Las enfermedades raras o huérfanas

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Las enfermedades raras, tradicionalmente huérfanas, han pasado a tener una gran importancia en la última década. Incluidas las de origen genético, son aquellas enfermedades que afectan a un pequeño número absoluto de personas o a una proporción reducida de la población. Son crónicas y con frecuencia progresivas, degenerativas, presentándose con elevada morbilidad y mortalidad. Conllevan una gran cantidad de síntomas que afectan a distintas capacidades, así los síntomas son en el plano físico, sensorial, mental y de comportamiento, los síntomas pueden afectar a cada persona de manera diferente. Una enfermedad para ser considerada rara no debe afectar a más de 24.000 personas.

 

  

 

Las enfermedades raras son graves y bastante limitantes, uno de cada tres afectados pierde la autonomía personal, una carga para los familiares de los pacientes.

 

  

 

Dos de cada tres enfermedades raras se manifiestan antes de que el niño cumpla dos años. Suelen aparecer durante la primera infancia. Entre el 50 y el 75% afectan a la infancia y un 30% de los pacientes mueren antes de los 5 años. El retraso en el diagnóstico, de 5 a 7 años de promedio, los tratamientos inexistentes o inadecuados, dificultades sociales por el empobrecimiento económico y la discriminación global, hacen que la solución tenga que ser integral.

 

  

 

Afectan a una proporción muy pequeña de la población (1 de cada 2.000 personas en Europa), en la actualidad hay descritas más de 6.000 enfermedades raras, con una repercusión global importante, entre un 6 y 8% de la población,

 

·         en todo el mundo 300 millones de personas

 

·         en Europa entre 27 y 36 millones de personas

 

·         en EEUU unos 30 millones de personas

 

·          en España más de 3 millones

 

 

 

En España hay 50 enfermedades raras que afectan únicamente a algunos miles de personas, unas 500 de ellas sólo en varios centenares de personas y el resto hasta llegar a las 7.000 enfermedades afectarían sólo a decenas de personas. 

 

 

 

La enfermedad rara más frecuente en España es el síndrome de aceite tóxico, afecta a casi 15.000 personas, su origen a principios de los 80, con la intoxicación masiva por la ingesta de aceite de colza desnaturalizado.

 

  

 

Muchas de las enfermedades raras son de carácter hereditario, conocer qué genes están implicados en una enfermedad rara permite, poder llevar a cabo un diagnóstico temprano y plantear posibles tratamientos para la enfermedad. El desarrollo de técnicas de secuenciación del genoma humano y analizar la parte codificante del mismo (exoma), ha ampliado la posibilidad de identificar mutaciones y sus genes.

 

  

 

El diagnóstico de las enfermedades raras se suele producir con un retraso medio de cinco años. Es importante estudiar la historia familiar para conocer el patrón de herencia y saber las posibilidades de riesgo. La asesoría genética es importante en estas personas con altas posibilidades: “diagnósticos presintomáticos”, que se pueden realizar en las unidades genéticas de los hospitales, derivados de atención primaria.

 

 

 

 La definición de medicamento huérfano cambia según los estamentos. El Reglamento (CE) 141/2000 del Parlamento Europeo y del Consejo de la Unión Europea(UE), de 16 de diciembre de 1999, lo define: “una medicina a) para tratar una enfermedad que amenaza la ida del paciente o la debilita de forma crónica, b) que no afecta a más de 5 personas por 10.000 o para la cual se espera un bajo retorno de inversión si no se ofrece un incentivo adicional y c) para el cual se carece de tratamiento alternativo o el nuevo medicamento brinda beneficios adicionales a los pacientes comparado con los tratamientos disponibles “. La autorización de comercialización corre a cargo, del Comíté para Productos Medicinales Huérfanos y del Comité para Productos Medicinales Humanos.  Desde 2005, los medicamentos huérfanos sólo pueden obtener la autorización de comercialización mediante un procedimiento centralizado en la EMEA. Se sabe poco de la fisiopatología de estas enfermedades y es difícil reclutar a suficientes pacientes para realizar ensayos clínicos. La EMEA (European Medicines Agency) ha autorizado la comercialización de 47 medicamentos huérfanos y entorno a 1.000 se encuentran en  fase de investigación.

 

  

 

En España, algunos centros, como:

 

  • el Instituto de Salud Carlos III y el CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) llevan a cabo estudios sobre enfermedades raras

 

  •   el CIBERER (Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras), coordina a los grupos de investigación que trabajan en estas patologías desde diferentes comunidades autónomas 

 

  • ORPHANET es el portal de información de referencia de enfermedades raras y medicamentos huérfanos (inventario, listado de medicamentos, directorio de centros expertos, laboratorios clínicos, proyectos, ensayos clínicos, plataformas tecnológicas y asociaciones de pacientes). 

 

  • SEAGen es la Sociedad Española de Asesoramiento Genético, proporciona formación continua al profesional médico.

 

 

 

 El informe de la Comisión Nacional de Enfermedades Raras del gobierno de EEUU en 1989 fue el que por primera vez llamó la atención pública. El Consejo de Europa, (2009/C151/02) señaló 7 recomendaciones cuyas líneas de acción se dirigen a la mejora de su reconocimiento y visibilidad, al apoyo de planes nacionales de Estados Miembros y al fortalecimiento de la cooperación y coordinación. En España la Estrategia en Enfermedades Raras del Sistema Nacional de Salud presenta 7 grandes líneas de actuación (indicadores de salud, prevención, detección precoz, atención socio-sanitaria, terapias, investigación e información).

 

  

 

El 29 de febrero se celebra el día Mundial de las Enfermedades Raras.

 

  

 

Bibliografía:

 

 

 

·         OMS, Boletín informativo

 

Volumen 90, nº 6, junio 2012

 

 

 ·         Jules J. Berman; “Enfermedades raras y medicamentos huérfanos: Claves para comprender y tratar las enfermedades comunesEd. Elsevier,2015

 

 

 

 Links relacionados: 

 

 

 

·         ministerio de sanidad: enfermedades raras

 

https://www.msssi.gob.es/ciudadanos/asocEnfermosYFamiliares/enfermedadesRaras.htm

 

 

·               feder

 

      fEDERACION ESPAÑOLA DE ENFERMEDADES RARAS

 

https://enfermedades-raras.org/index.php/ayudanos/hazte-socio-colaborador?gclid=EAIaIQobChMIov-n_q6s2QIVz7ftCh3KpQyYEAAYASAAEgK5bfD_BwE

 

 

 

·         FEDERACIÓN ESPAÑOLA ENFERMEDADES METABÓLICAS HEREDITARIAS

 

https://metabolicos.es/

 

 

 

·         ORPHANET

 

PORTAL DE ENFERMEDADES RARAS

 

http://www.orpha.net/consor4.01/www/cgi-bin/?lng=ES

 

 

 

     ·         oms enfermedades raras

 

http://www.who.int/bulletin/volumes/90/6/12-020612/es/

 

 

 

    ·         EURODIRS

 

ORGANIZACIÓNes europeas de Enfermedades raras

 

https://www.eurordis.org/es/content/federaciones-de-enfermedades-raras

 

 

 

·         Lista de enfermedades raras

 

https://www.hon.ch/HONselect/RareDiseases/index_sp.html

 

 

     ·         ema

 

medicamentos de enfermedades raras

 

https://www.eupati.eu/es/registro/comites-de-la-ema-comite-de-medicamentos-huerfanos-comp/

 

  

 

·         CIBERER

 

centro de investigación biomédica en red, enfermedades raras

 

http://www.ciberer.es/noticias/el-ciberer-coorganiza-un-simposio-internacional-sobre-aplicaciones-de-la-edicion-genetica-en-enfermedades-raras

 

  

 

·         INSTITUTO GENÉTICA Y GENÓMICA FUNDACIÓN JIMENEZ DÍAZ

 

https://www.fjd.es/iis_fjd/es/areas-grupos-investigacion/genetica-genomica

 

 

 

 

 

·         seagen

 

sociedad española de asesoramiento genético

 

http://seagen.org/

 

   

 

·         IMEGEN TEST GENÉTICOS

 

https://www.imegen.es/

 

 

 

·         GENYCA LABORATORIO DE ENFERMEDADES RARAS

 

http://www.genyca.es/analisis-geneticos/enfermedades-raras/

 

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Diagnóstico enfermedad autoinmunitaria: Anticuerpos Antinucleares

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El sistema inmunitario produce una gran cantidad de proteínas llamadas anticuerpos, los anticuerpos son formados por glóbulos blancos (leucocitos). Estos anticuerpos son los que reconocen y luchan contra los organismos infecciones que hay en el cuerpo. Pero a veces identifican proteínas normales como “extrañas”: autoanticuerpos y se inicia “la cascada de la inflamación” y el cuerpo se ataca a sí mismo.
Los anticuerpos antinucleares o ANA (antinuclear antibodies) que actúan contra el contenido del núcleo celular, una presencia alta indica procesos de enfermedades autoinmunes.
El test de ANA (son pruebas analíticas de sangre), mide el patrón y la cantidad de autoanticuerpos, resultando positivo cuando los títulos se encuentran aumentados en comparación con la población normal. Un resultado positivo no indica la presencia de una enfermedad autoimunitaria o la necesidad de someterse a tratamiento.
Los ANA indican al cuerpo que se pueden producir enfermedades autoinmunitarias como lupus, esclerodermia, síndrome de Sjögren, polimiositis/dermatomiositis y en la artritis reumatoide juvenil.
Productos del metabolismo del ácido araquidónico: prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos son vasoactivos y mediadores antiinflamatorios, muy interesantes como blanco de medicamentos que tienen efecto terapéutico.
El estudio de los anticuerpos antinucleares (ANA) comenzó con los estudios por Hargraves en 1948 del lupus eritomatoso sistémico (LES), en las célula LE de la médula ósea. En 1959, Holman demostró que ese fenómeno se debía a la acción de anticuerpos que reconocen antígenos nucleares.

 

Actualmente la medición de los ANA a nivel sanguíneo se realiza por:
• Inmunofluorescencia indirecta IFI: determina patrones de tinción asociados a diferentes enfermedades. En la muestra de sangre del paciente se identifican los anticuerpos circulantes y se marcan con un colorante fluorescente cada uno de los anticuerpos, luego se mezcla esta sangre en un recipiente con un cultivo de células humanas (Hep2). Si hay anticuerpos contra las estructuras de la célula humana, estos se fijan a ellas, haciéndolas fluorescentes. Los resultados se repiten después de varias diluciones de la sangre hasta que desaparece la fluorescencia, si permanecen brillando tras 1/40 diluciones (resultado 1/40 o 1:40). Valores mayores o iguales a 1/320 indican enfermedad autoinmune en más del 97% de los casos.

 

• ELISA: menos sensible, pero es de bajo costo y fácil de llevar a cabo. Se emplean como sustratos las líneas celulares: HEp-2 y HeLa, siendo la primera la más utilizada.
• EIT (Western blot): está más enfocado a la investigación debido al coste y la complejidad técnica.

 

 

Microinmunoensayos enzimáticos y técnicas luminométricas de detección múltiples: se detectan múltiples antígenos en un solo ensayo.

 

 

Enfermedades relacionadas:
El título de referencia para los ANA es de 1:40 para adultos y 1:20 para niños. Títulos mayores son indicativos de una enfermedad autoinmune. Luego de la detección de un título alto de ANAs en el suero de un paciente (por ejemplo 1:160), se determinan cuales son los subtipos implicados, por lo general se realiza en las células de la línea HEp-2:
Anti-ENA (Antígenos nucleares extraíbles)
• Anti-Ro (SS-A): antígeno diana RNPs
• Anti-La (SS-B): antígeno diana RNPs
• Anti- Sm (antígeno Smith): antígeno diana proteína central de las riboproteinas nucleares pequeñas (snRNPs)
• Anti-Nrnp (Riboproteína nuclear)
• Anti Scl-70: antígeno diana topoisomerasa tipo I
• Anti-Jo-1: antígeno diana Histidina-ARNt ligasa
Anti-gp-210 (glicoproteína de poro nuclear gp-210): antígeno diana topoisomerasa tipo I
Anti-p62 (Nucleoproteína 62)
Anti-dsDNA (ADN doble cadena): antígeno ADN doble cadena
Anticuerpos anticentrómeros: antígeno proteínas centroméricas
Los ANAs sugieren la presencia de un lupus eritomatoso sistémico (en más del 90% de los pacientes diagnosticados),

 

aunque también pueden aparecer otras patologías autoinmunes reumatológicas:
• Enfermedad mixta del tejido conectivo (90% de los casos)
• Síndrome de Sjögren (60%)
• Artritis reumatoie
• Esclerodermia
• Polimiositis
• Dermatomiositis (30%)
Otras no reumatológicas:
• Hepatitis autoinmune
• Enfermedad de Addison
• Púrpura trombocitopénic idiopática (PTI)
• Enfermedad de Hashimoto
• Anemia hemolítica autoinmune
• Esclerosis múltiple
• Diabetes mellitus tipo I

 

Bibliografía:

 

• Javier Cabiedes; Carlos A. Núñez-Álvarez
“Anticuerpos antinucleares”, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán. México. 2009

 

• Julio José Ordovas Belio
“El anticuerpo”Ed. Anagrama.2014

 

• Timothy M.Cox; John Sinclair
“Molecular Biology in Medicine”Ed. Blackwell Science.1997

 

 

Links relacionados:

Sociedad Española de Bioquímica Clínica y Patología Molecular
http://www.seqc.es/

 

Reumatología Clínica: anticuerpos antinucleares
http://www.reumatologiaclinica.org/es/anticuerpos-antinucleares/articulo/S1699258X09002435/

 

• Jano: interpretación de las pruebas inmunológicas en atención primaria
http://www.jano.es/ficheros/sumarios/1/0/1754/29/00290033_LR.pdf

 

 

Ejercicio físico y salud mental

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ejercicio

El ejercicio físico provoca en los sujetos efectos beneficiosos desde el punto de vista fisiológico, psicológico y social. El ejercicio ha demostrado ser un método excelente de protección frente a enfermedades neurodegenerativas.

El Homo sapiens de la era Paleolítica necesitaba un nivel alto de actividad física a lo largo del día para su supervivencia (49 kcal/kg/día): correr, cazar, trepar y construcción de refugios.

Nuestra sociedad actual ha llegado a un grado de sedentarismo, con la perdida de esa actividad física para la que estaba diseñado. Mientras que los hábitos han cambiado la fisiología sigue siendo la misma. Realizar ejercicio físico moderado es beneficioso para mantener el cerebro sano y prevenir enfermedades neurodegenerativas.

El ejercicio estimula al cerebro de dos formas principales:

  • Mantiene un aporte adecuado de nutrientes interviniendo en la homeostasis de la glucosa, del oxígeno y en los procesos de vascularización cerebral

 

  • Optimiza la eficacia funcional de las neuronas interviniendo en procesos de excitabilidad neuronal y de plasticidad sináptica

 

La actividad físico-deportiva está vinculada a la satisfacción con la vida, medido por el “autoconcepto físico”, autopercepción física: a mayor práctica de actividad físico deportiva, mejor autoconcepto y mejores niveles de satisfacción. Obteniéndose valoraciones más positivas en aquellos que llevan más tiempo realizando este tipo de actividad, crear hábitos de vida activos aumenta el bienestar psicológico en las personas (mejora de la percepción de salud, la habilidad y apariencia física).

“Estilos de vida sedentarios se convierten en la norma en todo el mundo y las tasas de crecimiento de la depresión, estos resultados subrayan que incluso pequeños cambios en el estilo de vida pueden cosechar beneficios significativos para la salud mental”, añade Samuel B. Harvey et al. en The American Journal of Psychiatry, (Octubre, 2017), profesor de la Universidad de Nueva Gales del Sur y autor principal del trabajo, después de analizar los datos relacionados con la práctica de ejercicio físico así como los síntomas de depresión y de ansiedad de un total de 33.908 adultos noruegos a lo largo de 11 años y recogidos en el estudio de salud del condado de Nord-Trondelag (HUNT), hallaron que las personas que no hacían ningún tipo de ejercicio físico tenían un 44 por ciento más de posibilidades de desarrollar depresión en comparación con los sujetos que realizaban deporte de una a dos horas semanales. Los resultados también confirman que se podían haber prevenido un 12 por ciento de los casos de depresión, practicando al menos una hora de deporte al día. La actividad corporal aporta beneficios para la salud mental a cualquier edad y tanto en hombres como en mujeres.

La profesora Liliam Barrios y Miguel Angel López establecen en el estudio “Aportes del ejercicio físico a la actividad cerebral” (Septiembre, 2011), en Educación Física y Deportes los siguientes efectos beneficiosos:

1. Mejora la condición física al incrementar el VO2 max (un 30% aproximadamente).

2. Retrasa la aparición de fatiga al disminuir el volumen de oxígeno para una determinada carga de trabajo, con lo que hay una mayor independencia funcional.

3. Disminuye y retrasa el declinar fisiológico de la condición física asociado a la edad, aumentando las expectativas de vida activa al prolongar la independencia funcional.

4. Reduce la morbi-mortalidad consecutiva a las modernas enfermedades crónicas, favoreciendo de esta forma, una mayor longevidad.

5. Protección miocárdica por: menor frecuencia cardiaca y consumo de oxígeno, tanto en reposo como a ejercicio submáximo, mayor calidad de la circulación colateral coronaria.

6. Estimula la respuesta inmune, el ejercicio moderado eleva la proteína Hsp72 en la circulación periférica que estimula la respuesta inmune con una mayor resistencia a las infecciones virales de vías respiratorias altas.

7. Controla la ansiedad y la depresión.

8. Aumenta la autoestima.

9. Mejora la cognición y la eficacia del recuerdo.

10. Ocupa el tiempo de ocio y satisface las necesidades lúdicas.

 

Cuando corremos o caminamos rápido llega más oxígeno al cerebro, se forman nuevos vasos sanguíneos y aumentan los niveles de: serotonina, de factores de crecimiento neuronales y de una proteína llamada BDNF (factor neurotrófico derivado del cerebro) que se vierte al torrente sanguíneo y se une a receptores de determinadas células para estimular su supervivencia, crecimiento o diferenciación, que dirige el desarrollo neuronal en el hipocampo. Las personas mayores de 65 años que hacen ejercicio como mínimo tres veces por semana tienen 30-40% menos de probabilidades de padecer demencia y Alzheimer que las que sólo practican algún tipo de actividad física con menos frecuencia.

 

También se sabe que el cerebro de las personas adultas tiene las células madres neuronales en estado “durmiente”, sin dividirse, debido a la acción inhibidora sobre la nuerogénesis de la proteína BMP (proteína morfogenética del hueso), una citoquina que se une a los receptores situados en la membrana de las células madres, se ha visto como con el ejercicio se despiertan regenerándose nuevas neuronas que rejuvenecen el cerebro pudiendo frenar: Alzheimer, Parkinson o Esclerosis Múltiple. Manteniendo un equilibrio entre el ejercicio, el envejecimiento y la formación de nuevas neuronas, en el hipocampo, sitio principal que se deteriora con la edad y donde se asientan la mayoría de las células madre.

El ejercicio activa así una serie de procesos encargados de mantener y proteger a las células nerviosas, lo que se llama sistemas de neuroprotección fisiológica. En 1995 se publicó en la revista Nature un estudio en ratones que demuestra la relación entre el ejercicio físico y el funcionamiento cerebral.

 

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El ambiente incide de forma importante en el desarrollo y mantenimiento de la capacidad de aprendizaje y memoria. Se dice que es un ambiente “enriquecido”. Efectos beneficiosos sobre el cerebro de este ambiente “enriquecido” se deben a que este ambiente siempre incluye realizar una mayor actividad física. El ejercicio estimula la liberación a la sangre de hormona de crecimiento (GH), que es la principal responsable del crecimiento del cuerpo. La GH hace que el hígado produzca el factor de crecimiento IGF-I hace que el músculo crezca en tamaño, es un factor neurotrófico muy potente, cuando se realiza ejercicio, el cerebro acumula más IGF-I producido por el hígado, con efectos protectores del cerebro:

  • Incrementa la actividad de las neuronas
  • Mejora la capacidad del cerebro de recibir información del resto del cuerpo (información propioceptiva)
  • Estimula el flujo de sangre al cerebro
  • Aumenta el consumo de glucosa por las neuronas
  • Protege a las neuronas de todo tipo de alteraciones de funcionamiento y de su muerte.

 

La actividad física y el deporte están vinculados al modelo funcional de los servicios de Salud Mental existentes en un determinado territorio. Se denomina igual “Programa de Deportes” o “Plan de actividades Físicas”:

a) Actividades estructuradas y mantenidas en el tiempo, con distintas modalidades deportivas, realizadas en instalaciones normalizadas, con personal de apoyo social y monitores deportivos, coordinados con los servicios de Salud Mental Comunitarios.

b) Ocasionales prácticas de actividad física (habitualmente vinculado al fútbol) en el contexto de instituciones sanitarias.

 

 

INSPORT es un programa europeo que plantea la promoción de la inclusión social de las personas con discapacidad mediante el uso de la actividad física, especialmente aquellas que presentan problemas de salud mental. Dentro del proyecto participan diferentes entidades a nivel europeo como: Handi Jobs (República Checa), Oxford City Council (Reino Unido), Municipality of Prato (Italia), Feafes (Andalucía-España), entre otros.

 

Bibliografía:

Marta Marquez Rosa; Rene Gonzalez Boto
“Relación entre actividad física y salud mental”
Ed. Diaz de Santos, 2013

Liliam Barrios Herrero; Miguel Angel López
“Aportes del ejercicio físico a la actividad cerebral”
http://www.efdeportes.com/efd160/aportes-del-ejercicio-fisico-a-la-actividad-cerebral.htm
Eduación Física y Deportes. Revista Digital. Buenos Aires. Septiembre-2011

Samuel B. Harvey et al.
“Exercise and the prevention of depression: Results of the HUNT cohort study”
The American Journal of Psychiatry. Octubre-2017

M.Concepción Hernandez Escayola
“Ejercicio y calidad de vida: claves para mantener la salud mental y física” Ed. S.A. EUNSA. Ediciones Universidad de Navarra.2005

William Walter Atkinson
“El poder natural del ejercicio físico y mental”
Ed. Humanitas. 2015

 

Eider Goñi; Guillermo Infante
“Actividad físico-deportiva, autoconcepto físico y satisfacción con la vida”
https://doi.org/10.30552/ejep.v3i2.52

 

Rafael Reigal Garrido; Antonio Videra García; José Luis Parra Flores; Rocio Juárez Ruiz de Meir
“Actividad físico deportiva, autoconcepto físico y binestar psicológico en la adolescencia”
Retos. Nuevas tendencias en Educación Física, Deporte y Recreación. 2012

 

S.A. Neeper; Fernando Gomez-Pinilla; J. Choi & Cotman
“Exercise and brain neurotrophins” Nature, January-1995.

 

Eva Carro Díaz; José L. Trejo Perez; Ignacio Torres Alemán
“Efectos beneficiosos del ejercicio sobre el cerebro”
Ciencia al día. Internacional. Abril-2003.

 

 

Links relacionados:

Proyecto de integración europeo INSPORT
http://feafesandalucia.org/prensa/noticias/proyecto-insport-promoting-social-inclusion-through-sport-el-proxima-martes-13-y-miercoles-13-de-junio-malaga-acoge-el-proyecto-insport-promoting-social-inclusion-through-sport-en-el-instituto-andaluz/

 

Actividad física y prevalencia de patología en la población española
http://munideporte.com/imagenes/documentacion/ficheros/01E9D3AC.pdf

 

Confederación de Salud Mental
https://www.facebook.com/ConfederacionSaludMental/

 

 

 

Chloroplasts: vaccines antibodies

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cloroplasto foto

Plant-made pharmaceuticals (PMPs), is a sub-sector of the biotechnology industry that involves the process of genetically engineering plants so that they can produce certain types of therapeutically important proteins and associated molecules such as peptides and secondary metabolites. The proteins and molecules can then be harvested and used to produce pharmaceuticals.
In recent biotechnological innovative era, chloroplasts have been explored for the expression of foreign proteins, industrially and pharmaceutically important compounds such as antibodies, growth factors, enzymes, hormones, cytokines, and antigens.
Transgenic chloroplasts are ideal bioreactors for production of functional human and animal therapeutic proteins in an environmentally friendly manner. Transgenic plants have been identified as promising expression systems for vaccine production. Complex plants such as tobacco, potato, tomato, and banana can have genes inserted that cause to produce vaccines usable for humans.

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Chloroplasts are organelles, specialized compartments, in pant and algal cells, present in leaves and other green parts that carry out photosynthesis. Chloroplasts have other functions including fatty acid synthesis, much amino acid synthesis, and the immune response in plants.
A chloroplast is a type of organelle known as a plastid, characterized by its two membranes and a high concentration of chlorophyll. Contain their own DNA, which is thought to be inherited from their ancestor- a photosynthetic cyanobacterium that was engulfed by an early eukaryotic cell. Chloroplasts cannot be made by the plant cell and must be inherited by each daughter cell during cell division.

 

 

List o Algal-produced vaccines in Pre-clinical studies:
• Foot-and-mouth disease
• Hepatitis B
• Classical swine fever virus
• White spot syndrome virus
• Staphylococcus aureus
• Malaria
• HPV

 
Algae as an expression system overcomes several challenges other recombinant vectors suffer from:
• Infectious diseases pose an increasing risk to health, especially in developing countries. Vaccines are available to either cure or prevent many of these diseases. Limitations related to these vaccines, mainly the costs. These costs are mainly related to production and purification of the products manufactured from fermenter-based systems. Plastid biotechnology has become an attractive platform to produce biopharmaceuticals in large amounts and cost-effectively. Plastids DNA in mature chloroplasts, a characteristic particularly important for vaccine production in large amounts. Green biofactories an attractive platform for vaccine production. The production of therapeutic proteins, including vaccines, often requires costly purification steps. The elimination of a purification procedure reduces the total cost of a recombination edible vaccine significantly.
• Algae as a plant microorganism is also relatively inexpressive to produce.
• Proteins expressed inside the chloroplast of algae do not undergo glycosylation, a form of posttranslational modification.

 

Transgenic plants offer many advantages:
• Low cost of production
• Storage and transportation
• Heat stability

 

cloroplasto DNA

Chloroplast genetic engineering offers several advantages:
• High levels of transgene expression
• Transgene containment via maternal inheritance
• Multi-gene expression in a single transformation event

 

 

Hyper-expression of vaccine antigens against: cholera, tetanus, anthrax, plague or canine parvovirus in transgenic chloroplasts or non-green plastids, as well as the availability of antibiotic-free selectable markers or the ability to excise selectable marker genes, facilitate oral delivery.
Hyper-expression of several therapeutic proteins: human serum albumin, somatotropin, interferon-gamma, anti-microbial peptide, facilitates efficient and economic purification.

 

 

There are mainly two methods that are used for plastid genome transformation:
• Polyethylene glycol (PEG)-mediated transformation
• Gene gun-mediated transformation
Integration of expression cassette in plastid genome takes place via homologous recombination. Highest expression for a vaccine antigen, which is 72% of TLP, was achieved by using insertion sites trn1 and trnA under the control of psba promoter with 5´ regulatory elements from psbA gene. Normally, revised medium for organogenesis of plants (RMOP) is used, supplemented with appropriate concentration of hormones to promote callogenesis and shooting. Complete transplastomic plants are regenerated under aseptic controlled conditions and acclimatized to green house for further growth.

 

The potential oral delivery of plant-based vaccines, which if possible in reality, will also greatly reduce the costs due to elimination of costly downstream processing. This feature is expected to further reduce costs at production level because more protein will be produced per kilogram weight of plant.

 

This characteristic of plastids to express many coding sequences as single operon can also be utilized to develop bivalent to multivalent vaccines, in which two or more vaccine antigens against different diseases can be co-expressed. Another advantage of using biological adjuvants and their direct coupling is potential safety and efficacy. Use of biological adjuvants will help to eliminate toxic chemical adjuvants such as aluminium hydroxide and aluminium phosphate which commonly cause many adverse side effects such as local irritation and carcinogenesis. Plant-based vaccines have the potential to be used for oral administration. Plants are safe for human consumption as plants are not host for human pathogens and many plant species such as lettuce are consumed in normal diet as raw.

 

 

History of edible algae vaccine:
In 2003: foot-and-mouth disease antigen complexed with the cholera toxin subunit B which delivered the antigen to digestion mucosal surfaces in mice. The vaccine was grown in C. reinhardtii algae.
In 2007: a classical swine fever virus (CSFV) was produced in C. reinhardtii, providing immunity in mice that were subcutaneously administered.

 

In 2012: pre-clinical trials in mice involving an edible algae based malaria vaccine were successful in a limited capacity.

Now the need is to investigate immunogenicity and safety of some prominent vaccine candidates in humans.

 

 

Bibliography:
Production of biopharmaceuticals and vaccines in plants via the chloroplast genome

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17004305
Plastids: The Green Frontiers for Vaccine Production
Mohammad T. Waheed, Hammad Ismail, Johanna Gottschamel, Bushra Mirza, and Andreas
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4646963/
Chloroplast
Frederic P. Muller, Agnes F. Vandome, John ; Lap. Lambert. Academic Publishing; 2010

 

Plant-produced Microbial Vaccines
Alexander V. Karasev; 2009

 

Algae-based oral recombinant vaccines; Frontiers in Microbiology
Elizabeth A. Specht; Stephen P. Mayfield; 2014
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2014.00060/full
• Production of therapeutic proteins in algae, analysis of expression of seven human proteins in the chloroplast of Clamydomonas reinhardtii; Plant Biotechnology Journal,
Rasala, Beth A.; Muto, Machiko; Lee, Philip A.; Jager, Michal; Cardoso, Rosa M.F.; Behnke, Craig A.; Kirk, Peter; Hokanson, Craig A.; Crea, Roberto; Mendez, Michael; Mayfield, Stephen P. 2010
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2918638/

 

 

 

Relation links:

 

• PBVAB 2017 Plant-Based Vaccines Antibodies and Biologics European Comission
http://ec.europa.eu/research/index.cfm?pg=events&eventcode=8FBB0C1C-BE26-4BA0-BB51FE25B34AF9F7

 

• Engineering the Chloroplast Targeted Malarial Vaccine Antigens in Chlamydomonas Starch Granules

http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0015424

 

 

 

Detección de enfermedades: sondas fluorescentes de óxido nítrico

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En el estudio del metabolismo celular, ahora se pueden medir procesos relacionados con el grado de acidez o pH intracelular.

 

Investigadores de la Universitat Jaume I de Castellón (UJI) han diseñado, junto con científicos de la Universidad East Anglia (Reino Unido), una molécula fluorescente que mide el pH intracelular. La molécula emite luz fluorescente de mayor o menor intensidad según el grado de acidez de la muestra. Al tratarse de una pseudoproteína, es compatible con los organismos vivos. Investigación del “Grupo de Fotoquímica y Sensores” junto con el “Grupo de Química Sostenible” de la UJI y responsable de la investigación el catedrático de Química Orgánica Santiago Luis Lafuente.

 

El compuesto desarrollado por los investigadores de la UJI: derivados de TRIARILPIRILIO, permite detectar el óxido nítrico de forma más selectiva y eficiente, de gran utilidad para la industria médica y farmacéutica ya que el óxido nítrico está implicado en diversos procesos de bioquímica celular.

 

En la actualidad se conocen numerosas funciones del NO en los seres vivos, tanto en animales como en plantas. Se ha detectado NO en neuronas, macrófagos, hepatocitos, células de músculo liso, miocitos cardíacos, etc. La variedad de funciones del NO en seres vivos va desde:
• Neurotransmisor
• Sistemas de transducción intra e intercelulares
• Cardiovascular: control de la presión sanguínea
• Contracción del músculo cardíaco
• Movilidad gástrica
• Respiración
• Regulación de la contracción del músculo esquelético
• Regulación de la actividad plaquetaria
• Sistema inmunitario y neurológico: Párkinson o el Alzhéimer
• Agente antimicrobiano y antitumoral
• Procesos cancerígenos

 

Así resulta fundamental para la prevención y tratamiento de numerosas enfermedades, de gran utilidad en la industria médica y farmacéutica.
Cuenta con la ventaja de que:
• Es altamente selectivo, al no reaccionar con otros interferentes típicos que pueden encontrarse en el medio biológico (especialmente con el ácido deshidroascórbico ADHA), que suele ocurrir con muchas de las sondas de óxido nítrico actuales. Puede resultar de gran utilidad en la industria médica y farmacéutica.

 

• Gran versatilidad de síntesis, importante para seleccionar la molécula más apropiada según la fuente de excitación disponible, ya sea láser u otra fuente de luz.

 

• Las moléculas desarrolladas se obtienen mediante un procedimiento sencillo, que permite sintetizar gran cantidad de producto en pocos pasos y de forma económica a partir de productos comercialmente accesibles.

 

Fluorescencia Triarilpirilio

La presencia de óxido nítrico a nivel biológico se detecta actualmente mediante el uso de moléculas denominadas “sondas fluorescentes”, cuyo principal problema es que reaccionan con otros compuestos, dando falsos positivos.
Dichas sondas pertenecen a dos grupos principalmente:
a) Sondas basadas en complejos oganometálicos, las cuales al reaccionar con NO dan lugar a la aparición de fluorescencia.
b) Sondas basadas en un anillo aromático con dos grupos amina en posición orto. Este tipo de sondas reaccionan con NO en medio aeróbico para dar compuestos fluorescentes.

 

En un futuro sería interesante a nivel celular desarrollar nuevos sensores con gran potencial diagnóstico, el sensor de acidez podría llegar a utilizarse como una herramienta para el diagnóstico de cáncer, ya que las células tumorales presentan una mayor acidez que las normales. Sería deseable que la síntesis de la sonda se realizara en pocos pasos y con alto rendimiento mediante un método que permita introducir modificaciones estructurales.

 
El gas sencillo óxido nítrico (NO) es una molécula señalizadora paracrina fundamental en los sistemas nervioso, inmune y circulatorio. Es capaz de difundirse directamente a través de la membrana plasmática de sus células diana. En vez de unirse a un receptor que regule la transcripción, el NO altera la actividad de enzimas diana intracelulares.
El óxido nítrico se sintetiza a partir del aminoácido arginina mediante la enzima nítrico sintasa. Una vez sintetizado, el NO difunde fuera de la célula y puede actuar localmente afectando a células próximas. Su acción se restringe a estos efectos locales ya que el NO es extremadamente inestable, con una vida media de sólo unos pocos segundos. El NO difunde hasta las células vecinas del músculo liso donde reacciona con el hierro unido al centro activo de la enzima guanilato ciclasa. Esto aumenta la actividad enzimática, dando lugar a la síntesis del segundo mensajero GMP cíclico, el cual induce en la relajación de las células musculares y la dilatación de los vasos sanguíneos.

 

Los procedimientos químicos específicos pueden proveer información detallada acerca de la función de las células, los métodos histoquímicos y citoquímicos pueden tener su fundamento en la unión específica de un colorante, en la actividad inherente de un elemento constitutivo de las células. Muchos de estos procedimientos pueden usarse en preparados tanto para la microscopia óptica como para la microscopía electrónica. Los colorantes fluorescentes (fluorocromos) son sustancias químicas que absorben luz de longitudes de onda diferente y luego emiten luz visible de una longitud de onda específica (verde, amarillo, rojo).

 

Bibliografía:

 

• Luis Lafuente, Santiago Vicente; Burguete Azcarate, María Isabel; Altava Benito, Belén; “Introducción a la Química Orgánica”, Ed. Universitat Jaume I, 1997.

 

• Beltran, Alicia; Burguete Azcarate, María Isabel; Abánades, Daniel R; Pérez-Sala, Dolores; Luis Lafuente, Santiago Vicente; Galindo, Francisco;“Turn-on fluorescent probes for nitric oxide sensing based on the ortho-hydroxyamino structure showing no interference with dehydroascorbic acid” Chemical Communications, 2014
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/cc/c3cc49555h#!divAbstract

 

• Michael H. Ross, PhD; Wojciech Pawlina, MD; “Histología”, Ed. Panamericana, 2013.

 

• Geoffrey M. Cooper; Robert E. HausMan; “La Célula”, Ed. Marban, 2016

 

Links relacionados:

• Instituto de Biología Integrativa de Sistemas. Valencia
https://www.uv.es/instituto-biologia-integrativa-sistemas-i2sysbio/es/investigacion/programas-investigacion/programa-biologia-sistemas-aplicada-biologia-sintetica/grupos-investigacion.html

 

• Fotoquímica y Sensores para Aplicaciones Ambientales y Biomédicas. Universitat Jaume I

http://www.uji.es/serveis/ocit/base/grupsinvestigacio/detall/?codi=266&p_idioma=es&antiguedad=10

 

• Fluorescencia Wikipedia

https://es.m.wikipedia.org/wiki/Fluorescencia

 

Un gen un enzima

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gen enzima

A Edward L. Tatum, George W. Beadle y Joshua Lederberg les fue concedido el Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1958 compartido por sus contribuciones al conocimiento del mecanismo genético, trabajos con los mutantes nutricionales de Neurospora crassa y por la formulación de la Hipótesis “un gen-una enzima”: hay una relación entre los genes y las enzimas que gobiernan los pasos metabólicos, de manera que la alteración en un gen produce el bloqueo de un determinado paso metabólico que está controlado por un enzima. Establece el modelo de relación entre el genotipo (los genes) y el fenotipo (rasgos externos).
El desarrollo y funcionamiento de un organismo consiste en un sistema integrado de reacciones químicas controladas por los genes. Estos genes controlan o regulan reacciones específicas al actuar como enzimas: genética fisiológica.

 

 
La primera mitad del siglo XX se desarrollaron las dos disciplinas base de la biología molecular: la genética y bioquímica. Uno de los principales estudios fue realizado por Beadle y Tatum en 1941. Demostraron esta correlación entre los genes y los enzimas a través de las rutas metabólicas que se dan en la síntesis de aminoácidos. Los procesos celulares pueden estudiarse como reacciones químicas.

 

 
Su hipótesis se basa en los estudios de nutrición de mutantes bioquímicos del moho rojo del pan Neurospora crassa, un tipo de molde de pan rojo del phylum Ascomyceta. . Un organismo haploide, con un solo juego de cromosomas, que en un determinado momento de su ciclo vital pasa por un estado diploide, con dos juegos de cromosomas, sufre la meiosis para originar las esporas sexuales. Su genoma completo de siete cromosomas ha sido secuenciado. Estos experimentos fundaron la ciencia llamada “genética bioquímica” convirtiéndose en genética molecular.

 

Ciclo neurospora

neurospora
Los mutantes nutricionales son incapaces de crecer en medios mínimos, mientas que las cepas normales de Neurospora pueden crecer en medios mínimos que contienen sustancias simples como azúcar, algunas sales y ácidos orgánicos, una fuente de nitrógeno (nitrato y tartrato amónicos) y la vitamina biotina. Se han establecido tres capas mutantes:
• Capacidad de sintetizar B6
• Capacidad de sintetizar la mitad de tiazol de la molécula B1
• Para-aminobenzoico no está sintetizado

 

 
Mutaciones provocadas experimentalmente por los rayos X. Las esporas irradiadas se hacían crecer en un medio mínimo. En el que solo crecían las esporas que carecen de alteraciones en las rutas metabólicas:
• las esporas normales (prototrofas)
• las esporas mutantes (auxótrofas) no generan hifas.

 

 
Cada espora se ponía a crecer en un medio completo y se cruzaba por una estirpe normal. El siguiente paso consistía en averiguar el paso metabólico volqueado de cada estirpe mutante. Para ello tomaban esporas individuales (normales y mutantes) descendientes de los cruzamientos y las crecían:
a) primero en medio completo para multiplicarlas
b) replicaban las muestras en medio mínimo (solo crecen las normales), identificando como mutantes las cepas que no crecen en el medio mínimo
c) Las estirpes mutantes se sembraban:
– Medio mínimo
– Medio mínimo suplementado con todas las vitaminas
– Medio completo

Experimento neurospora
De esta manera se identifica si el paso bloqueado pertenecía a alguna ruta de síntesis de aminoácidos o de vitaminas. Si la estirpe mutante solo crecía en el medio completo y en el suplementado con todos los aminoácidos, deducían que el bloqueo se encontraba en alguna ruta de síntesis de aminoácidos. Posteriormente, crecían la cepa mutante en medio mínimo y en medios suplementaos con cada uno de los 20 aminoácidos. Así identificaban el aminoácido que no podían sintetizar y que necesitaban para crecer.

 

 
Supusieron que cada mutante tenía un paso metabólico bloqueado distinto. Supusieron que cuando se suplementa el medio mínimo con un compuesto posterior al punto de bloqueo el mutante puede producir el compuesto final y crecer, mientras que si se suplementa con un compuesto anterior al punto de boqueo no puede crecer.
Cuantos menos mutantes crecen con una sustancia, tanto más hacia el principio de la ruta estará esa sustancia.

 

 

 

Precursor…………arginina 1…….Ornitina……….arginina 2…….Citrulina….arginina 3.….Arginina
El mutante arginina1 debe estar bloqueado en un paso anterior a ornitina, ya que crece con todas las sustancias posteriores (Ornitina, Citrulina y Arginina)
El bloqueo de una reacción o paso de una ruta metabólica, por falta de enzima o fallo en el funcionamiento del enzima que controla ese paso , produce la acumulación en las células del compuesto inmediatamente anterior al paso alterado.

 

 

 

Neurospora crassa es muy útil para el estudio de eventos genéticos que ocurren en meiosis individuales. Los estudios de este tipo, establecieron el fenómeno de la “conversión de genes” cuando ocurre un evento de recombinación molecular cerca de los marcadores genéticos en estudio, los estudios sobre la conversión de genes permitieron conocer los detalles del mecanismo molecular de recombinación. La comprensión de la recombinación es interesante en problemas biológicos, como en la recombinación y reparación recombinatoria en el cáncer (BRCA1) y la función adaptativa de la meiosis.

 

 

George Wells Beadle
Estudio Ciencias en la Universidad de Nebraska, comenzó a trabajar en el Instituto de Tecnología de Caliornia en 1936, fue profesor adjunto de Genética de la Universidad de Harvard y de Stanford. En 1956 presidió la American Association for the Advancement of Science (AAAS). Falleció en 1989.

 

 

Edward Lawrie Tatum
Biólogo y químico estadounidense, estudió Química, Biología y Microbiología en Chicago y Wisconsin, doctorándose en nutrición y metabolismo de las bacterias. A partir de 1957 trabajó de profesor en el Instituto Rockefeller de Nueva York. Falleció en 1975.

 

 

Joshua Lederberg
Medico estadounidense, estudió Medicina en la Universidad de Columbia, en Nueva York. Trabajó como profesor de Genética en la Universidad de Wisconsin-Madison, fue nombrado director del Departamento de Genética de la Universidad de Stanford y director de los laboratorios Kennedy de Biología Molecular. Falleció en 2008.

 

 

Bibliografía:

Beadle GW, Tatum, EL; “Genetic Control of Biochemical Reactions in Neurospora”; Proc. Natl. Acad. Sci USA; 1941
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1078370/pdf/pnas01634-0009.pdf

 

Adriana María Salazar Montes, Ana Soledad Sandoval Rodríguez, Juan Socorro Armendáriz Borunda; “Biología Molecular. Fundamentos y aplicaciones en las ciencias de la salud”, 3ª edición, Ed. Mc. Graw Hill; 2016

 

• Carlos Beas, Daniel Ortuo, Juan Armendáriz; “Biología Molecular. Fundamentos y aplicaciones”, Ed. Mc Graw Hill; 2009.

 

Links relacionados:

 

Fungal Genetics Stock Center
http://www.fgsc.net/

 

Ingeniería molecular de enzimas. IATA
https://www.iata.csic.es/es/colaboracion/capacidades-de-los-grupos-de-id/ingenier%C3%ADa-molecular-de-enzimas

 

 

 

 

 

Neuronas espejo: evolución a la socialización

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Las neuronas espejo” supone comprender nuestra socialización desde nuestro cerebro.
Vilayanur Ramachandran afirma: “El descubrimiento de las neuronas espejo hará por la psicología lo que el ADN por la biología”.

 

Giacomo Rizzolatti afirma: “La especialización funcional del área de Broca humano deriva de un antiguo mecanismo relacionado con la producción y comprensión de los actos motores. A partir de este mecanismo evolucionado, posiblemente en relación con el desarrollo de una más compleja vida social, primero la capacidad de hacer e interpretar gestos de la comunicación facial y, luego, la capacidad de emitir y comprender “gestos verbales”. Es probable que la capacidad sofisticada del análisis del movimiento mostrada por las células espejo sea la base de la prevalencia evolutiva del sistema motor lateral en el medio, relacionado con la emoción, al convertirse en el principal canal de comunicación en primates superiores y el hombre”.

 

Se denominan neuronas espejo o neuronas cubelli, a neuronas que se activan cuando un animal ejecuta una acción y cuando observa esa misma acción al ser ejecutada por otro individuo, especialmente un congénere.

 

En 1996 el equipo de Giacomo Rizzolatti, de la Universidad de Parma (Italia), estaba estudiando el cerebro de monos cuando descubrió este grupo de neuronas espejo. Habían colocado electrodos en la corteza frontal inferior de un mono macaco para estudiar las neuronas especializadas en el control de los movimientos de la mano: las células cerebrales no sólo se encendían cuando el animal ejecutaba ciertos movimientos sino que, simplemente con contemplar a otros hacerlo, también se activaban. Se les llamó neuronas espejo o especulares.

 

Han sido observadas directamente en especies de primates, las aves sugieren la existencia de algún sistema reflejo al tener comportamientos imitativos de resonancia y en el ser humano se han encontrado en la corteza premotora, en el área suplementaria premotora, la corteza primaria somatosensorial, en el área de Broca y en la corteza inferior parietal.

 

Desempeñan una función importante dentro de las capacidades cognitivas ligadas a la vida social, tales como la empatía y la imitación. Cuando vemos a alguien sonreír, nuestras neuronas espejo de la sonrisa se activan automáticamente. Entendemos el significado y empatizamos con la persona de forma inmediata y sin esfuerzo. Entendemos a los demás no gracias al pensamiento, sino al sentimiento.

 

El sistema de neuronas espejo desempeña un papel clave en nuestra capacidad de empatizar y socializar con los demás, porque comunicamos nuestras emociones principalmente a través de expresiones faciales. Demuestran que somos seres sociales: la sociedad, la familia y la comunidad son valores innatos. Este tipo de neuronas permiten captar las intenciones de los otros. Las experiencias de una tercera persona sintiendo una emoción concreta, presenta una actividad neural compartida cuando observamos su expresión facial, de forma que la percepción nos lleva a experimentar lo mismo.

 

Bruno Wicker del Instituto de Neurociencias Fisiológicas y Cognitivas en Marsella, Francia llevaron a cabo exploraciones cerebrales de personas que experimentaban olores agradables, neutros y repugnantes, y luego las mismas viendo un vídeo de otros individuos que experimentaban disgusto. También mostró una superposición entre las áreas cerebrales involucradas con el placer y el asco.

 

Algunos desórdenes cognitivos, tales como el autismo, se dan en el sistema motor. Estos pacientes tienen problemas para organizar su propio sistema motor y como consecuencia no se desarrolla el sistema de neuronas espejo.

 

El único animal en el que las neuronas espejo se han estudiado individualmente es el macaco. En estos monos, las neuronas espejo se encuentran en la circunvalación frontal inferior y en el lóbulo parietal inferior. Este trabajo fue publicado “Premotor cortex and the recognition of motor actions” en el año 1996 en la revista Cognitive Brain Research 3, 131-141. Giacomo Rizzolati trabajaba con Giuseppe di Pellegrino, Luciano Fadiga, Leonardo Fogassi y Vittorio Gallese en la universidad de Parma, en Italia. Habían colocado electrodos en la corteza frontal inferior de un mono macaco para estudiar las neuronas especializadas en el control de los movimientos de la mano: se estudiaba la actividad de una neurona en el cerebro mientras le facilitaban trozos de alimento.

 

 

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El área F5 del cortex premotor del mono tiene neuronas que descargan cuando el mono representa una acción y cuando el observa una acción similar hecha por otro mono o por el experimentador, el área F5 es posiblemente homologa con el área de Broca del cerebro humano. Esta área F5 está relacionada con movimientos de la mano y de la boca, relacionado con el mecanismo: observación/ ejecución que juega un rol en el mecanismo de comprensión de los eventos motores.

 

Recientemente, evidencias del IRMf, estimulación magnética transcraneal (TMS) y electroencefalografías (EEG), así como del comportamiento, sugieren la presencia de sistemas similares en el ser humano.
En el útero de la madre se aprende el vocabulario motor básico, más tarde al ver a otras personas, el individuo se sitúa en su propio interior y comprende a los demás. La visión es la que proporciona el vínculo. Los macacos pueden imitar los movimientos de la cara de un ser humano; pero sólo los neonatos, durante un marco temporal limitado. Es posible que en simios adultos las neuronas espejo permitieran a un mono entender lo que está haciendo otro congénere, o reconocer la acción que realiza.

 

 

El conocimiento del mecanismo de funcionamiento de las “neuronas espejo”, está permitiendo avanzar en las bases neurológicas de trastornos cognitivos relacionados con la interacción social: autismo, esquizofrenia, evolución del lenguaje e investigar nuevas terapias para ayudar a los enfermos de accidente cerebrovascular a recuperar el movimiento que han perdido.

 

 

Bibliografía:
Giacomo Rizzolatti et al.; “Premotor cortex and the recognition of motor actions.” Brain Research Congnitive Brain Research, 3, 131-141; 1996
http://www.researchgate.net/publication/14487934_Premotor_cortex_and_the_recognition_of_motor_actions_Brain_Research_Cognitive_Brain_Research_3_131-141
Giacomo Rizzolatti, Corrado Sinigaglia; “Las neuronas espejo: los mecanismos de la empatía emocional.”Volumen 63. Ed. Paidós; 2006
Alvin I. Goldman; “Simulating Minds: the philosophy, psychology and neuroscience of mindreading”, Ed.Oxford University Press, USA; 2006
Oberman LM, Hubbard EM, McCleery JP, Altschuler EL, Ramachandran V. Pineda JA; “Investigación del Cerebro”. Cognitive Brain Research; 2005
Bruno Wicker et al.; “Olfactory processing in adults with autism spectrum disorders”.NCBI; 2016

 

Wikipedia

 

 

Links relacionados:

 

• Neuronas espejo. Programa Redes.

 

 

Neuronas espejo, empatía. Universidad de Granada
https://www.ugr.es/~setchift/docs/cualia/empatia_neuronas_espejo.pdf

 

 

 

 

Tijeras moleculares: CRISPR

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La tecnología CRISPR (clustered regularly interspaced short palindormic repeats) es una reciente herramienta de edición del genoma que actúa como unas tijeras moleculares capaces de cortar cualquier secuencia de ADN del genoma de forma específica y permitir la inserción de cambios en la misma.

 
Para manipular secuencias del genoma de organismos vivos destacan actualmente:
• las nucleasas de dedos de zinc (ZFN): proteínas sintéticas cuyas regiones de unión a ADN les permiten cortar el ADN en puntos específicos.
• las nucleasas sintéticas tipo activadoras de transcripción (TALEN)
• las nucleasas de secuencias palindrómicas inversas (CRISPR-Cas): son más eficientes y pueden llegar a más genes que ambas técnicas.

 
El sistema CRISPR-Cas es un mecanismo de defensa procariótico empleado por algunas bacterias para eliminar virus o plásmidos invasivos, estas regiones eran un sistema inmune para microorganismos. El sistema consta de un componente proteico Cas9 con actividad nucleasa, que corta el ADN, un ARN, conocido como ARN guía, que dirige al anterior dominio catalítico hacia la secuencia de ADN que se quiere editar. Cas9 es una nucleasa, una enzima especializada en cortar ADN, con dos sitios de corte activos (HNH y RuvC), uno para cada cadena de doble hélice.

 

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Su funcionamiento es sencillo:
a) el sistema se programa para que vaya a un lugar determinado del genoma de un ser vivo, donde se produce un corte
b) la célula del organismo lo repara, momento en el que se edita
así un sistema bacteriano puede ser transferido a células humanas in vivo y sigue funcionando.
Al administrar la proteína Cas9 y los ARN guía apropiado a una célula, el genoma de esta puede cortarse en los lugares deseados, cuyas secuencias serán complementarias a las de los ARN guía utilizado. Esto permite la eliminación funcional de genes o la introducción de mutaciones (tras la reparación del corte utilizado por la maquinaria celular de reparación del ADN) para estudiar sus efectos.

 
En el 2005, tres grupos de investigación independientes mostraron que algunos de los espaciadores de los CRISPRs se derivan de diversas fuentes de ADN como ADN de fagos y ADN extracromosomal como los plásmidos. Fue el grupo de Francisco J. Mojica de la Universidad de Alicante quién primero se dio cuenta que las secuencias CRISPR y los espaciadores asociados podían formar parte de algún sistema inmune propio de estos microorganismos procarióticos. El microbiólogo se dio cuenta que tenía algo importante delante, pero no consiguió financiación del Gobierno.
Jennifer Doudna y Emmanuell Charpentier habían estado explorando de manera independiente a las proteínas asociadas a CRISPR para aprender cómo las bacterias utilizan a los espaciadores en sus sistemas inmunes. Juntas, estudiaron un sistema CRISPR más simple que se basa en una proteína llamada Cas9. Habían identificado los elementos mínimos de los sistemas descubiertos por Mojica con los que se podría cortar el ADN y abrían en 2012 la puerta a la edición de genomas.
En 2015 Jennifer Doudna y Emmanuell Charpentier recibían el premio “Princesa de Asturias de Investigación”.

 
La curación es una de las aplicaciones de la técnica genética, también la creación de armas biológicas y de niños a la carta. Las secuencias CRISPR, podrían curar el cáncer y crear una industria millonaria. El sistema ha sido modificado para hacer factores de transcripción programables que permiten a los científicos silenciar o activar ciertos genes. Puede revertir síntomas de enfermedad en organismos vivos fue demostrado en marzo de 2014, cuando investigadores del MIT curaron a ratones de desórdenes genéticos del hígado.
Actualmente hay una guerra de patentes entre las investigadoras ganadoras del premio Princesa de Asturias y el investigador del MIT propietario de la mayor parte de la patente.

 

Bibliografía:

• Mojica, Francisco J.M; Almendros, Cristobal; “Los orígenes de CRISPR”, Investigación y Ciencia; Octubre 2017, nº 493

 

• Magnus Lundgren; “CRISPR: methods and Protocols”, Ed. Human Press; 2015

 

• Wikipedia

 

 

Links relacionados:

• La revolución del ADN “National geographic”
http://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/grandes-reportajes/revolucion-del-adn_10762/1

 

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

 

 

 

 

 

 

¿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