28.2.14
27.2.14
25.2.14
24.2.14
LOS MUSCULOS (CORTESIA DEL BLOG DE LA MULA FRANCIS)
Los
músculos humanos son un prodigio de la Naturaleza, capaces de contraerse y
expandirse en poco tiempo, tienen una gran resistencia. ¿Pueden tener los
robots músculos artificiales en lugar de articulaciones rígidas? Los
expertos en robótica llevan mucho tiempo tratando de diseñar músculos
artificiales para los robots y para prótesis ortopédicas. Los más usados en la
actualidad son los músculos neumáticos. Un músculo neumático es un
actuador de tracción que usa un cilindro con aire comprimido y un
servomecanismo con un regulador de presión. Son ligeros, pueden desarrollar
grandes fuerzas y su coste es bajo. Sin embargo, presentan grandes errores de
alineación al trabajar a gran velocidad, por lo que su uso se limita a aplicaciones
donde se puede trabajar a baja velocidad.
Los
músculos humanos están hechos de fibras elásticas que se contraen y se
expanden. ¿Por qué no se fabrican músculos biomiméticos que imiten a los
nuestros? Se han propuesto varios diseños de músculos artificiales basados
en unos materiales llamados elastómeros, que, igual que las fibras de nuestros
músculos, son capaces de estirarse cuando son sometidos a una fuerza o a una
corriente eléctrica, y luego pueden regresar a su tamaño original. Gracias a la
nanotecnología se han fabricado estructuras formadas por miles de fibras
nanométricas trenzadas entre sí que son capaces de expandirse y contraerse
cuando se aplica un cambio en el voltaje. Destaca el trabajo del
estadounidense Ray H. Baughman, de la Universidad de Texas, que lleva años
trabajando en el uso de nanotubos de carbono para fabricar músculos
artificiales. Su grupo ha publicado en la revista Science varios artículos
desde el año 2009. En teoría los músculos de nanotubos de carbono son muy
ligeros, más resistentes que el acero, pueden funcionar con una amplia franja
de temperaturas (desde 200 grados Celsius bajo cero hasta 1500 Celsius) y
son hasta un 220% más rápidos que los músculos humanos. Sin embargo, los
nanotubos de carbono son una tecnología muy costosa y aún falta mucho tiempo
para que lleguen al mercado este tipo de músculos artificiales.
Recomiendo los artículos técnicos de Ali E. Aliev et
al., “Giant-Stroke, Superelastic Carbon Nanotube Aerogel
Muscles,” Science 323: 1575-1578, 20 Mar 2009 [GScholar];
Javad Foroughi et al., “Torsional Carbon Nanotube Artificial Muscles,”
Science 334: 494-497, 28 Oct 2011 [GScholar];
y Márcio D. Lima et al., “Electrically, Chemically, and Photonically
Powered Torsional and Tensile Actuation of Hybrid Carbon Nanotube Yarn
Muscles,” Science 338: 928-932, 16 Nov 2012 [GScholar].
En español puedes leer
a Francis, “Músculos de torsión artificiales basados en fibras hiladas con
nanotubos de carbono,” LCMF 13 Oct 2011.
12.2.14
11.2.14
7.2.14
EPIGENETICA
"La
epigenética ha cambiado nuestra visión del cuerpo humano"
Manel
Esteller es reconocido como uno de los pioneros y líderes mundiales en
epigenética, sus trabajos han sido citados por otros investigadores 24.473
veces en quince años | "La genética clásica no basta para
comprender enfermedades complejas" | "Antes teníamos una
visión determinista de la biología, ahora la visión es más plástica"
Manel
Esteller
Sant Boi de
Llobregat, 1968
-
Investigador Icrea en el Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge
(Idibell) y profesor de genética en la UB
-
Licenciado en Medicina por la UB, hizo el doctorado en genética molecular en el
hospital Vall d’Hebron
- Fue investigador postdoctoral en la Universidad de St Andrews (Escocia, 1995-1997) y en la Johns Hopkins de Baltimore (EE.UU., 1997-2001)
- Trabajó en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) de Madrid del 2001 al 2007, antes de regresar a Catalunya en el 2008
- Fue investigador postdoctoral en la Universidad de St Andrews (Escocia, 1995-1997) y en la Johns Hopkins de Baltimore (EE.UU., 1997-2001)
- Trabajó en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) de Madrid del 2001 al 2007, antes de regresar a Catalunya en el 2008
MÁS
INFORMACIÓN
Manel
Esteller es, de todos los científicos que trabajan en España, el más
citado en la literatura científica. Reconocido como uno de los pioneros y
líderes mundiales en epigenética, sus trabajos han sido citados por otros
investigadores 24.473 veces en quince años. Las distintas investigaciones que
presentó en el 2013 abarcan desde la base genética de la edad del pavo hasta la
resistencia de los tumores a la quimioterapia. Entre ellas destaca el
descubrimiento de que las diferencias entre poblaciones humanas procedentes de
distintas áreas geográficas no son sólo genéticas sino también epigenéticas.
Estas diferencias explican por qué el riesgo de sufrir ciertas enfermedades
varía según el origen de cada persona.
¿Qué es la epigenética?
Es todo aquello que influye en cómo se regulan los genes. Es lo que explica, por ejemplo, por qué los genes que están activos en una célula de nuestro hígado son distintos de los que están activos en nuestras neuronas, aunque los dos tipos de célula tienen el mismo genoma. Y también lo que explica que personas con un mismo genoma, como los gemelos, se desarrollen de manera diferente y sufran enfermedades distintas a edades distintas.
¿Cómo funciona?
Imagine que el ADN es como un cuerpo desnudo. La epigenética equivale al vestido que le ponemos encima. Epi significa precisamente sobre: es lo que está sobre la genética. Del mismo modo que hay distintos tipos de prendas de vestir, y que nos podemos poner una camisa, un abrigo o un sombrero, también hay distintos tipos de regulación epigenética. De ellos depende que un gen esté más o menos activo en una célula. Y, por lo tanto, de la epigenética depende que los genes funcionen correctamente o que causen enfermedades.
¿Qué le llevó a esta línea de investigación?
Empecé trabajando en genética del cáncer. Me intrigó que hubiera genes importantes en los tumores que no tenían mutaciones. ¿Cómo era posible que las células tumorales se aprovecharan de estos genes para proliferar si no estaban mutados? Llegué a la epigenética buscando la respuesta a preguntas que la genética clásica no podía explicar.
¿La epigenética ha cambiado su visión de la biología?
Antes teníamos una visión más determinista de la biología. Pensábamos que nuestros genes condicionaban de manera irreversible lo que seríamos. Ahora la visión es más plástica. Los genes nos dan una tendencia a ser de cierta manera, pero esta tendencia puede ser modulada por lo que hacemos. Ha cambiado nuestra visión del cuerpo humano.
¿Por eso las investigaciones que buscaban en el genoma las causas de enfermedades complejas no las han encontrado?
Toda enfermedad tiene un componente genético y uno epigenético. Ocurre con el cáncer, con el alzheimer, con las cardiovasculares... Por esta razón la genética clásica no basta para comprender enfermedades complejas. Tenemos que combinar los dos tipos de conocimiento para mejorar la prevención, los diagnósticos y los tratamientos.
¿Se haría usted un análisis del genoma como el que ofrecen algunas compañías para saber qué enfermedades tiene riesgo de sufrir en el futuro?
Hay casos en que el análisis del genoma o de algunos genes concretos, asesorado por un especialista en consejo genético, está justificado. Por ejemplo, en familias afectadas por enfermedades hereditarias graves. Pero para el conjunto de la población, a día de hoy, tiene poco sentido un análisis de todo el genoma.
En la investigación finalista del premio Vanguardia de la Ciencia ha encontrado diferencias epigenéticas entre poblaciones. ¿Por qué las buscó?
Sabíamos que hay diferencias en la susceptibilidad a ciertas enfermedades entre poblaciones. También hay diferencias en la toxicidad de algunos fármacos. Las razones de estas diferencias sólo se habían buscado en la genética. Pensé que también debía haber un componente epigenético.
Pero la epigenética está regulada por factores ambientales. ¿Cómo puede transmitirse de generación en generación el efecto de un factor ambiental?
A través de los óvulos y los espermatozoides, porque su ADN también está regulado epigenéticamente. La epigenética diluye la frontera clásica entre factores genéticos y factores ambientales. Están interrelacionados.
¿Significa eso que el tabaquismo de los padres puede afectar a la futura salud de los hijos?
Exactamente. Tanto del padre como de la madre. El tabaquismo, el tipo de dieta, el consumo de tóxicos... Todo esto podría dejar su impronta en las células germinales y afectar a las generaciones siguientes.
¿Las diferencias epigenéticas entre poblaciones pueden interpretarse como una prueba de que las razas existen?
Sería una interpretación errónea.
¿Por qué?
Porque hay más variedad genética y epigenética dentro de cada población que entre poblaciones distintas. Ha habido tanta mezcla de ADN en la historia de la humanidad que no se puede establecer una separación entre razas sin que sea una separación arbitraria.
¿Qué es la epigenética?
Es todo aquello que influye en cómo se regulan los genes. Es lo que explica, por ejemplo, por qué los genes que están activos en una célula de nuestro hígado son distintos de los que están activos en nuestras neuronas, aunque los dos tipos de célula tienen el mismo genoma. Y también lo que explica que personas con un mismo genoma, como los gemelos, se desarrollen de manera diferente y sufran enfermedades distintas a edades distintas.
¿Cómo funciona?
Imagine que el ADN es como un cuerpo desnudo. La epigenética equivale al vestido que le ponemos encima. Epi significa precisamente sobre: es lo que está sobre la genética. Del mismo modo que hay distintos tipos de prendas de vestir, y que nos podemos poner una camisa, un abrigo o un sombrero, también hay distintos tipos de regulación epigenética. De ellos depende que un gen esté más o menos activo en una célula. Y, por lo tanto, de la epigenética depende que los genes funcionen correctamente o que causen enfermedades.
¿Qué le llevó a esta línea de investigación?
Empecé trabajando en genética del cáncer. Me intrigó que hubiera genes importantes en los tumores que no tenían mutaciones. ¿Cómo era posible que las células tumorales se aprovecharan de estos genes para proliferar si no estaban mutados? Llegué a la epigenética buscando la respuesta a preguntas que la genética clásica no podía explicar.
¿La epigenética ha cambiado su visión de la biología?
Antes teníamos una visión más determinista de la biología. Pensábamos que nuestros genes condicionaban de manera irreversible lo que seríamos. Ahora la visión es más plástica. Los genes nos dan una tendencia a ser de cierta manera, pero esta tendencia puede ser modulada por lo que hacemos. Ha cambiado nuestra visión del cuerpo humano.
¿Por eso las investigaciones que buscaban en el genoma las causas de enfermedades complejas no las han encontrado?
Toda enfermedad tiene un componente genético y uno epigenético. Ocurre con el cáncer, con el alzheimer, con las cardiovasculares... Por esta razón la genética clásica no basta para comprender enfermedades complejas. Tenemos que combinar los dos tipos de conocimiento para mejorar la prevención, los diagnósticos y los tratamientos.
¿Se haría usted un análisis del genoma como el que ofrecen algunas compañías para saber qué enfermedades tiene riesgo de sufrir en el futuro?
Hay casos en que el análisis del genoma o de algunos genes concretos, asesorado por un especialista en consejo genético, está justificado. Por ejemplo, en familias afectadas por enfermedades hereditarias graves. Pero para el conjunto de la población, a día de hoy, tiene poco sentido un análisis de todo el genoma.
En la investigación finalista del premio Vanguardia de la Ciencia ha encontrado diferencias epigenéticas entre poblaciones. ¿Por qué las buscó?
Sabíamos que hay diferencias en la susceptibilidad a ciertas enfermedades entre poblaciones. También hay diferencias en la toxicidad de algunos fármacos. Las razones de estas diferencias sólo se habían buscado en la genética. Pensé que también debía haber un componente epigenético.
Pero la epigenética está regulada por factores ambientales. ¿Cómo puede transmitirse de generación en generación el efecto de un factor ambiental?
A través de los óvulos y los espermatozoides, porque su ADN también está regulado epigenéticamente. La epigenética diluye la frontera clásica entre factores genéticos y factores ambientales. Están interrelacionados.
¿Significa eso que el tabaquismo de los padres puede afectar a la futura salud de los hijos?
Exactamente. Tanto del padre como de la madre. El tabaquismo, el tipo de dieta, el consumo de tóxicos... Todo esto podría dejar su impronta en las células germinales y afectar a las generaciones siguientes.
¿Las diferencias epigenéticas entre poblaciones pueden interpretarse como una prueba de que las razas existen?
Sería una interpretación errónea.
¿Por qué?
Porque hay más variedad genética y epigenética dentro de cada población que entre poblaciones distintas. Ha habido tanta mezcla de ADN en la historia de la humanidad que no se puede establecer una separación entre razas sin que sea una separación arbitraria.
2.2.14
SANGRE
(cortesia de QUO) A cinco mil
metros de altura, Pablo se arrepiente. No quiere saltar en paracaídas. Su
gemelo, Carlos, al borde de la puerta de la avioneta, con una sonrisa en el
rostro le intenta convencer, pero no hay caso... y en un segundo desaparece de
la vista de Pablo y se convierte en una mota
flotando en el cielo. Estos dos gemelos monocigóticos (es decir, idénticos) no podrían
ser más diferentes. Pablo es conservador, tranquilo y poco dado a la
espontaneidad. En cambio, Carlos nunca piensa las cosas dos veces; es pura
adrenalina.
Lo extraño
es que no conozco a ninguno de los dos. Ni siquiera a sus padres. He reconocido
elcarácter
arriesgado de Carlos gracias a una gota de
sangre. Bueno, la verdad es que no lo he hecho yo, sino Darlene Floden, del Laboratorio de Epigenética Familiar de
Toronto, Canadá.
Comparando
el ADN de gemelos monocigóticos que se criaron separados, Floden ha descubiertoque
los hermanos más propensos a asumir riesgos exhiben diferencias en el gen DLX1,
relacionado con nuestra respuesta al estrés y la capacidad de asumir riesgos.
Pero hay mucho más. Como si de un libro se tratara, tu índice (un pinchazo en
él) revela casi toda tu historia, incluida la más antigua.
¿Fuiste un
bebé querido? Un estudio de
la Universidad McGill ha descubierto que los ratones que son lamidos y cuidados
por sus madres generan a lo largo de su vida más cantidad de una proteína,
llamada GR, que actúa como tranquilizante, mientras que aquellos roedores
ignorados por sus progenitores presentan rasgos de mayor ansiedad.
Pero no son
los únicos índices que una gota de tu sangre proclama
al resto del mundo. Allí residen también las hormonas que señalan tu sexo,
los genes que revelan tu color de piel, de peloy hasta de ojos, y las proteínas y enzimas que difunden tu
edad aproximada a los cuatro vientos. Parece no haber escapatoria de la
sangre... ni siquiera en tu oficina.
Llevas un
currículum en la sangre
¿Trabajas
en turnos o tienes horarios fijos? Valentina Bollati, de la Universidad de
Milán, comparó muestras de sangre de unos 200 empleados de plantas químicas y descubrió que
aquellos que tenían turnos de ocho horas alternas presentaban un patrón
genético diferente de los que llevaban un horario fijo... Claro, que este
estudio no reflejaba quién ganaba más dinero. Porque, por increíble que
parezca, basta un poco de zumo de leucocitos y plaquetas para determinar si
eres rico o pobre.
Así lo
afirma un trabajo realizado por Ana Diez-Roux, de la Universidad
de Michigan, quien solicitó a más de 1.000 voluntarios que señalaran si poseían
coches, casas, acciones u otros bienes. ¿El resultado? Los más potentados
también se diferencian del resto en sus genes.
¿Cómo es
posible detectar todo esto en una muestra de sangre? Para comprenderlo me
comunico con la doctora Concha Vidales, directora del centro DNAData,
especializado en análisis de ADN. Según ella: “La naturaleza utiliza varios
mecanismos que considera interesantes (no quiere decir buenos o malos, solo
interesantes) para fijarlos en nuestro ADN.
Nuestras experiencias vitales dejan trazas en el genoma de lo que hemos vivido,
y estamos comenzando a identificar esas trazas y relacionarlas con ciertas
conductas”.
Sexo, edad,
color de piel... Cada latido de tu corazón envía a los expertos un retrato de
tu cuerpo y de tu personalidad
Debido a
que no todas las personas tenemos estas mismas alteraciones, comparando las
costumbres de quienes tienen una mutación en determinado gen se deduce que
quienes también las tengan habrán vivido situaciones similares.
Por
ejemplo: quienes han sufrido una experiencia traumática y padecen de estrés
tienen alteraciones muy características en la expresión de ciertos genes. Así lo ha
descubierto Elisabeth Binder, del Instituto Max Planck de
Psiquiatría. Binder analizó el perfil genético de más de 2.000 voluntarios y
detectó que la hormona glucocorticoide aparece en aquellos que han sufrido un
pasado convulso.
La enorme
cantidad de datos que se pueden conocer acerca de nuestra personalidad, nuestro
pasado y la influencia de padres y abuelos puede despertar cierto escepticismo:
¿son tan fiables estos estudios? Le hago esta misma pregunta a la doctora
Carmen Entrala, directora deLaboratorios Lorgen, pioneros en análisis de trastornos
fetales por medio del análisis de la sangre materna. Para ella no hay duda: “En
el campo de las enfermedades neurológicas, hoy es posible hacer un
diagnóstico genético en muchas de aquellas que tienen una base genética clara.
En relación con las enfermedades
psiquiátricas, la genética cada vez está desempeñando un papel más
importante en el diagnóstico, la predicción y prevención de las enfermedades
mentales.”
Huellas
indelebles en tu ADN
Queda claro
que casi toda nuestra vida se puede leer en este libro escrito con tinta de
sangre, pero ¿cómo se escribe? Los acontecimientos que vivimos dejan una huella
que altera la expresión de nuestros genes a través de marcadores. Uno de ellos
es el grupo metilo o alquilo. Si las instrucciones para la vida, es decir el
ADN, es el manual de todos los muebles de IKEA, el grupo alquilo se cuela entre
algunas páginas y las traduce al sueco, lo que hace imposible que armemos ese
mueble.
Tu
epigenoma te delata
La mayoría
de estas traducciones ocurren en el vientre materno, o apenas nacemos. Gracias
a ellas, nuestras células pulmonares, por ejemplo, no expresan células
dérmicas. La mayoría de nosotros tenemos los mismos “errores” de traducción en
idénticas páginas; pero al ser tantas hojas, a veces hay disparidades entre las
personas. Y estas diferencias genéticas tienen que ver, en parte, con nuestro
estilo de vida, nuestro epigenoma.
La Dra.
Entralba me lo confirma: “Sabemos que no todas las alteraciones que dan lugar a
las enfermedades genéticas radican en cambios en la secuencia del ADN de los
genes. Hay mecanismos que se denominan epigenéticos y que regulan la expresión
de los genes. La epigenética puede responder a preguntas tales cómo por qué dos
gemelos monocigóticos (con el mismo ADN) pueden desarrollar enfermedades
distintas.”
Ni la ropa,
ni el coche, ni la casa... Lo que de veras puede chivar tu estatus es un
pinchazo en el dedo
Tim Spector, profesor de
genética epidemiológica del University College de Londres, asegura que “el
epigenoma es una fotografía de los eventos más importantes de nuestra vida”.
Algo que sabe porque ha ojeado muchos de estos “álbumes de fotos”... incluso
los más privados. Spector es capaz de identificar en la sangre proteínas y la
alteración en el trabajo de ciertos genes que demuestran si has fumado recientemente o si has dejado el vicio. También
puede predecir tu calidad de envejecimiento, tu presión sanguínea en un par de
décadas y las posibilidades de que sufras de osteoporosis, estudiando la
presencia de 22 metabolitos directamente relacionados con estas condiciones.
Estos estudios fueron realizados en gemelos separados al nacer, una de las
especialidades de Spector.
Toda nuestra vida está escrita en una
gota de sangre y apenas hemos empezado a comprender el
lenguaje. Pero ¿es indeleble? Es decir, ¿podemos sobreponernos a experiencias
traumáticas y que eso se refleje en nuestro ADN?
Para Tim
Spector es una muy buena pregunta: “Hay estudios que demuestran que algunas
veces esto es posible, pero dependerá de lo profunda que sea la huella que han
dejado en nuestra historia.”
La sangre
nos permitirá ver el futuro
El día de
mañana, ¿podremos anticiparnos a distintos tipos de cáncer o de
enfermedades neurodegenerativas por medio de un análisis de sangre? Francisco
Javier Fernández Rosado es responsable analista de Lorgen, un experto que se
sumerge en la hemoglobina como otros los hacen en el océano. Es él quien me da
la clave de lo que nos espera: “En la actualidad existen tests para el
diagnóstico precoz en sangre de cáncer de mama, colon y pulmón, y a nivel de
investigación son muchos los grupos de trabajo dedicados a desarrollar pruebas
diagnósticas que permitan detectarlo en sus estadios más precoces. Sin duda,
aún hay mucho por descubrir, pero lo que si se intuye es un futuro muy prometedor en el diagnóstico, prevención y
tratamiento de enfermedades genéticas.”
Las
aventuras de los padres de nuestros padres y su flirteos con
el tabaco y otras hierbas fumables pueden ser la causa de las
dificultades respiratorias de algunos niños. Independientemente de si la madre
fumó o no. Así lo afirma una investigación reciente publicada en el Expert Review
of Obstetrics & Gynecology. Pero nuestros abuelos pudieron haber
sido casi igual de influyentes que nuestros padres. Isabelle Mansuy,
neurobióloga de la Universidad de Zúrich, realizó un estudio
modelo con ratones. A las crías de un día de vida se las separaba de
sus madre durante dos semanas y luego se las regresaba al nido. Pese a ser
alimentadas y cuidadas con normalidad, las crías crecieron con síntomas de
estrés... idénticos a los que presentaron los vástagos que no fueron
abandonados.
Para saber
si esto también sucedía en humanos, la doctora en Psicología, Yael Danieli está
realizando pruebas entre cientos de voluntarios, hijos y nietos de
supervivientes del Holocausto. Los resultados pueden demostrar que para la
sangre no hay distinción entre futuro y pasado. Solo existe el presente.
La
investigación de Danieli se apoya en hallazgos
realizados por Rachel Yehuda, neurocientífica del Hospital
Monte Sinaí de Nueva York, quien ha identificado trastornos alimentarios y de
ansiedad en nietos de supervivientes del Holocausto. Otra prueba más de que la
sangre es el espejo del alma.
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