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Obtención, por primera vez, de células madre humanas mediante transferencia nuclear

El día 15 de mayo de 2013 se publicó on-line en la revista Cell un artículo que, a buen seguro, será citado en numerosas ocasiones en los próximos meses y  años. El artículo, que tiene como fecha de publicación oficial el 6 de Junio de 2013, corresponde a un trabajo realizado en la Universidad de Salud y Ciencia de Oregón, que ha sido dirigido por Shoukhrat Mitalipov- El trabajo ha conseguido la obtención, por primera vez, de células madre embrionarias humanas, genéticamente idénticas a las células de la piel que se han utilizado como donantes de información genética, tras la realización de un proceso de transferencia nuclear.

El procedimiento que el equipo ha utilizado para conseguir esas células madre embrionarias es, en esencia, similar al procedimiento de transferencia de núcleo que se aplica en la clonación reproductiva que se aplica a mamíferos no humanos: la técnica es muy similar al que se utilizó para crear a Dolly, por ejemplo. Sin embargo, a diferencia del caso de Dolly, como no se pretende obtener un individuo sino únicamente conseguir células madre, el desarrollo del embrión resultante del proceso de transferencia nuclear se ha detenido en una etapa muy inicial, cuando el embrión tiene, más o menos, un centenar de células indiferenciadas.

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Prohibición en Europa de pesticidas que matan abejas

  Hace prácticamente un año (concretamente el 12 de abril de 2012) en este blog apareció una entrada en la que se trataba el caso del colapso de las colmenas de abejas. El post en cuestión se hacía eco de algunos artículos que se habían publicado en ese momento, en los que se relacionaba la disminución en el número de abejas de las colmenas de Europa y de EEUU con el uso de un tipo de pesticidas denominados neonicotinoides. Ahora una no-decisión de la Unión Europea sobre la prohibición de estos insecticidas ha vuelto a poner el tema en las primeras páginas de los medios de comunicación. Continuar leyendo Prohibición en Europa de pesticidas que matan abejas

Secuenciación completa del genoma del Neandertal

2013-03-19_figureEn Mayo del 2010, se publicó en la revista Nature el trabajo realizado por un grupo de investigadores procedentes de 21 centros de investigación de Europa, Rusia y USA, encabezados por Svante Pääbo, del Max-Planck Institute for Evolutionary Anthropology, Leipzig, Germany. Se trataba del primer estudio realizado a partir de la secuencia de todo el genoma nuclear de neandertales.

Este trabajo tuvo especial relevancia habida cuenta de los problemas técnicos que consiguieron superar para evitar la contaminación del DNA neandertal con DNA bacteriano y con DNA de humanos modernos, y para ensamblar las secuencias de los pequeños fragmentos de DNA que obtuvieron de los restos óseos, casi fosilizados, de los que partieron.

La secuencia obtenida en ese trabajo, en realidad se trataba de una secuencia borrador: habían conseguido descifrar unos 4.000 millones de nucleótidos, a partir de restos óseos de 3 individuos diferentes, genéticamente emparentados, encontrados en una cueva de Croacia (Vindija); teniendo en cuenta que el genoma de los humanos actuales tiene unos 3.200 millones de nucleótidos, en la versión del genoma neandertal conseguida en el 2010, cada nucleótido se había secuenciado una media de 1 única vez (1,2 veces, para ser exactos). Además, la versión genómica conseguida presentaba numerosos huecos en las secuencias deducidas a partir de la secuencia de los cortos fragmentos de DNA disponibles.

A pesar de tratarse de una versión “borador”, la comparación de esa secuencia del genoma del neandertal con las cinco secuencias de genomas de humanos actuales disponibles, permitió extraer algunas conclusiones interesantes, como que se había producido cierto flujo génico entre los neandertales y los ancestros no africanos de los humanos actuales, es decir, que ambos grupos se habían cruzado y habían tenido descendencia fértil.

El día 19 de marzo de 2013, hemos asistido a un hecho extraño en ciencia: se ha presentado la secuencia completa y depurada (no un borrador, sino una versión depurada) del genoma del neandertal pero, y esto es lo extraño, sin que medie ninguna publicación en una revista científica. Simplemente el Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology ha notificado el hecho a través de una nota de prensa en la que indica que el trabajo ha sido realizado gracias al esfuerzo de financiación realizado por la Sociedad Max Planck y al trabajo sobre DNA antiguo que el grupo del Dr Pääbo ha desarrollado durante los últimos 30 años.

Por la información recogida en la nota, sabemos:

1.- que la secuencia genómica obtenida corresponde al DNA extraído de una falange del pié descubierta en el 2010 en la cueva de Denisova (una cueva situada en Siberia, en el Macizo de Altai, entre Rusia, China, Mongolia y Kazajistán).

2.- que la secuencia obtenida contiene información del 99,9% del genoma del neandertal

3.- que cada nucleótido se ha secuenciado una media de 50 veces

4.- que las secuencias no repetidas que son asignables a secuencias similares del genoma humano se han secuenciado al menos diez veces.

5.- que el grado de contaminación con DNA humano moderno es de alrededor del 1%

De la comparación entre la secuencia del neandertal ahora obtenida, las correspondientes a los 3 genomas de Croacia estudiados en el borrador del genoma del Neandertal y la secuencia del genoma Denisovano (obtenido a partir de un hueso de dedo encontrado también en la cueva Denisova y que fue publicado en la revista Science, también por el grupo de Pääbo en octubre del 2012), los investigadores de Leipzig han deducido que el neandertal de Denisova está fuertemente relacionado con los de Croacia, y que probablemente neandertales y denisovanos habitaron la misma cueva en momentos diferentes (ver la figura).

Pääbo indica que actualmente están realizando comparaciones entre los genomas neandertales y denisovano, y que esperan publicar los resultados que obtengan de estas comparaciones antes de final de año. Mientras tanto, han realizado otra cosa inusual: han puesto a disposición de la comunidad científica los resultados de la secuenciación para que, todo el que quiera, pueda utilizarlos, incluso antes de que ellos realicen su publicación. Eso sí, se guardan el derecho a realizar la primera publicación sobre el análisis del genoma completo, aunque los datos pueden ser usados libremente para estudios de genes individuales u para estudios sobre otras características individuales del genoma.

Puede descargarse la secuencia del genoma neandertal en formato BAM, a través de: http://www.eva.mpg.de/neandertal/

La clonación del Neandertal a debate

Reconstrucción de Neandertal

Entrevista en el Programa de EITB titulado “La Mecánica del Caracol” sobre la posibilidad de clonar al Neandertal

 

 

¿Son seguros los trasplantes con células madre inducidas?

Uno de los objetivos más ambiciosos que la investigación tiene planteados desde hace ya varios años en el ámbito de la terapia celular es la posibilidad de reemplazar las células dañadas de una persona (por ejemplo, células del páncreas en una persona diabética, o células nerviosas en alguien que presenta Parkinson) con otras células que sean genéticamente compatibles con el receptor y capaces de realizar las funciones de las células sustituidas.

 ¿Cómo conseguir células que cumplan ambos requisitos (genéticamente compatibles y con capacidad para el reemplazo)? Dos han sido los mecanismos que, de momento, se han encontrado:

 1.- La utilización de células madre embrionarias (ES): en esta opción, se obtendría un embrión genéticamente compatible con el adulto receptor y las células pluripotenciales obtenidas por disgregación del embrión (células madre embrionarias) se diferenciarían in vitro hacia el tipo de células que se quiera reemplazar (células del páncreas, neuronas, etc). Esta opción ha tenido numerosos detractores por el problema ético que supone la utilización de embriones como fuente de células madre.

2.- La utilización de células madre pluripotentes inducidas (iPS): consiste en utilizar células de un individuo existente, desprogramarlas para que se comporten de forma equivalente a las células embrionarias y luego diferenciarlas in vitro para que puedan sustituir a las células que no están en condiciones adecuadas.

Células madre inducidas (de color verde, por la expresión de un gen marcador) que se han trasplantado en la piel de un ratón

Dado que la segunda opción no plantea problemas éticos, numerosos grupos de investigación trabajan activamente en el desarrollo de todas las etapas que son necesarias para que este procedimiento de reemplazo celular pueda llegar a ser algún día realidad. No obstante, no todos los trabajos realizados auguraban un buen final para la posibilidad de utilizar células iPS en terapia celular: aunque en el año 2007 Yamanaka (uno de los que ha recibido por este trabajo el premio Nobel en Fisiología y Medicina en el 2012) y sus colaboradores consiguieron reprogramar células de una persona a un estado similar al del embrión, un trabajo realizado con células iPS de ratones por el equipo de Xu en el 2011, indicaba que las células iPS provocaban una respuesta inmune cuando se inyectaban en los ratones de los que habían sido derivadas, lo cual arrojó serias dudas sobre una de las principales ventajas que a priori presentaban las células iPS.

Sin embargo, un trabajo publicado en la revista Nature el 9 de enero del 2013, dirigido por el investigador Masumi Abe, del Instituto Nacional de Ciencias Radiológicas de Chiba (Japón), da nuevas esperanzas a esta estrategia ya que el grupo ha conseguido trasplantar con éxito en ratones células de la piel y de la médula ósea derivadas de células iPS, sin que se produzca actividad inmunogénica.

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El salmón transgénico más cerca de su comercialización

 

AquaBounty Technologies es una compañía biotecnológica estadounidense centrada en la mejora de la productividad en el ámbito de la acuicultura comercial. Su producto estrella es el AquAdvantage®Salmon, un tipo de salmón del Atlántico que ha sido modificado genéticamente y que, gracias a ello, alcanza el peso del mercado en 18 meses, frente a los 3 años que requieren los salmones convencionales.

AquAdvantage®Salmon son salmones transgénicos cultivados a partir de huevos modificados genéticamente a los que se les ha insertado el gen de la hormona de crecimiento del salmón salvaje del Atlántico, bajo el promotor del gen del salmón que sintetiza una proteína anticongelante. Los salmones modificados genéticamente son todas hembras y estériles y presentan una tasa de crecimiento muy acelerada y, por tanto, potenciales beneficios económicos para su comercialización.

Ahora bien, nada de esto es de interés si la venta de este salmón modificado genéticamente no es aprobada, y eso es exactamente lo que sucede: desde 1995 la empresa AquaBounty lleva esperando la aprobación de la FDA para la comercialización de este salmón sin resultados positivos hasta el momento, a pesar de que en el año 2010 la FDA ya hizo público un informe en el que aseguraba que consumir este salmón era seguro. Faltaba aún la valoración medioambiental, la cual acaba de hacerse pública.

Efectivamente, el día 26 de diciembre de 2012 la FDA ha hecho público un exhaustivo  informe, elaborado en Mayo de este año, en el que analiza la probabilidad de que algún salmón transgénico escape a las condiciones de reclusión, la probabilidad de que si lo hace sobreviva, se disperse y se reproduzca, y cuáles serían los efectos mediambientales si ocurriesen todos estos supuestos. La conclusión del informe es que el pescado transgénico no plantea ningún riesgo previsible para la naturaleza, en las condiciones de cultivo y de producción que plantea la empresa: en tanques cerrados, tierra adentro, para evitar el pequeño riesgo de que alguna hembra (a pesar de que son estériles por ser triploides) llegase a reproducirse con algún salmón salvaje.

Según informa la propia FDA, se abre ahora un plazo de 60 días para comentarios públicos. Pasado este período, la FDA podría emitir una evaluación final y la aprobación para que AquaBounty finalmente pueda comenzar a vender el pescado modificado genéticamente.

Es previsible que las organizaciones contrarias a la comercialización de este salmón transgénico aprovechen esta posibilidad para plantear sus alegaciones. De momento, alguna asociación anti-transgénicos ya ha planteado públicamente sus preocupaciones: que una vez que los peces hayan sido aprobados, los fabricantes presenten permisos para mantenerlos dentro de redes en el mar abierto, con el fin de reducir sus costes.

Por el momento, todo está  a la espera de la decisión final de la FDA.

La noticia en la revista Nature

La noticia en el periódico El País

 

Un modelo matemático aplicado a los genes Hox explica la formación de los dedos

Uno de los modelos más importantes en la Biología del Desarrollo fue el postulado por Alan Turing en 1952. Turing fue uno de los fundadores de la ciencia de la computación y de la informática moderna. Además, durante la Segunda Guerra Mundial trabajó en descifrar los códigos nazis, particularmente los de la máquina Enigma. Los últimos años de su vida los dedicó a al estudio de la biología matemática, concretamente en la morfogénesis. En 1952 publicó un trabajo sobre esta materia titulado “Fundamentos Químicos de la Morfogénesis” en el que proponía un modelo para explicar la aparición de patrones repetitivos en la morfogénesis de los organismos (denominado modelo de reacción-difusión). En este modelo, dos soluciones distribuidas homogéneamente pueden interactuar y producir modelos estables que explican la aparición de estructuras ordenadas.

Una investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Centro de Regulación Genómica de Barcelona (CRG), la Universidad de Cantabria,  la Universitat Pompeu Fabra y la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats, entre otros, confirma que este modelo podría actuar como un patrón molecular en la formación de los dedos de los tetrápodos. Los resultados aparecen publicados en la revista Science del 14 de diciembre del 2012.

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Primer borrador del genoma del trigo

Triticum aestivum es el nombre científico de la especie de cereal que más se cultiva en el mundo: la especie de trigo de la que se extrae la harina para elaborar el pan. En foros internacionales se considera que este cereal, del que obtuvieron en el 2011 unos 681 millones de toneladas, constituye la principal fuente de hidratos de carbono y de proteínas para la población mundial (seguido de cerca del arroz y del maíz).

T. aestivum es sensible a las condiciones de temperatura y humedad ambientales, por lo que su cultivo se limita a regiones templadas y húmedas, como las zonas del mediterráneo y las zonas subtropicales de los hemisferios norte y sur. Se estima que el rendimiento del cultivo del trigo alcanza las 12 toneladas de grano por hectárea cultivada, pero el promedio actual mundial está lejos de esas cifras: la producción media actual es inferior a 3 toneladas por hectárea, y en ambientes de secano es inferior a 2 toneladas por hectárea. Por problemas de abastecimiento y por efecto de los cambios de clima que ya están sucediendo actualmente, la producción actual de trigo tiene problemas para satisfacer la demanda mundial. Sin embargo, las perspectivas para el futuro son mucho peores, así que diversos organismos internacionales han estimado que para satisfacer la potencial demanda de este cereal en el 2050, su producción debería aumentar un 60%. ¿Pero, cómo conseguir tal incremento en la producción cuando no hay tal cantidad de zonas cultivables disponibles?. Una de las propuestas para alcanzar ese incremento de producción viene de la mano del G20, quien ha establecido una “Iniciativa Internacional del Trigo” con el objetivo de desarrollar nuevas tecnologías de reproducción que puedan ser aplicadas con eficacia y rapidez para la mejora del trigo. Estas estrategias pasan por conocer el genoma de esta especie, algo a lo que ha contribuido un trabajo publicado en la revista Nature el día 29 de noviembre de 2012.

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¿Por qué algunos felinos tienen motas y otros bandas?

Tigre

El color del pelaje de los mamíferos es un ejemplo clásico del efecto de la interacción entre varios genes que afectan al mismo carácter. Actualmente, existe numerosa información sobre genes que están implicados en el color, la forma y el tamaño del pelaje en diversas especies de mamíferos (ratones, perros, caballos,…) y sobre cómo funcionan a nivel molecular los productos de esos genes. Sin embargo, quedan muchas lagunas por aclarar, por ejemplo, ¿cuál es el mecanismo por el que aparecen patrones repetitivos en el pelaje de algunas especies felinas?, es decir, ¿por qué y cómo los tigres presentan bandas repetitivas, mientras que los guepardos muestran patrones de pelaje moteado?.  La respuesta a estas preguntas es desconocida, pero un trabajo publicado en la revista Science el 21 de septiembre del 2012, realizado por investigadores de USA, China, Namibia, Brasil y Sudáfrica, aporta algunas pistas.

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Secuenciado el genoma del cerdo

Del cerdo, hasta los andares! Así se simplifica una máxima popular que da cuenta de las bondades culinarias del cerdo.

Pero el cerdo es también interesante en Biomedicina ya que este animal es el mamífero que presenta mayor similitud anatómica y fisiológica con los humanos (primates excluidos). Esta similitud aporta a los cerdos un valor añadido: son excelentes organismos modelo para diversas enfermedades humanas, como la retinitis pigmentosa, diabetes, fibrosis quística, Alzheimer, distrofia muscular o algunos tipos de cáncer. Además, se cree que el cerdo podría llegar a ser una fuente de órganos fundamental para el transplante a humanos, especialmente de corazón e hígado. De momento hay graves problemas a superar, como que la incompatibilidad entre el sistema inmune humano y los órganos del cerdo, o la posibilidad de que virus que afectan al ganado porcino se transmitan a los hospedantes humanos y se expandan a la población general.

El interés biomédico y el interés agronómico e industrial que existe sobre este animal, dieron lugar en septiembre del 2003 al establecimiento del Consocio Internacional de Secuenciación del Genoma Porcino, cuyo objetivo es establecer la secuencia completa del genoma del cerdo. El 15 de noviembre del 2013 se han publicado en la revista Nature los resultados de la secuencia de un borrador de alta calidad del genoma de cerdo doméstico de la raza Duroc (Sus scrofa domesticus). Se trata de un trabajo que ha requerido la colaboración de un buen número de investigadores (el trabajo cuenta con 136 autores, entre ellos Miguel Pérez Enciso, de la Universidad Autónoma de Barcelona) procedentes de múltiples centros de investigación (54 centros), pertenecientes a diversos países (12 países).

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