 1 para el aire, n= 1.33 para el agua, n= 1.51 para el aceite de inmersión, n= 1.52 para el vidrio

 

 

c) Apertura numérica (AN): capacidad de la lente objetivo de utilizar más o menos rayos luminosos para formar la imagen. Se encuentra en la moldura de los lentes objetivos.

 

 

d) Poder y limite de resolución (PR): es la capacidad del instrumento para producir imágenes distintas de puntos situados muy cerca uno de otro en el objeto. Depende de la longitud de onda , de la luz utilizada y de la apertura numérica (AN) del objetivo utilizado.

LR= 0,61*Long. Onda/ AN

Con luz visible Longitud de onda es = 0.5 micrometros
El medio óptico líquido que rellena el espacio entre el objeto y el objetivo se le denomina liquido de inmersión. El índice de refracción es el próximo al del vidrio ( se utiliza agua, glicerina, aceites de cedro y de enebro, monobromonaftalina, entre otros).
Los mejores objetivos son aquellos que están corregidos para las aberraciones.

 

Las aberraciones son alteraciones ópticas en la formación de la imagen debidas a las propias lentes del objetivo:

 
a) Aberraciones geométricas (efecto Keystone): ocurre que los rayos que inciden periféricamente en la lente son los que se refractan más que aquellos que inciden más cerca del centro de la lente. Para evitar las aberraciones geométricas se construyen los llamados objetivos planos o planáticos.

 

b) Aberraciones cromáticas: los objetivos que están corregidos para las aberraciones cromáticas se denominan acromáticos (rojo y azul), semiaprocromáticos (rojo y el azul con mayor apertura numérica) y los apocromáticos ( corregidos para el rojo, el azul y el verde).

Aumentos: para determinar la magnitud de una imagen, debe multiplicarse el aumento de la lente ocular por el aumento de la lente objetivo, inscritos en la moldura

Ocular 10x Objetivo 10x…………………Aumento 100x

 

 

Tipos de microscopio óptico:
Microscopio compuesto: tipo elemental, se utilizan dos o más lentes para obtener la imagen aumentada.
Microscopio monocular: sólo tiene un ocular y por lo tanto permite observar la muestra solo con un ojo.
Microscopio binocular: incluye dos oculares, para utilizar los dos ojos para examinar la muestra. La imagen proveniente del objetivo se divide en dos mediante un primas óptico.
Microscopio trinocular: tiene los dos oculares para observar la muestra con los dos ojos e incluye un ocular adicional donde se puede conectar una cámara para capturar imágenes de las observaciones.
Microscopio digital: incluye una cámara en lugar del ocular, permite capturar digitalmente la imagen de la muestra, se visualiza la imagen en tiempo real en la pantalla o se puede transmitir a un ordenador mediante conexión USB.
Microscopio USB: microscopio digital muy sencillo, para observar objetos cotidianos.
Microscopio invertido: la posición de la fuente de la luz y el objetivo es la opuesta al microscopio convencional. Permite observar los elementos del fondo de un recipiente: para observar células vivas o tejidos, ya que deben estar hidratados.
Microscopio estereoscópico: microscopio binocular con diferente imagen en cada ocular, produce un efecto de estar viendo una imagen en tres dimensiones.

 

Bibliografía:
Wikipedia
Ivan Rebollo, “Óptica del microscopio óptico”, UCLA
Hecht, Eugene, “Óptica”, Ed. Pearson Educación, 2016
Werner Nachtigall, “Microscopía”, Ed. Omega, 1997

Peter Baldry, “ La batalla contra las bacterias”, Ed. Reverté,1981

 

Links relacionados:
Tecnología óptica, Zeiss
https://www.zeiss.es/corporate/home.html

• Educación en microscopía óptica e imagen digital, Zeiss
http://zeiss-campus.magnet.fsu.edu/

Sección Universitaria de microscopía, Universidad de Murcia
http://www.um.es/web/sai/contenido/servicios/microscopia

Unidad de microscopía, Universidad Autónoma de Madrid
https://uam.es/UAM/SIdIUnidadMicroscopia/1242668321277.htm?idenlace=1242669340235

Optical Manipulation and Micromechanics, University of Cambridge
Optical Manipulation and Micromechanics

Lic. José Manuel Gómez: uso del microscopio óptico

 

 

 

 

 

El proceso Histológico

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Proceso histológico

En 1883, J. Jacobson propuso el uso de ácido crómico para tratar las piezas que iban a ser observadas, para endurecerlas y observarlas por el microscopio, lo que favoreció los estudios en histología. Esta técnica fue considerada la primera fijación histológica.
F. Blum en 1893, se dio cuenta de la capacidad del formaldehido para preservar los tejidos. La parafina se usó por primera vez por Klebs, como soporte de la pieza durante el cote. Las coloraciones se fueron descubriendo lentamente por muchos científicos, entre ellos Fellice Fontanal, Ramón y Cajal y Weissman.
El Proceso Histológico es una serie de métodos y técnicas utilizados para poder estudiar las características morfológicas y moleculares de los tejidos:

Tecnicas histológicas
1. Obtención del tejido: biopsia animal
2. Fijación: para evitar procesos degradativos de las estructuras tisulares (acción de enzimas intracelulares-autodigestión- y putrefacción por acción bacteriana).
Fijar un tejido: es preservar sus características morfológicas y moleculares lo más parecidas posibles a las que poseía en su estado vivo.
Tenemos que tener en cuenta antes de su uso:
Velocidad de penetración
Velocidad de fijación
Endurecimiento
Ósmosis y pH. Lo más parecido posible a la del tejido
Efecto mordiente
Artefactos introducidos durante la fijación
Métodos físicos: congelación
Métodos químicos:
a) Inmersión: las piezas del tejido se sumergen en una solución fijadora
b) Perfusión: la solución fijadora se introduce a través del sistema circulatorio por donde accede a todas las células del tejido por la red de capilares
Simples: etanol, metanol, acetona, acido acético, cloruro o sulfato de cinc, ácido picrico, formaldehido, glutaraldehido, tetróxido de osmio
Mezclas: líquido de Bauin, solución de Clarke, mezclas con formaldehido, gluraldehido-tetróxido de osmio.
3. Inclusión: hacer secciones de los tejidos que se han de estudiar, pueden ir desde nanómetros hasta centenares de micras.
Microtomo para parafina: 5-20 micrómetros
Microtomo manual: 100 micrómetros
Vibratomo: 30-100 micrómetros
Microtomo de congelación: 30-100 micrómetros
Criostato: 10- 40 micrómetros
Ultramicrotomo: 0,5 – 1 micrómetros
Ultracriotomo: nanómetros

4. Tinción: los tejidos animales en general son incoloros excepto algunos como la melanina de la epidermis o la hemoglobina de la sangre.

Cuando se inventaron los primeros microscopios hubo que descubrir como teñir los tejidos para estudiar las características morfológicas. Se observó que algunos pigmentos como el carmín o la eosina, disueltos en agua, se unían a los tejidos.
El desarrollo de la industria textil en el siglo XIX y la necesidad de colorear las telas provocó un gran desarrollo de tintes y pigmentos.
Con la biología molecular se han desarrollado técnicas para observa elementos celulares: usando anticuerpos, inmunocitoquímicas, sondas de ADN y ARN, hibridaciones “in situ”, diseño de animales transgénicos (células que expresan un gen) y GFP (fluorescencia de la proteína verde).

a) Tinciones generales: sustancias coloreadas que se unen a componentes celulares por afinidad electro-química.
b) Histoquímica: implica modificación química de moléculas tisulares para ponerlas de manifiesto con colorantes.
c) Lectinas: dominios de proteínas que reconocen glúcidos que forman parte de polisacáridos (para determinar glúcidos en glicoproteínas de las células o de la matriz extracelular).
d) Inmunocitoquímica: especificidad de la unión de anticuerpos a los antígenos contra los que se produjeron.
e) Hibridación: técnicas basadas en la unión complementaria de las bases de los ácidos nucleicos (adenina-timina, o con el uracilo; guanina-citosina).

Una tinción o coloración es una técnica auxiliar utilizada en microscopía para mejorar el contraste en la imagen vista al microscopio.
Los diferentes colorantes pueden ser utilizados para aumentar la definición y examinar:
Grandes cortes de tejido ( resaltando por ejemplo fibras musculares o tejido conectivo)
Poblaciones celulares ( por ejemplo células sanguíneas)
Organelas en las células individuales.

Una tinción in vivo “tinción vital” es el proceso de teñir tejidos vivos. Se puede estudiar su ubicación y morfología mientras están desempeñando su función. Donde aparece un determinado producto químico o donde se lleva a cabo una determinada reacción química dentro de las células o tejidos.
Una tinción in vitro “supravital” involucra el coloreo de células o estructuras que han sido removidas de su contexto biológico. Una “contratinción” es una tinción que consigue que las células o estructuras sean más visibles cuando no se consigue que sean totalmente visibles con la tinción principal.
Métodos de tinción in vitro:
a) Preparación:
Fijación: es una modificación de las propiedades fisicoquímicas e las proteínas que forman una célula o tejido y que tiene por afinidad preservar las formas de las células o tejidos tanto como sea posible. Entre los fijadores químicos más comunes se encuentran: el formaldehido, etanol, metanol, y el ácido pícrico. Pequeños bloques de tejido pueden ser embebidos en parafina o algún polímero, proceso conocido como inclusión, para incrementar su resistencia y estabilidad, y para hacer más fácil cortarlos en rodajas extremadamente delgadas. Permeabilización: este paso implica el tratamiento de las células con un surfactante, tiene como finalidad disolver la membrana celular para permitir que las grandes moléculas de colorante puedan acceder a las estructuras del interior de las células. Montaje: frecuentemente implica adherir los cortes histológicos a un portaobjetos de vidrio para su observación al microscopio o análisis. Para piezas de tejidos de mayor tamaño, se utiliza un micrótomo que corta la muestra en rodajas sumamente delgadas.
b) Tinción adecuada:
Muchos tintes requieren el uso de mordiente: un compuesto químico que reacciona con el colorante para formar un precipitado coloreado insoluble. Los colorantes han de estar certificados, es decir evaluados por un organismo independiente, la Biological Stain Commission, los estándares son publicados detalladamente en la revista Biotechnic&Histochemistry.
Tinción directa: cuando el colorante interacciona directamente con el sustrato, sin otro tratamiento previo.
Tinción indirecta: las tinciones que hacen uso de un mordiente, un mordiente habitual es el ácido tánico.
Tinción negativa: un método sencillo para bacterias, aplicando directamente sobre la muestra en el portaobjetivos una gota de nigrosina o tinta china y cubriendo luego la muestra humedecida con un cubreobjetivos.
Colorantes histológicos más comunes
La mayoría de los colorantes son compuestos orgánicos que tiene alguna afinidad específica por los materiales celulares:
Cationes: se combinan con intensidad con los constituyentes celulares cargados negativamente (ácidos nucléicos y polisacáridos ácidos), como azul de metileno, el cristal violeta y la safranina.
Aniones: se combinan con intensidad con los constituyentes celulares cargados positivamente (proteínas), como eosina, la fucsina ácida y el rojo Congo.
Sustancias liposolubles: se combinan con los materiales lipídicos de la célula (gotícolas o depósitos de grasa), como negro Sudán.
Un procedimiento simple de tinción es el “azul de metileno”, es un buen colorante que actúa sobre todas las células bacterianas rápidamente y que no produce un color tan intenso que oscurezca los detalles celulares.

Colorantes en microscopía óptica:
azul brillante de Coomassie: tiñe todas las proteínas con un fuerte color azul
azul de metileno: hace visibles núcleos de células animales, extendidos de sangre
azul de Nilo: tiñe los núcleos de color azul
Bismarck bown: tiñe de color amarillo las mucinas ácidas
Bromuro de etidio: se intercala en el ADN, tiñe con rojo naranja fluorescente
Carmín: tiñe de color rojo el glicógeno
Cristal violeta: tiñe las paredes celulares de color púrpura
DAPI: tiñe el núcleo, fosforescente
Eosina: tiñe rosado membrana y material del citoplasma
Fucsina ácida: para teñir colágeno, músculo liso o mitocondrias
Hematoxilina: tiñe el núcleo, de color azul violeta o negro, se suele usar con eosina
Hoechst: se une al ADN, emite luz azul cuando recibe luz ultravioleta
Lugo: tiñe el almidón, es yodo da color negro cuando hay almidón sobre todo plantas
Naranja de acridina: colorante fluorescente para ácidos nucleídos ADN y el ARN
Plata: tiñe proteínas y ADN
Rodamina: tinción fluorescente para proteínas
Rojo neutro: colorea de rojo a la substancia de Nissl
Rojo de Nilo: oxazona del azul Nilo, colorea de rojo glóbulos lipídicos
Safranina: tiñe el núcleo, también colorea el colágeno de amarillo
Sudan: destaca sustancias “sudanófilas (lipídicas)” como grasas fecales
Tetróxido de osmio: tiñe lípidos, color marrón o negro
Verde de metilo: tiñe cromatina de las células
Verde malaquita: “coloración de Giménez” en bacterias, también colorea endosporas

Colorantes en microscopía electrónica:
Ácido fosfotúnstico: tiñe virus, nervios y polisacáridos
Tetróxido de osmio: tiñe lípidos
Tetróxido de rutenio: colorea materiales resistentes al anterior como polietileno

 

Bibliografía:
Kiernan, J. A., “Histological and Histochemical Methods, theroy and practice”, Bloxham, UK”, 2008
Penney, D. P.; Powers, J.M.; Frank, M.; Churukian, C.; “Analysis and testing of Biological Stains- Biological Stain Commission Proceedures” Biotechnic &Histochemistry, 2002
Horobin, R.W.; Kiernan, J.A; “Conn´s Biological Stains. Hanbook of Dyes Stains and Fluorochromes for Use in Biology and Medicine”. Oxford: BIOS, 2002
Andoni J. Duarte; “Historia de la Histología”, Rev. Med. Hondur, 2015

 

Links relacionados:

Atlas de Histología Vegetal y Animal. Universidad de Vigo
https://mmegias.webs.uvigo.es/

Atlas de Histología. Univ. Autónoma de México. UNAM
http://www.facmed.unam.mx/deptos/biocetis/atlas2013A/

Técnicas histológicas. SPTI-IOC/ Fiocruz
https://www.youtube.com/watch?v=HjXNWhewgdU

 

 

 

 

Comienzo de la Histología en España

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Microscope_Zeiss_1879

 

La Histología es la disciplina que estudia todo lo relacionado con los tejidos orgánicos: su estructura microscópica, su desarrollo y sus funciones, se subdivide en:
histología general que se encarga del estudio de los tejidos básicos
la histología de los sistemas que se encarga del estudio de la estructura tisular de los aparatos y sistemas.
La histología tiene tres ramas: la vegetal, animal y humana.
Los histólogos y los técnicos agrupados alrededor del Instituto Cajal en los convulsos años que van entre 1936 y 1943, se vieron inmersos en todos los avatares de la guerra civil y de la inmediata postguerra. La mayoría siguió trabajando, pero la falta de continuidad y la limitación de medios impidieron el tránsito a la histología moderna:
• desarrollo de la histoquímica,
• microscopía electrónica
• la autorradiografía

Algunos histólogos consiguieron publicar en alguna revista extranjera, no llego a interrumpirse la labor investigadora resurgiendo años más tarde.
Después de la muerte de Cajal fue nombrado Director del Instituto Cajal el Dr. Tello Muñoz, que continuó dirigiéndolo durante la Guerra Civil, siendo Subdirector Domingo Sánchez. Siguieron trabajando en sus respectivas investigaciones el mismo Tello, Castro, Martínez Pérez, etc. Se publicó en el año 1937 el tomo XXXI de Trabajos del Laboratorio de Investigaciones Biológicas, de 345 páginas que se sigue publicando en francés. Aparecen publicados 12 trabajos de investigación de de entre otros: Tello, Castro, Puchol, Juan M. Herrera, etc.

Aureliano Maestre de San Juan (Granada, 1828)

Aureliano Maestre de San Juan.jpg

Puede considerarse como el padre de la histología española.
Director del Hospital de Capuchinos de Granada. En 1860 gana la cátedra de anatomía de la Facultad de Medicina de la Universidad de Granada. En 1873 ganó la cátedra de Histología Normal y Patológica. Publica en 1879 el primer “Tratado de histología normal y patológica”.

 

Santiago Ramón y Cajal (Aragón, 1852)

Santiago Ramón y Cajal

 

 
Cursó la carrera de Medicina en Zaragoza. Destinado como médico segundo (teniente), al regimiento de Burgos. En 1874 Santiago marcha a Cuba con grado de capitán. Regresa a España en junio del 1875. A su regreso ocupó la plaza de profesor auxiliar interino de Anatomía en la Facultad de Medicina de Zaragoza, donde conoce a Aureliano Maestre de San Juan, el que influyó en su inclinación por la histología y es por esa fecha que se compra su primer microscopio.
En el año 1877, obtuvo el grado de Doctor en medicina en Madrid y en 1883 fue nombrado profesor de Anatomía Descriptiva en la Universidad de Valencia y fue en esa ciudad que estudió la epidemia de cólera en 1885. Dos años más tarde, en 1887, se trasladó a Barcelona como catedrático de Histología, donde realizó sus trabajos más importantes.
En 1889 descubrió los mecanismos que gobiernan la morfología y los procesos de conexión de las células nerviosas de la sustancia gris del sistema nervioso central.
Fue el primero en aislar las células nerviosas, llamadas células de Cajal, que se encuentran cerca de la superficie del cerebro. En 1892 se instaló en Madrid y fue nombrado director del “Instituto Nacional de Higiene” y de “Investigaciones Biológicas”.
Por su trabajo en el campo de las investigaciones sobre el sistema nervioso, Cajal compartió en 1906 con el citólogo Camilo Golgi, el Premio Nobel de Fisiología y Medicina.
Destacando su tratado fundamental: “Histología del sistema nervioso del hombre y los vertebrados (1905)”. En 1922 fundó en Madrid el Instituto Cajal para el desarrollo de la investigación neurohistológica.
Desde 1880 comenzó a publicar trabajos científicos, los más importantes son:
• “Manual de Histología normal y Técnica micrográfica” (1889)
• “Elementos de Histología, Manual de anatomía patológica general” (1900)
• “Les nouvelles idées sur la fina anatomie des centros nerveux” (1894)
• “El sistema nervioso del hombre y de los vertebrados” (1897-1899)
• “Retine der Wirbelthiere (la retina de los vertebrados)” (1894)
En 1899 da conferencias en Estados Unidos, Alemania, Inglaterra, Francia, e Italia.

En 1932, se inaugura el Instituto Cajal y es nombrado Presidente de Honor de la Sociedad Española de Historia Natural.
Publica junto con Fernando de Castro el libro “Técnica micrográfica del Sistema Nervioso”, reúne todas las técnicas histológicas de Ramón y Cajal. Publica en 1934 “El mundo visto a los ochenta años”.
Fueron discípulos directos y continuadores de la obra de Santiago Ramón y Cajal, Fernando de Castro, Jorge Francisco Tello Muñoz, Domingo Sánchez, Rafael Lorente de Nó.

 

Pío del Río Hortega (Valladolid, 1882)

Pio del Río Ortega
Después de Cajal es la figura más destacada de la Escuela Histológica Española, conocido por su descubrimiento de la microglía, llamada también “células de Hortega”. Destacó en el campo de la Histología, sobre todo en el estudio del sistema nervioso.
Amplió su formación en Londres y París, volviendo a España en 1915 para trabajar en el Laboratorio de Histología Normal y Patología que fundó la Junta.
En 1928 fue nombrado Jefe de la Sección de Investigación del Instituto Nacional del Cáncer, en 1930 fundó los Archivos Españoles de Oncología.
Trabajó con la técnica del tanino y de la plata que había ideado Achúcarro, creando cuatro variantes diferentes. Una de éstas impregnaba de forma selectiva las estructuras internas de las células. Esto le permitió estudiar con detalle la neurona y la neuroglia.

Más tarde ideó el método del carbonato de plata amoniacal para investigar mejor la neuroglia.
Otro campo de sus investigaciones lo constituyó el estudio de los tumores generados en el sistema nervioso.
Marchó después a la Universidad de Oxford junto al neurocirujano Hugh Cairns.
Tras la guerra civil y hasta su muerte se exilió en la Argentina.
Murió en Buenos Aires en 1945.

 

Historia de la Histología
a) Periodo Premicroscópico
Empédocles. Pensaba que el organismo estaba constituido por los cuatro elementos que forman la naturaleza: fuego, agua, tierra y aire.
Hipócrates: afirmaba que el organismo estaba compuesto por los 4 humores del organismo: humor negro, amarillo, sangre y bilis.
Aristóteles: pensaba que el organismo se organizaba en moiras.
Teófilo de Bordeaux: introduce el concepto de tejido en el siglo XV.
En 1830, se logra distinguir el núcleo celular.
En 1838, se introduce el concepto de teoría celular por Scheleiden y Schwann.

 

b) Periodo microscópico
Las primeras investigaciones histológicas fueron posibles a partir del año 1600, cuando se incorporó el microscopio a los estudios anatómicos. Marcello Malpighi es el fundador de la histología.
1665 se descubre la existencia de unidades pequeñas dentro de los tejidos y reciben la de nominación de células.
1830, se logra distinguir el núcleo celular.
1838, se introduce el concepto de teoría celular por Scheleiden y Schwann.
1845, Henle traslada el concepto de la unidad viva a la histología (Célula).
1853, Rudolf Virchow patólogo alemán, introduce la patología celular.
1839 Virchow introduce el concepto de que toda célula se origina de otra.
1863 Waldeyer descubre el uso de hematoxilina para teñir los tejidos.
1863 Klebs descubre el método de la inclusión en parafina.

 

El desarrollo tecnológico permite un avance en la histología: microscopia electrónica, la inmunohistoquímica, y la hibridación in situ.
En 1906 se otorga el Premio Nobel de Fisiología y Medicina a Camillo Golgi y Santiago Ramón y Cajal, por sus interpretaciones de la estructura neuronal del cerebro, Cajal ganó el premio por su teoría y Golgi por su técnica de tinción.
En 1907 Harrison descubre el método de cultivo de tejidos.
En 1932 primer microscopio eléctrico.
Siglo XXI la Histología molecular y 4 tejidos como clasificación: epitelial, nervioso, muscular y conectivo.

Bibliografía:
Rafael González Santander, “La escuela histológica española”, Universidad de Alcalá de Henares, 2001
José María López Piñero, “Santiago Ramón y Cajal”, Universitat de València, 2006
Wikipedia
Links relacionados:

Sociedad Española de Histología e Ingeniería Tisular
http://www.ehu.eus/seh/

Histología Universidad de Granada
http://histologia.ugr.es/departamento/

Empresas de Histología en España
http://empresite.eleconomista.es/Actividad/HISTOLOGIA/

RTVE- Ramón y Cajal
http://www.rtve.es/alacarta/videos/ramon-y-cajal-historia-de-una-voluntad/