jueves, 22 de octubre de 2015

El Premio Nobel de Química 2015 se otorgó a Tomas Lindahl, Paul Modrich y Aziz Sancar por haber comprendido, a nivel molecular, cómo las células reparan el ADN dañado y salvaguardan la información genética. Su trabajo ha proporcionado conocimiento fundamental de cómo funciona una célula viva, y pudiendo servir en un futuro, para el desarrollo de nuevos tratamientos contra el cáncer.

El ADN es supervisado por un enjambre de proteínas

Estructura del ADN. Créditos: Nobel Foundation.
Nuestro ADN se mantiene sorprendentemente intacto, año tras año, debido a una serie de mecanismos de reparación molecular: un enjambre de proteínas que controlan los genes.  Continuamente leen el genoma y reparar cualquier el daño que se ha producido.

Además, cada día nuestro ADN es dañado por radiación UV, radicales libres y otras sustancias cancerígenas, pero incluso sin este tipo de ataques externos, una molécula de ADN es inestable. Miles de cambios espontáneos en el génoma de una célula se producen diariamente. Además, daños en el ADN pueden surgir cuando el ADN se copia durante la división celular, un proceso que ocurre varias millones de veces todos los días en el cuerpo humano.

La razón de que nuestro material genético no se desintegre en un caos químico es un complejo sistema molecular que controla una diversidad de sistemas moleculares y repara el ADN en forma continua. El Premio Nobel de Química 2015 premia a tres científicos pioneros que han mapeado los sistemas de reparación del ADN a nivel molecular.

A principios de la década de 1970, los científicos creían que el ADN era una molécula extremadamente estable, pero Tomas Lindahl demostró que el ADN se descompone a un ritmo que debió haber hecho el desarrollo de la vida en la Tierra imposible. Esta visión le llevó a descubrir una maquinaria molecular, basado en la reparación por escisión de base, que contrarresta constantemente el colapso de nuestro ADN.

Enzimas especiales eliminan el daño en el ADN

El ADN bacteriano al igual que el ADN humano, se compone de nucleótidos: adenina, guanina, citosina y timina, Tomas Lindahl dedicó su investigación al hallazgo de enzimas de reparación.

En la doble hélice del ADN, citosina se empareja con guanina, pero cuando el grupo amino desaparece, los restos dañados tienden a emparejarse con adenina. Por lo tanto, si se permite que este defecto de persistir, una mutación ocurrirá la próxima vez que el ADN se replique. Lindahl comprendió que la célula debe tener algún tipo de protección contra esto, y fue capaz de identificar una enzima bacteriana que elimina restos dañados de citosinas en el ADN.  En 1974, publicó sus hallazgos.

Tomas Lindahl reúne las piezas de reparación por escisión de base

Este fue el comienzo de 35 años de exitoso trabajo, durante el cual Tomás Lindahl encontró y examinó muchas de las proteínas que participan en la reparación del ADN. A inicios de 1980, comenzó a trabajar Imperial Cancer Research Fund en Londres. En 1986, se convirtió en director de la Sala Laboratorio Clare recién fundada, que posteriormente sería reconocida por su creatividad científica.

Poco a poco, Lindahl montó una imagen molecular de la reparación por escisión de base, un proceso en el cual glycosylases, enzimas similares a las que había encontrado en 1974, eran el primer paso en el proceso de reparación del ADN.

En 1996, Tomás Lindahl logró recrear el proceso de reparación humana in vitro. El factor decisivo para Tomas Lindahl fue la constatación de que el ADN sufre inevitablemente cambios, incluso
cuando la molécula se encuentra en un entorno de protección. Sin embargo, se ha sabido que el ADN puede ser dañado por factores ambientales, tales como la radiación UV.

Bioquímica prefiere la vida como médico

La fascinación de Aziz Sancar con el ADN se desarrolló mientras estudiaba para médico en Estambul. Después de graduarse, trabajó durante unos años como físico en Turquía, pero en 1973 decidió estudiar bioquímica. Su interés inició al observar como las bacterias al estar expuestas a dosis letales de radiación UV, podían recuperarse; pero ¿cómo funcionaba químicamente?

Claud Rupert, estadounidense, había estudiado el fenómeno e inició su colaboración con Aziz Sancar en la Universidad de Texas en Dallas, EE.UU.. En 1976, usando herramientas contundentes para el trabajo con biología molecular, tuvieron éxito en la clonación del gen que produce la enzima fotoliasa responsable de la reparación del ADN dañada por rayos UV. Este trabajo se convirtió en una tesis doctoral.

Con el fin de seguir trabajando en la reparación del ADN, Aziz Sancar se integró como técnico de laboratorio en la Facultad de Medicina de la Universidad de Yale. Aquí comenzó el trabajo que con el tiempo daría lugar a la Premio Nobel de Química. Aziz Sancar ha mapeado la reparación por escisión de nucleótidos, el mecanismo que utilizan las células para reparar del ADN de los rayos UV. Las personas que nacen con defectos en este sistema de reparación desarrollarán cáncer de piel si se exponen a la luz solar. Las células también utilizan la reparación basada en escisión de nucleótidos para corregir defectos causados ​​por sustancias mutagénicas.

Paul Modrich demostró cómo la célula corrige los errores que se producen cuando el ADN se replica durante la división celular. Este mecanismo, reparación de genes, reduce la frecuencia de errores durante la replicación del ADN.

Además de la reparación de escisión en bases, la reparación por escisión de nucleótidos, y la reparación de genes, hay otros mecanismos que mantienen nuestro ADN. Todos los días, arreglan casos de ADN dañados ​​por humo de cigarrillos u otras sustancias genotóxicas; contrarrestan continuamente alteraciones espontáneas a ADN y en cada división celular, reparan apareamientos erróneos corrigiendo miles de desajustes. Nuestro genoma colapsaría sin estos mecanismos de reparación.

Si sólo un componente falla, la información genética cambia rápidamente y el riesgo de cáncer aumenta. De hecho, en muchas formas de cáncer, uno o más de estos sistemas de reparación han sido total o parcialmente apagados. Esto hace que el ADN de las células cancerosas sean inestables, que hacen que las células cancerosas a menudo muten y se vuelvan resistentes a la quimioterapia. Al mismo tiempo, estas células enfermas son aún más dependientes en los sistemas de reparación que todavía están funcionando; sin ellos, su ADN se dañaría de forma irreversible y las células morirían.

Los investigadores están tratando de utilizar esta debilidad en el desarrollo de nuevos fármacos contra el cáncer. La inhibición de un sistema de reparación restante les permite ralentizar o detener por completo el crecimiento del cáncer. Un ejemplo de un farmacéutico que inhibe el sistema de reparación en las células cancerosas es el olaparib.

Referencia:

viernes, 16 de octubre de 2015

#RaiseYourVoice Blog Action Day 2015: Ayotzinapa, la herida abierta

Sólo lo que no se nombra se olvida...

A más de un año de la larga noche del 26 de septiembre de 2014, la memoria se niega a olvidar y la voz se ahoga en un ensordecedor silencio.
Créditos: Heriberto Paredes/Subversiones

Recordamos Ayotzinapa porque es ahora la cara más visible de todo un dolor que nos embriaga, nos reconocemos en la tragedia ajena y la sentimos propia, porque en México  la desaparición forzada se ha vuelto cotidiana pero no por ello aceptable.

Y es al mismo tiempo, la muestra de toda una geografía donde quién protege la vida paga con su existencia ese deber. Una geografía que aborda proyectos de despojo, como el Acueducto Independencia que arrebata agua a la tribu Yaqui, pasando por mineras en Wirikuta, talamontes en Cherán, proyectos hidroeléctricos en zonas volcánicas como Huexca, turismo rapaz en Hollox, hasta presas en Parota, periodistas asesinados por denunciar la verdad, defensores de derechos humanos ausentes.

Es por ello que causas que pareciera tan distantes, se reconocen como propias en la búsqueda de justicia y la demanda de la verdad.

domingo, 11 de octubre de 2015

El Premio Nobel de Física 2015 reconoce a Takaaki Kajita y Arthur B. McDonald, por sus contribuciones que demostraron que los neutrinos poseen masa. El descubrimiento ha cambiado nuestra comprensión del funcionamiento más íntimos de la materia y puede resultar crucial para nuestra visión del universo.

Allás por el 2000 Takaaki Kajita descubrió los neutrinos a través del detector Super-Kamiokande en Japón. Mientras tanto, un grupo de investigación en Canadá dirigido por Arthur B. McDonald demostró que los neutrinos procedentes del Sol no se desintegraban al atravesar la atmósfera. En su lugar, ocurrían oscilaciones que fueron capturadas por el Observatorio de Neutrinos de Sudbury.

Neutrinos, neutrinos

El descubrimiento recompensado con el Premio Nobel de este año en Física han aportado información crucial en el mundo de todos, pero escondido de neutrinos. Después de fotones, las partículas de luz, los neutrinos son los más numerosos en todo el cosmos. La Tierra está constantemente bombardeado por ellos.

Algunos fueron creados en el Big Bang, otros están constantemente creándose en diversos procesos en el espacio y en la Tierra -explosión de supernovas, muerte de estrellas masivas, reacciones en plantas de energía nuclear y desintegraciones radiactivas naturales-. Incluso dentro de nuestros cuerpos un promedio de 5,000 neutrinos por segundo se libera cuando un isótopo de potasio se descompone.

La mayoría de los neutrinos que llegan a la Tierra se originan en reacciones nucleares en el interior del Sol. Después de las partículas de luz, los fotones, los neutrinos son las más numerosas partículas en el universo entero.

Durante mucho tiempo, sin embargo, su existencia siquiera estaba demostrada. Todo lo contrario; cuando de la partícula fue propuesta por el austriaco Wolfgang Pauli (Premio Nobel en 1945) era principalmente un desesperado intento de explicar la conservación de energía en la desintegración beta, un tipo de desintegración radiactiva en núcleos del átomo. En diciembre de 1930, Pauli escribió una carta a sus colegas físicos: en esta sugiere que parte de la energía es absorbida por una partícula eléctricamente neutra, de interacción débil y muy ligera. Pauli, a sí mismo, apenas creía en la existencia de esta partícula. Él supuestamente declaró: "He hecho una cosa terrible, he postulado una partícula que no puede ser detectada".

Pronto Enrico Fermi (Premio Nobel en 1938) fue capaz de demostrar una teoría elegante que incluía partículas de peso ligero, como la propuesta por Pauli. Fue llamada neutrino. Nadie podía predecir que esta pequeña partícula revolucionaría tanto la física de partículas y la cosmología. Haría falta un cuarto de siglo antes de que el neutrino fue realmente descubierto. La oportunidad vino aproximadamente en la década de 1950, cuando los neutrinos comenzaron a detectarse en un gran número de plantas de energía nuclear después de haber sido construidas.

En junio de 1956, dos físicos estadounidenses, Frederick Reines (Premio Nobel en 1995) y Clyde Cowan enviaron un telegrama a Wolfgang Pauli - los neutrinos habían dejado huellas en su detector. los descubrimiento mostraban que el neutrino fantasmal, o duende, como había sido llamada, era una partícula real.

Búsqueda y caza subterránea de neutrinos

Super-Kamiokande detecta neutrinos que atraviesan la atmósfera. Cuando un neutrino colisiona con una molécula de aguaa en el tanque, una partícula cargada es creada. A la vez que se genera radiación Cherenkov que es analizada por los detectores de luz. Su brillo e intensidad revela el tipo de neutrino que la produce y de donde proviene.Créditos: Nobel Foundation.
Desde la década de 1960, los científicos habían calculado teóricamente el número de neutrinos que se creaban en las reacciones nucleares del Sol, pero al realizar mediciones en la Tierra, hasta dos terceras partes faltaban, ¿dónde habían ido los neutrinos?

No hubo falta de respuestas. Tal vez había algo mal con los cálculos teóricos de cómo los neutrinos se producían en el Sol. Otra sugerencias para resolver el rompecabezas de neutrinos solares fue que los neutrinos cambian identidades.

De acuerdo con el Modelo Estándar de la física de partículas hay tres tipos de neutrinos - neutrinos electrónicos, neutrinos-muones y neutrinos-tau. Cada uno tiene su respectivo compañero, el electrón, el muón y el tau, sus dos familiares mucho más pesadas y de corta duración, El Sol sólo produce electrones neutrinos. Pero si ellos se transformaran en neutrinos-muón o neutrinos-tau en su camino hacia la Tierra, eso haría que el déficit del capturado electrones neutrinos fuera comprensible.

Las especulaciones sobre el cambio de identidad del neutrino permanecieron sólo como especulaciones hasta el desarrollo de detectores. Día y noche neutrinos fueron cazados en colosales detectores construidos bajo tierra, que protegen del ruido de la radiación cósmica del espacio y radiación espontánea en los alrededores.
Sin embargo, es difícil separar señales de neutrinos de miles de millones falsas. Hasta el aire en las minas y el material detector contienen de forma natural señales falsas que decaen e interfieren con las mediciones.

El detector Super-Kamiokande  comenzó a funcionar en 1996 en una mina de zinc a 250 kilómetros al noroeste de Tokio,  mientras Sudbury Neutrino Observatory, fue construido en una mina de níquel en Ontario, comenzando sus observaciones en 1999.  Juntos develaron la naturaleza camaleónica del neutrino, el descubrimiento de que es recompensado con el Premio Nobel de este año en Física.

Super-Kamiokande es un detector gigante de 1,000 metros bajo la superficie de la Tierra. Se compone de un tanque, de 40 metros de altura, lleno con 50,000 toneladas de agua. El agua es tan pura que los rayos de luz pueden viajar 70 metros antes de que se redujoa a la mitad su intensidad, en comparación con sólo un par de metros en una piscina común. Más de 11,000 detectores de luz se encuentran a sus lados y la parte inferior del tanque, con la tarea de descubrir, amplificar y medir la luz que parpadea muy débil en el agua ultra pura.

La gran mayoría de los neutrinos pasan a través del tanque, pero de vez en cuando, un neutrino choca con un núcleo atómico o un electrón en el agua. En estas colisiones crean partículas cargadas -muones desde neutrinos-muón y electrones neutrinos-electrónicos. Alrededor de las partículas cargadas, destellos tenues de azul la luz se generan. Esta es la luz Cherenkov, que surge cuando una partícula viaja más rápido que la velocidad de la luz. Esto no está en contradicción con la teoría de Einstein de la relatividad, que afirma que nada puede moverse más rápido que la luz en el vacío. En el agua, la luz es más lento, aproximadamente un 75 por ciento de su velocidad máxima, y puede ser "superada" por partículas cargadas. La forma y la intensidad de la luz Cherenkov revela
qué tipo de neutrino la causa y de donde viene.

Perspectivas

Ahora los experimentos continúan y una intensa actividad está en marcha en todo el mundo con el fin de capturar neutrinos y examinar sus propiedades. Se espera que los nuevos descubrimientos acerquen a sus secretos más profundos para cambiar nuestra comprensión actual de la historia, la estructura y futuro del universo.

Referencia:
The Nobel Foundation

viernes, 9 de octubre de 2015

Las enfermedades causadas por parásitos han afectado a la humanidad durante miles de años y constituyen un problema de salud mundial. En particular, las enfermedades parasitarias afectan a las poblaciones más pobres del mundo, representan un enorme obstáculo para la mejora de la salud y el bienestar humanos. Los premios Nobel de este año han desarrollado terapias que han revolucionado el tratamiento de enfermedades parasitarias más devastadoras.

William C. Campbell y Satoshi Omura produjeron un nuevo medicamento: Avermectina, que ha reducido radicalmente la incidencia de ceguera de los ríos y filariasis linfática, también se ha comprobado su eficacia frente a un número creciente de otras enfermedades parasitarias. Youyou Tu descubrió artemisinina, un medicamento que ha reducido significativamente las tasas de mortalidad de pacientes que sufren de malaria.

Estos dos descubrimientos han proporcionado a la humanidad nuevos y potentes medios para combatir enfermedades que afectan a cientos de millones de personas anualmente.

Los ganadores del Premio Nobel 2015 en Medicina descubrieron innovadores terapias contra devastadoras enfermedades parasitarias: ceguera del río, elefantiasis y malaria. La distribución de estas enfermedades se muestra en el planisferio en color azul. Créditos: Nobel Foundation.
Los parásitos causan enfermedades devastadoras


La Tierra es un espacio complejo biológicamente, poblada no sólo por los seres humanos y otros animales, sino también por una plétora de otros organismos, algunos de los cuales son perjudiciales o mortales para nosotros.

Una variedad de parásitos causan enfermedades. Un grupo de importancia médica son los gusanos parásitos (helmintos), que se estiman han infectado un tercio de la población del mundo y son especialmente frecuentes en el África subsahariana, Asia meridional, América Central y del Sur. La ceguera de los ríos y la filariasis linfática son dos enfermedades causadas por gusanos parásitos. Como su nombre lo indica, la ceguera de los ríos (oncocercosis) en última instancia conduce a la ceguera, debido a la inflamación crónica en la córnea. La filariasis linfática, aflige a más de 100 millones de personas, causando inflamación crónica y la estigmatización para toda la vida además de síntomas clínicos incapacitantes, incluyendo elefantiasis (linfedema).

La malaria ha estado con la humanidad durante tanto tiempo como existimos. Es una enfermedad transmitida por mosquitos, causada por parásitos unicelulares, que invaden los glóbulos rojos, causando fiebre y en muchos casos daño cerebral grave hasta provocar la muerte. Más de 3,400 millones de personas en los lugares más vulnerables del mundo están en riesgo de contraer malaria y cada año cobra más de 450,000 vidas, principalmente niños.

De bacterias y plantas hasta tratamientos antiparasitarios nuevos


Después de décadas de progreso limitado en el desarrollo de terapias duraderas para las enfermedades parasitarias, los descubrimientos de los Nobel de este año cambiaron radicalmente la situación.

Satoshi Omura, microbiólogo japonés se centró en un grupo de bacterias, Streptomyces, las cuales viven en el suelo y se sabe producen una gran cantidad de agentes con actividad antibacteriana (incluyendo estreptomicina descubierta por Selman Waksman, Premio Nobel 1952). Omura aislo nuevas cepas de Streptomyces obtenidas de diferentes muestras del suelo y las cultivó con éxito en el laboratorio. Seleccionó 50 de los más prometedoras, con la intención de que serían analizadas por su actividad frente a microorganismos dañinos hasta obtener Streptomyces avermitilis, la base de la Avermectina.

William C. Campbell, experto en biología de parásitos, adquirió muestras de Streptomyces provenientes de Omura y exploró su eficacia. Campbell mostró que un componente obtenido de un cultivo fue notablemente eficaz contra parásitos en animales domésticos y de granja. El agente bioactivo se purificó y fue nombrado avermectina, que fue modificada posteriormente a tavés de procesos químics a un compuesto más eficaz llamada ivermectina. La ivermectina fue posteriormente probado en seres humanos con infecciones parasitarias y mató con eficacia las larvas del parásito (microfilarias). Las contribuciones de Omura y Campbell condujeron al descubrimiento de una nueva clase de fármacos con una eficacia extraordinaria contra enfermedades parasitarias.

La malaria ha sido tratado tradicionalmente con cloroquina o quinina, pero en años recientes su éxito ha disminuido. A finales de 1960, los esfuerzos para erradicar la malaria habían fracasado y la tasa de enfermedad aumento. En ese momento, Youyou Tu en China volvió a la medicina tradicional con el reto de desarrollar nuevas terapias contra la malaria. Usando un extracto de la planta Artemisia annua surgió un candidato interesante. Sin embargo, los resultados fueron inconsistentes, por lo que Tu revisó la literatura antigua y descubrió indicios que lo guiaron en su búsqueda para extraer con éxito el componente activo de Artemisia annua. Tu fue el primero en mostrar que este componente, más tarde llamado artemisinina, era muy eficaz contra el parásito de la malaria, tanto en los animales infectados como en seres humanos. La artemisinina representa una nueva clase de agentes antipalúdicos que matan rápidamente los parásitos de la malaria en una etapa temprana de su desarrollo, lo que explica su potencia sin precedentes en el tratamiento de la malaria severa.

Avermectina, artemisinina y la salud mundial


Los descubrimientos de avermectina y artemisinina han cambiado el tratamiento de enfermedades parasitarias. Hoy en día el derivado ivermectina de la avermectina se utiliza en lugares del mundo afectados por enfermedades parasitarias. La ivermectina es muy eficaz contra una gama de parásitos, tiene efectos secundarios limitados y está disponible gratuitamente en todo el mundo. La importancia de la ivermectina para mejorar la salud y el bienestar de millones de personas con ceguera de los ríos y la filariasis linfática, principalmente en las regiones más pobres del mundo, es inconmensurable. El tratamiento es tan exitoso que estas enfermedades están al borde de la erradicación, lo que sería una hazaña importante en la historia médica de la humanidad. La malaria infecta a cerca de 200 millones de personas anuales, al usar artemisinina, se calcula ha reducido la mortalidad por paludismo un 20% en general y más del 30% hablando de mortalidad infantil. Sólo en África, significa que más de 100,000 vidas se salvan cada año.

Los descubrimientos de avermectina y artemisinina han revolucionado la terapia para los pacientes que sufren de enfermedades parasitarias devastadores. Campbell, Omura y Tu han transformado el tratamiento de enfermedades parasitarias. El impacto global de sus descubrimientos y el beneficio resultante de la humanidad son inconmensurables.

Referencia:
Nobel Foundation.

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