12 octubre, 2010

Base de datos de números biológicos

Alguna vez te has preguntado cuál es la distancia entre las dos capas de la membrana celular, cuánta concentración de ATP tenemos en nuestras células, cuál es el volumen de una mitocondria, cuál es la concentración de bacterias aeróbicas en los intestinos, cuánto es el número de ribosomas en una célula?… esos valores que nos tardaríamos mucho tiempo buscándolos en Google o en algún libro; ahora lo podemos encontrar de manera más rápida, sencilla y con referencia a artículos científicos originales donde detallan ese valor que estamos buscando…

BioNumbers es una herramienta desarrollada por Ron Milo, Paul Jorgensen y Mike Springer del Departamento de Biología Sistemática de la Universidad de Harvard donde se almacenan una serie de valores que nos pueden servir de mucho al realizar una investigación.

BioNumbers es muy fácil de usar, cuenta con un buscador, los bionúmeros más populares, los recién actualizados y los más asombrosos. Por ejemplo. La longitud de la proteína más larga, la titina con 33423 aminoácidos; el genoma más largo conocido, Polychaos dubium con 670 mil millones de pares de bases (200 veces más grande que el genoma humano y tan sólo es una ameba); el número de células que tenemos, aproximadamente 1013, etc.

Link: http://bionumbers.hms.harvard.edu/

Vía ScienceRoll.

11 octubre, 2010

10 octubre, 2010

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El maíz transgénico beneficia más a los que cultivan maíz no transgénico

Para los que han leído mis artículos sobre transgénicos se habrán dado cuenta que yo no soy un partidario del ingreso de estos cultivos al Perú por las razones que he expresado anteriormente. Pero, estar en contra al ingreso de transgénicos no es lo mismo que estar en contra de la biotecnología moderna, tal como algunos de nuestros brillantes científicos lo pretenden pintar. Con una buena regulación, donde los desarrolladores de cultivos transgénicos asuman sus responsabilidades por algún efecto negativo sobre la biodiversidad, y orientar el desarrollo de cultivares genéticamente modificados para que estos puedan crecer con bajas cantidades de agua o soportar climas fríos para que así se puedan aprovechar terrenos no usados en la agricultura sería muy beneficioso para nuestro país. No necesitamos depender de semillas vendidas por empresas extranjeras, nosotros tenemos la tecnología para desarrollar nuestros propios transgénicos, tal como lo viene haciendo el Centro Internacional de la Papa (CIP), sólo con un poco más de inversión por parte del estado y mayor seriedad en la elaboración de la normativa regulatoria, dejando de lado los intereses personales, el Perú podría aprovechar de manera óptima sus recursos genéticos.

Además, creo que los medios de  comunicación no son objetivos cuando hablan sobre el tema. Según su posición y sus intereses personales o bien muestran a los transgénicos como los causantes de alergias, tumores, suicidios masivos y a los que apoyan los transgénicos  los pintan de lobbystas y vendepatrias; o bien muestran a los transgénicos como los que salvarán al mundo del hambre, volverá ricos a los agricultores y a los opositores de los transgénicos los pintan de ignorantes o activistas. Es triste ver como reconocidos científicos llegan hasta los insultos por defender imponer sus ideas, tal como en una lucha entre ateos y cristianos o creacionistas y evolucionistas.

En fin, dejando de lado esta pequeña opinión, les comentaré un interesante artículo publicado por Hutchison et al. el día viernes en Science, donde analiza datos de áreas de cultivo de maíz transgénico (especialmente el Maiz Bt), reducción de población de plagas (Ostrinia nubilalis, una plaga del maíz), y beneficios económicos de los agricultores del centro de los Estados Unidos antes y después de la introducción de cultivos de maíz Bt en el año 1996.

Primero algunos números para que vean la importancia de los cultivos transgénicos en la agricultura. Sólo el año pasado se han plantado 134 millones de hectáreas de cultivos transgénicos en 25 países del mundo. En USA el más abundante es el maíz transgénico, especialmente el Bt, el cual tiene insertado un gen de una bacteria (Bacillus thuringiensis) que codifica para una toxina que se expresa en las hojas de la planta y mata a las orugas de muchas lepidópteras, incluido el piral del maíz (Ostrinia nubilalis), una polilla europea que fue introducida por casualidad en USA en 1917. Las pérdidas por esta plaga – antes del maíz Bt – ascendían a $1000 millones/año.

BtMaizeUSA

Si bien la toxina Bt puede matar a los insectos que atacan el cultivo, no sería nada raro que aparezcan insectos que sean resistentes a esta toxina. El maíz Bt ejerce una fuerte presión evolutiva sobre estos insectos, tal como los antibióticos lo hacen sobre las bacterias patógenas. Así que si aparece un insecto inmune a la toxina Bt, con un buen fitness (aptitud para dar descendencia fértil), los días de este maíz transgénico podrían estar contados y sería una grave amenaza para la agricultura mundial, ya que 25 países cultivan este maíz.

Sin embargo, en los 14 años que lleva introducido el maíz Bt en el territorio norteamericano, los daños causados por el piral del maíz se ha reducido con respecto a los años donde no había maíz Bt (antes de 1996). La clave de este éxito del maíz Bt no ha sido sólo su resistencia a las plagas, sino la presencia de cultivares de maíz no transgénicos aledaños. ¿Cómo? Ahora les explico…

Las polillas hembra no tiene preferencia al momento de poner sus huevecillos, lo hacen indistintamente en el maíz Bt o en el maíz NO-Bt. Entonces, si hay más cultivos de maíz Bt, más larvas de polillas morirán y la población de estas plagas se irá reduciendo con el tiempo.

 

Y por qué no cultivar puro maíz Bt para que eliminar por completo estas plagas? La idea de tener chacras de maíz NO-Bt aledaños a las chacras de maíz Bt es para que actúen como un refugio para los lepidópteros, de esta manera, la presión evolutiva que ejerce la toxina Bt se verá contrarrestada por un refugio natural de plagas sensibles al Bt.

 

Sí sólo hubiera maíz Bt, las plagas empezarían a morir y desaparecer, pero se correría el riesgo que una población adquiera resistencia a la toxina y se empiece a multiplicar y a diezmar con los cultivos de maíz transgénico. Pero, si tenemos un reservorio de plagas sensibles al Bt, la presión evolutiva que ejercería la toxina se vería reducida, porque las poblaciones de plagas se distribuirán indistintamente entre los cultivos de maíz Bt y NO-Bt. Menos población de plagas en las plantas transgénicas, menos probabilidades de que surja un mutante resistente y una fuente de retroalimentación de plagas sensibles al Bt.

Es por esta razón que la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) exige a los agricultores que usan maíz Bt, sembrar también refugios de maíz NO-Bt a no más de 800m de distancia, para promover la supervivencia de insectos susceptibles a la toxina.

Aún así, los insectos pueden mutar y adquirir la resistencia al maíz Bt. Pero, las mutaciones son principalmente recesivas, así que estos híbridos seguirán siendo sensibles aunque en menor medida. Para evitar que lleguen a pasar su resistencia a sus descendientes, deben consumir una cantidad mayor de toxina Bt para que mueran, de no ser así se correría el riesgo de que aparezcan poblaciones resistentes. Para evitar esto, otra estrategia más que ha adoptado EPA es que los desarrolladores de semillas usen más de una toxina Bt que actúe sobre la misma plaga. De esta manera, si el insecto adquiere resistencia para una toxina Bt habrá otra que la matará.

(…) Retomando el tema principal de este artículo (…) Hutchison et al. descubrieron que los mayores beneficios económicos entre 1996 y el 2009 estaban asociados a los agricultores que no sembraban maíz Bt ¿Como? Confundido. O sea, ¿beneficia más al que no usa la tecnología que al que la usa? Sí, y esto se debe al “efecto halo”. ¿En que consiste?…

Como ya explicamos anteriormente, las lepidópteras hembra ponen sus huevos indistintamente en el maíz Bt y NO-Bt, si hay mayor proporción de maíz Bt, más poblaciones de insectos serán eliminados así que habrá menos insectos que infecten a los maíces no transgénicos. Ver figura:

efecto halo

Así que, indirectamente, los que cultivan maíz NO-Bt se están librando de las plagas gracias al maíz Bt de los agricultores vecinos. En ciertos estados de USA como Minnesota, Illinois y Wisconsin, más del 50% del maíz es Bt, así que el efecto será mayor. Por ejemplo, en Minnesota, antes del ingreso del maíz Bt, el número de larvas era de 59 por cada 100 plantas. Cuando los campos de maíz Bt alcanzó el 40% del total del maíz cultivado, el número de larvas por cada 100 plantas de maíz NO-Bt se redujo en más del 70% (16 larvas por cada 100 plantas). Resultados similares se obtuvo en Illinois y Wisconsin. Aunque, si bien muchos factores afectan las poblaciones de muchas pestes, en este caso era más que evidente que esta reducción se debía al aumento de los cultivares de maíz Bt.

(…) Pero, hasta ahora no me has explicado por que ganan más los que no usan el maíz Bt (…) El maíz tiene el mismo rendimiento si es o no es transgénico. Es falso lo que nos dicen los pro-transgénicos que el maíz transgénico tiene un mayor rendimiento que uno no transgénico. Los dos maíces son idénticos en cuanto a rendimiento por planta, la única diferencia es el gen de resistencia a insectos y el gen de resistencia a herbicida. De por sí, ninguno de estos dos genes aumentan el rendimiento por planta del maíz. El mayor rendimiento se da sólo porque el maíz Bt no es afectado por plagas mientras que el maíz NO-Bt sí.

Como ejemplo para que sea más comprensible. Tenemos dos granjeros, uno siembra maíz Bt y el otro un maíz convencional. Ambos siembran 1000 semillas en una hectárea. El que siembra el maíz Bt le tiene que echar un herbicida para que sólo crezca maíz Bt y nada más; mientras que el otro debe usar pesticidas para evitar las plagas, pero digamos que usa otro tipo de control biológico para evitar el uso de pesticidas.


Después de varias semanas llega la cosecha. El que sembró el maíz Bt cosechará los maíces de las 1000 plantas que sembró, mientras que el que sembró el maíz tradicional cosechará los maíces de, digamos, unas 700 plantas, ya que el control biológico no es 100% efectivo. Digamos que cada planta (sea o no transgénica) da 100Kg de maíz. Así que el que cultivó maíz Bt tendrá 100 toneladas de maíz por hectárea (Tn/Ha) mientras que el que usó el maíz convencional tendrá 70Tn/Ha.

 

Conclusión: El maíz Bt tiene un mejor rendimiento por hectárea que uno convencional. Que no es lo mismo que las plantas de maíz transgénico tienen un mayor rendimiento que uno no transgénico.

Pero, gracias al “efecto Halo”, los maíces NO-Bt serán menos propensos al ataque por plagas, así que su rendimiento por hectárea aumentará considerablemente, tanto como el de uno maíz Bt, y como un agricultor que siembra un maíz convencional no tiene que pagar por adquirir las semillas, basta con separar parte de su producción para volverla a cosechar en la siguiente temporada, los beneficios económicos serán mayores, ya que a un agricultor de maíz Bt paga una prima por las semillas de $10 a $20 por cada hectárea.

Ahora vamos con valores reales. Los beneficios económicos totales del cultivo de maíz (tanto Bt como NO-Bt) acumulados en los últimos 14 años fue de $6900 millones en los cinco principales estados donde se cultiva maíz. Los beneficios económicos de los que usaban maíz NO-Bt excedían los $4300 millones. Mientras que el dinero gastado por los agricultores que usan el maíz Bt para comprar sus semillas en cada temporada de cultivo fue de $1700 millones, casi el 63% de sus beneficios económicos.

BtVsNonBt

Ahora sale otra pregunta… ¿Por qué los agricultores que usan maíz Bt no vuelven a usar maíz convencional? En primer lugar, porque no pueden hacerlo. Sus terrenos de cultivo están infestados por herbicidas, los cuales son requeridos para que los maíces transgénicos puedan crecer. Sólo los maíces transgénicos tienen el gen de resistencia al herbicida, mientras los que no son transgénicos no la tienen y mueren antes de desarrollarse. Deberían pasar unas cuantas generaciones para curar los terrenos de cultivo. Y en segundo lugar, porque si se reduce la proporción de maíz Bt y NO-Bt (actualmente el ~63% en esos estados es Bt), las poblaciones de plagas podrían volver a reaparecer.

Una pregunta más… ¿Y por qué no permitir el ingreso del maíz Bt al Perú, si se ve que beneficia a los que no cultivan transgénicos? Porque no podemos comparar nuestra agricultura con la de USA. Aquí un agricultor promedio tiene un terreno unas pocas hectáreas (menos de 5), mientras que en USA un agricultor tiene decenas de hectáreas (100-1000), así que no sería aplicable este ejemplo en el Perú.

Los transgénicos benefician a los grandes agricultores, a los que tienen una agricultura intensiva y más aún si tienen una subvención por parte del estado, en el Perú no es así. Pero, lo que un pequeño agricultor si tiene, a pesar de tener dos hectáreas de terreno de cultivo, es una enorme variabilidad genética. Sólo en Ancash, uno puede encontrar más de 10 variedades de maíz en una pequeña chacrita. Además, los agricultores norteamericanos han recibido una buena educación, muchos con estudios universitarios en ciencias agrarias, saben como administrar su dinero, sus semillas, sus activos; aquí en el Perú nuestros agricultores no podrían manejar adecuadamente el uso de esta tecnología, ya que están acostumbrados a guardar sus semillas para posteriores cosechas. Una semillas transgénica debe comprarse para cada cosecha y deben usarse adecuadamente los herbicidas. Un agricultor grande si lo podrá hacer, pero la mayoría no lo son.

Sin embargo, el Perú debe impulsar el desarrollo de la biotecnología para no seguir siendo “un país en vías de desarrollo eterno”, los políticos y científicos deberían dejar de lado sus intereses personales y llegar a un consenso por el desarrollo de nuestro país. Si se sigue retrasando la normativa que permita regular el ingreso de transgénicos al Perú y que promueva el desarrollo de nuestra biotecnología, no podremos despegar ni científica ni económicamente, ya que recursos genéticos no nos faltan para hacerlo, la cual es nuestra mayor riqueza.

Referencia:

ResearchBlogging.orgHutchison, W., Burkness, E., Mitchell, P., Moon, R., Leslie, T., Fleischer, S., Abrahamson, M., Hamilton, K., Steffey, K., Gray, M., Hellmich, R., Kaster, L., Hunt, T., Wright, R., Pecinovsky, K., Rabaey, T., Flood, B., & Raun, E. (2010). Areawide Suppression of European Corn Borer with Bt Maize Reaps Savings to Non-Bt Maize Growers Science, 330 (6001), 222-225 DOI: 10.1126/science.1190242

Tabashnik, B. (2010). Communal Benefits of Transgenic Corn Science, 330 (6001), 189-190 DOI: 10.1126/science.1196864

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Tarot científico

De seguro, muchos de los que ahora son científico o están haciendo una carrera en ciencias básicas, son completamente escépticos a los horóscopos y el Tarot, pero, no me cabe la menor duda que al menos, en un momento de su vida creían en esas cosas fehacientemente. Para aquellos que aún creen en que se puede predecir el futuro con estos naipes, aquí hay un Tarot hecho a su medida…

science_tarot

Así que si por ahí hay alguien que quiere dedicarse a predecirle el futuro a un científico, adquiera su Tarot Científico y haga el negocio de su vida…

http://www.sciencetarot.com/

09 octubre, 2010

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El mapa de las rutas metabólicas… Animado!

¿Qué es una ruta o vía metabólica? De manera sencilla, es el flujo de reacciones que sigue un determinado compuesto al ingresar a la célula, de esta manera, se transforma en una molécula más compleja (biosíntesis o anabolismo) o en una más sencilla (degradación o catabolismo). Por ejemplo: el pan tiene una gran variedad de compuestos químicos, pero el más abundante es el almidón —presente en la harina con el que es elaborado. El almidón es degradado por una serie de reacciones químicas gracias a unas enzimas llamadas amilasas, convirtiéndose en pequeñas unidades de glucosa. La glucosa ingresa a la célula y pasa por una serie de reacciones para llegar a formar dos moléculas de piruvato. Gráficamente lo podemos ver de la siguiente manera:


Esta forma de graficarla se ve muy fría y poco llamativa, es más, parece ser muy difícil de aprenderla y no nos dice nada de como es el flujo de las otras moléculas que participan en la reacción, por ejemplo: el ADP y el NADH. Además, ésta solo es la representación de una vía metabólica y en una célula las vías metabólicas no funcionan de manera independiente, todas están relacionadas entre sí: el producto de una será el sustrato de otra. Así que la representación de todas las vías metabólicas interconectadas será a manera de un mapa y se verá mas o menos así:


Un completo desorden. Si sólo la glucólisis daba miedo, imagínense ésta!.

Así que el Dr, Donald Nicholson, el mismo que creó este mapa de las rutas metabólicas que les acabo de poner, ha desarrollado unos mapas animados. A sus 80 años y con la ayuda de una computadora ha desarrollado los “Animaps”.

animaps

Sin dudas este trabajo es impresionante, y me atrevería a decir que es una de las mejores herramientas que he encontrado en la internet. No sólo vez como es el flujo de las moléculas en una determinada vía metabólica, también puedes ver como la enzima realiza la modificación de los enlaces usando sus cofactores!.

animaps2

La verdad, casi lloro de la emoción al ver este trabajo, ningún biólogo que se respete lo puede dejar pasar!.

08 octubre, 2010

Que tristeza que nuestro país no tenga periodismo científico

Aquí les adjunto un artículo muy interesante publicado por Pere Estupinyà, redactor en español de Knight Tracker del MIT. El artículo nace como una crítica a nuestro nuestra carencia de periodismo científico serio, los principales diarios de nuestro país como son La República o El Comercio sólo se limitan a copiar y pegar las noticias de otras agencias internacionales de noticia. Hace una semana, se reportó la noticia del estudio de un fósil de un pingüino gigante encontrado en Paracas que da claves de la evolución de estas aves, como fue la transición y adaptación de sus plumas a una vida acuática y la reducción de su tamaño. Sin dudas ha sido una importante investigación realizada casi por completo en nuestro país y fue publicado en la versión on-line de Science (Sciencexpress) el viernes pasado, pero ningún medio local le dio importancia a esta relevante noticia. Aquí les pongo fragmentos del artículo publicado por Knight Tracker:

(…)

¿Es tal información suficiente? Para los científicos y sociedad peruanas, no debería serlo.

 

Al tracker le pareció injusto comprobar que la mayoría de medios anglosajones citaban a la Universidad de Texas, a la de Yale, a los coautores estadounidenses, y prácticamente ignoraban a los paleontólogos peruanos que realizaron el hallazgo, y al Museo de Historia Natural de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos en Lima desde donde se hicieron la mayor parte de las investigaciones, y de cuyos laboratorios el fósil no salió en ningún momento. Pero lo que más me sorprendió fue que hasta los principales periódicos peruanos utilizaban notas de agencias internacionales (El Comercio, La República, Nuestro Perú), hacían también referencia a las instituciones extranjeras, y no había ni una única declaración de los paleontólogos peruanos que habían logrado publicar en la prestigiosa revista Science. ¿Cómo podía ser eso? El tracker quiso averiguarlo, y llamó a uno de los coautores del trabajo: el líder de la expedición que halló el fósil e investigador del Departamento de Vertebrados, Rodolfo Salas-Gismondi.

La entrevista completa pueden leerla en: http://ksjtracker.mit.edu/2010/10/07/importantes-fosiles-ignorados-en-las-noticias-peru-reflexiones-sobre-como-mejorar-la-comunicacion-cientifica-world-press-ignores-perus-scientists-as-does-peruvian-press/

Aquí unas reflexiones de Knight Tracker:

Periodistas: Lo primero que piensa el tracker es que la situación hubiera sido muy diferente si en las redacciones hubiera periodistas sensibilizados con las temáticas de ciencia, que recibieran como mínimo las principales noticias embargadas de Science y Nature, y al darse cuenta que esa semana se destacaba un artículo protagonizado por Perú decidieran prestar más atención a la noticia. Sabemos que esta coyuntura todavía no se da. Si alguien quiere trabajar de verdad en la mejora del periodismo científico en la región, este es el primer eslabón a potenciar.

 

Científicos: Cuando les pedimos a los científicos que sean sensibles a la comunicación y entiendan el mundo de los periodistas no nos referimos sólo a que se muestren cooperativos cuando alguien les llama, sino a que sean proactivos y tomen también la iniciativa cuando tengan un tema interesante a ofrecer. Pueden dirigirse directamente a los medios, o a su departamento de comunicación, pero no dejar pasar una oportunidad de promoción como la publicación de un Science. Ningún investigador o institución del mundo anglosajón lo hace.

 

Nota de prensa y departamento de comunicación: Asumido el error de distribuirla el mismo día, está muy bien que Rodolfo y los científicos del grupo de Paleontología de Vertebrados se hayan preocupado de redactarla. Sinceramente, el contenido es muy bueno. Pero posiblemente algún especialista del departamento de comunicación debería haber tenido un rol más activo en la propia redacción, manera de presentarla, ofrecer fotos que los otros coautores no tengan, y sin duda en este caso hacer una traducción al inglés y distribuirla internacionalmente. Si no existe un especialista con tales capacidades, aquí hay un segundo eslabón donde invertir recursos.

 

¿Por qué preocuparnos de la comunicación? Aparte de por la labor puramente informativa; por la cadena que significa en cuanto a mayor inversión en ciencia y consecuente desarrollo socioeconómico. Como apunte a título de ejemplo, la semana pasada el tracker estaba en Harvard y atendió a una charla sobre biodiversidad de E.O. Wilson y Daniel H. Janzen (investigador de la Univ. de Pennsylvania que desde hace 25 años trabaja en Guanacaste, Costa Rica). Más allá de los temas obvios de conservación, Janzen dijo “yo cada año gasto 500.000 dólares provenientes de EEUU en Costa Rica”. Lo mismo podría ocurrir en la reserva peruana de Paracas. Pero para ello se debe dar a conocer que es un lugar con enormes posibilidades, y que cuenta con un grupo de paleontólogos locales de dilatada experiencia. Lo deben saber tanto los científicos fuera de Perú, como los políticos locales. Y el periodismo científico de calidad es una manera de lograrlo.

 

Instituciones que quieran apoyar: pongan recursos en el apoyo directo al profesional del periodismo científico, a los gabinetes de comunicación, diseñen planes específicos de actuación más allá de las buenas intenciones, y organicen actividades donde se encuentren todos los actores involucrados en el reto de mejorar el compromiso público con la ciencia. Es un trabajo conjunto, y merece mucho la pena emprenderlo con decisión.

Creo que son muy acertadas las opiniones de Pere, pero es bastante difícil que las instituciones apoyen al periodismo científico, las universidades donde se enseña la carrera de ciencias de la comunicación deberían ser los principales promotores de esta área del periodismo donde tenemos tantas carencias.

El Perú cuenta con una Red de Periodistas y Divulgadores Científicos del Perú, el cual aún le falta mucho por impulsar aquello en que tenemos tantas carencias. Como mencioné anteriormente, si no son los diarios quienes apuesten por el periodismo científico, los que escribimos blogs de divulgación científica deberíamos tomar esta responsabilidad.

Vía MiGeo.

Referencia y artículo completo: KSJ Tracker.

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Una nueva técnica de reprogramación celular para formar células madre

En el blog hemos hablado mucho acerca de las células madre debido a sus grandes potencialidades en la biomedicina, gracias a su capacidad de regenerar cualquier tipo de tejido. Como ya mencionamos reiteradas veces, las mejores células madre por su capacidad de regenerar cualquier tejido son las células madre embrionarias (ES cells); sin embargo, hay toda una controversia en cuanto a su uso ya que debemos tener embriones a los cuales les debemos extraer las células de la masa interna celular del blastocisto y provocando la muerte del embrión, en otras palabras, la muerte de un ser humano.

Hace cuatro años, los científicos dieron un gran paso en la tecnología de las células madre. Este avance les permitió superar los problemas éticos provocados por el uso de las células madre embrionarias. Los científicos encontraron la forma de hacer que las células adultas, que ya están diferenciadas, se vuelvan a comportar como células madre embrionarias simplemente insertando cuatro genes que les devolvían esta habilidad. La técnica se llama reprogramación celular y el producto son las células madre pluripotente inducidas (iPS cells). Los cuatro genes insertados son factores de transcripción que se expresan en las células madre embrionarias: Oct3/4, Sox2, c-Myc y Klf4. Sin embargo, a diferencia de las ES cells, las cuales son totipotentes (pueden diferenciarse en cualquier tejido de las tres capas embrionarias: ectodermo, mesodermo y endodermo), las iPS cells pueden diferenciarse en muchos tejidos diferentes pero no es todos. Para diferenciarse en un tejido específico requieren del uso de determinados factores de transcripción, hormonas y hasta sustratos con relieves específicos.

Esta tecnología se ve muy prometedora, pero las iPS cells también tienen grandes inconvenientes que no han podido ser resueltos en estos cuatro años. La primera es que las iPS cells retienen en su genoma los cuatro genes que les han sido insertados, volviéndolas propensas a formar tumores, los genes pueden reactivarse más adelante, cuando la célula ya se diferenció y volverlas a reprogramar para formar células madre, las cuales se dividirán constantemente (porque esa es una de las características de una célula madre) y formar un tumor. En vez de curar al paciente, le generamos un nuevo problema.

El segundo inconveniente es que las iPS cells puede retener, “en su subconsciente”, recuerdos de que tipo de célula era antes de volverse célula madre. Es como si la iPS cell se dijera: “creo que en mi vida pasada era una célula muscular…”. Esto podría influir en el destino de diferenciación de la célula madre y en vez de regenerar un tejido óseo, forme nuevamente un tejido muscular.

Y el tercer inconveniente es que este método de reprogramación celular es relativamente ineficiente, sólo 1 de cada 1000 células pueden convertirse en células madre y toma más de un mes para que las iPS cells aparezcan.

Fue así que el Dr. Derrick Rossi de la Escuela de Medicina de Harvard desarrolló una nueva técnica para producir iPS cells. Rossi et al. en vez de insertar genes en el genoma de las células diferenciadas para convertirlas en células madre, insertaron moléculas de ARN (sintetizados químicamente) correspondientes a estos cuatro genes. Todos sabemos que la expresión genética consiste en convertir los genes – hechos de ADN – a ARN, para luego ser traducidos a proteína. Rossi insertó de frente el ARN para que sea traducida a proteína y exprese estos cuatro factores de transcripción (Oct3/4, Sox2, c-Myc y Klf4). A esta nueva tecnología la llamaron RiPS (RNA induced Stem Cells).

RiPS

Los resultados, que fueron publicados en la revista Cell Stem Cell, son muy alentadores. Primero, se podían obtener células madre en el mitad del tiempo que toma hacerlo mediante la técnica de iPS cells, en dos semanas ya se obtenían los resultados. Segundo, el ARN se degrada fácilmente, así que una vez que hemos obtenido las células madre, los cuatro factores de transcripción insertados no se volverán a expresar después. Y tercero, la eficiencia se mejoró considerablemente: el 4% de las células eran reprogramadas a células madre (RiPS: 4 de 100 y iPS: 1 de 1000).

Claro, que desarrollar esta nueva tecnología tuvo grandes obstáculos que debieron ser superados. El primer intento de Rossi por insertar las moléculas de ARN en las células fueron frustrados por el mecanismo de defensa antiviral innata que poseen. Este mecanismo de defensa degrada cualquier molécula de ARN extraño que ingrese a la célula e induce la apoptosis de la misma (muerte celular programada). Así que Rossi hizo modificaciones al ARN para evitar su degradación. Además, inhibieron los interferones, los cuales también están envueltos en los mecanismos de defensa de la célula ante el ARN extraño para aumentar la expresión de los ARNs insertados. Rossi lograron convertir las células del tejido conectivo (fibroblastos) en células madre.

Este método desarrollado por Rossi y sus colaboradores abre nuevos campos de aplicación de los ARNs en la reprogramación celular. Según los factores de transcripción que insertemos en forma de ARN podemos regenerar cualquier tipo de tejido. Además, esta técnica es bastante viable ya que la síntesis de moléculas de ARN es algo común en nuestros días… quien no ha mandado a sintetizar primers para su PCR? Claro que un primer tiene hasta 30nt de longitud, mientras que un factor de transcripción tiene más de 500nt, pero la maquinaria para “imprimir” secuencias de ADN y ARN ya están disponibles en el mercado y bajando de precio.

Otra aplicación que se le puede dar a esta tecnología es que podemos insertar cualquier molécula de ARN y sintetizar proteínas humanas que pueden ser comercializadas. Además, se podrían usar estas moléculas de ARN para investigar el mecanismo de regulación de la expresión genética de los ARN de interferencia y los microARNs.

Referencia:

ResearchBlogging.orgWarren, L., Manos, P., Ahfeldt, T., Loh, Y., Li, H., Lau, F., Ebina, W., Mandal, P., Smith, Z., & Meissner, A. (2010). Highly Efficient Reprogramming to Pluripotency and Directed Differentiation of Human Cells with Synthetic Modified mRNA Cell Stem Cell DOI: 10.1016/j.stem.2010.08.012

Vogel, G. (2010). New Technique RiPS Open Stem Cell Field Science, 330 (6001), 162-162 DOI: 10.1126/science.330.6001.162