Cualquier persona curiosa que esté un poco interesada en la biología molecular puede llegarse a preguntar...¿cómo saben los científicos si en un tubito hay ADN, si no se ve a simple vista ni con los microscopios más sencillos, y en ese tubo no parece haber más que agua? Y después de haber explicado técnicas como la de la PCR, ¿cómo podemos saber, si no vemos nada a simple vista, que tenemos millones de copias del fragmento que queremos y de ningún otro?
Pues es porque, aunque parezca mentira, es la mar de fácil separar el ADN por tamaño y detectarlo aprovechando algunas particularidades químicas de esta molécula tan amigable.
Recordad que la molécula de ADN está compuesta por un esqueleto de azúcares pentosa, grupos fosfato y una sucesión de bases nitrogenadas (componentes de los nucleótidos). La carga del ión fosfato es negativa. Eso significa que, como quien no quiere la cosa, la carga eléctrica global de la molécula de ADN es negativa. Si ese dato lo relacionáis con lo que os explicaron en la escuela sobre campos eléctricos, deduciréis que si sometéis al ADN a un campo eléctrico, por un fenómeno de repulsión la molécula se desplazará a la zona positiva del campo.
Recordad también el dato de que el ADN tiene una estructura algo rígida de doble cadena.
Si introducimos al ADN en una matriz porosa, que será el soporte que someteremos al campo eléctrico, la molécula se moverá con más o menos facilidad en función de su longitud total, el tamaño del poro de la matriz y el voltaje del campo eléctrico. Es decir, que tenemos una serie de variables para discriminar el tamaño de una molécula de ADN. Es lo que se conoce como técnica de electroforesis.
La matriz porosa a la que nos referimos se forma con agarosa (un polvo extraído de algas) disuelta en cierto volumen de una solución salina (que proveerá los iones necesarios para que exista el campo eléctrico), calentada y posteriormente solidificada: según el % final de agarosa (normalmente 0,8-2,5% por ciento) tendremos una matriz sólida de un polímero con un tamaño mayor o menor de poro. A menor tamaño de poro, mejor discriminaremos fragmentos pequeños de ADN, que se irán repartiendo por la matriz en función de su longitud pues a mismo voltaje eléctrico, los fragmentos cortos se desplazarán más rápido hacia el polo positivo y los fragmentos largos quedarán retenidos. Si necesitamos un tamaño de poro mucho menor, la agarosa no nos sirve pero contamos con otro polímero, la acrilamida.
Para poder introducir el ADN en la matriz o gel, se hace polimerizar o solidificar la matriz con un peine que fabrica unos pequeños pocillos en uno de los lados: allí se cargará un cierto volumen de nuestra dilución de ADN mezclado con glicerol (que hará que el ADN pese y caiga al fondo del pocillo) y unos colorantes azules que también se desplazarán por el gel y nos avisarán de si todo funciona bien y de cuándo las moléculas corren el riesgo de salirse de la matriz por el otro lado como si de un barco vikingo al llegar al final del mundo se tratara.
La matriz de agarosa se introduce en una cubeta llena del tampón iónico: esta cubeta tiene un borne negativo y otro positivo: las muestras de ADN se cargan en el lado negativo para que recorran la matriz hacia el lado positivo. La cubeta se conecta a una fuente de voltaje (70-120 V usualmente) durante un tiempo determinado (30 minutos o incluso horas) en función del tamaño previsto de nuestros fragmentos de ADN.
Una vez pensamos que los fragmentos de ADN ya han podido distribuirse por la matriz, se detiene la electroforesis y se puede detectar el ADN gracias a una molécula que se intercale entre las dos cadenas (presente en la mezcla de carga o sumergiendo la matriz en ella): habitualmente suele ser bromuro de etidio pero existen alternativas menos peligrosas (el bromuro de etidio también se intercala en NUESTRAS cadenas de ADN y es por ello que todo el material en contacto con bromuro de etidio queda fatalmente marcado como potencialmente cancerígeno).
Al incidir la luz UV en el bromuro (con unos aparatos llamados transiluminadores) , despide fluorescencia rosada. Esto es lo que podemos descubrir al iluminar con UV una matriz de agarosa después de la electroforesis:
De lo cual podemos hacer una foto o sacar una imagen:
El primer carril responde a un marcador de peso molecular, esto es: una mezcla de fragmentos de ADN de tamaño conocido, que nos sirven como referencia. Los siguientes carriles corresponden a las muestras que queríamos comprobar. Imaginad que habíamos querido amplificar por PCR un fragmento de cierto gen a partir de muestras de 6 personas diferentes. Hay ocho tubos porque uno de ellos nos ha servido como control negativo, esto es, una mezcla de PCR sin ADN para comprobar que no existe contaminación y que amplificamos sólo el ADN que introduzcamos en el tubo. Al hacer una electroforesis tras la PCR, cargando el marcador y las ocho muestras de izquierda a derecha, podemos concluir que:
a) Nuestra PCR no se ha contaminado.
b) Hemos amplificado el fragmento que queremos y ningún otro (porque comparando con las bandas del marcador, el fragmento que sale marcado en los carriles tienen el tamaño que nosotros queríamos). ¡¡¡Si viéramos bandas extrañas de otros tamaños, sabríamos que no tenemos nuestro ADN amplificado suficientemente purificado!!!
c)El ADN de la persona correspondiente al carril número 2 no se ha amplificado: algo falló en esa reacción. ¿ADN en mal estado? ¿Error en el proceso?
d)El ADN de la persona correspondiente al carril número 4 no se ha amplificado tanto como las demás, hay menos concentración, porque a igual volumen cargado, la banda tiene menos intensidad. ¿ADN en mal estado? ¿Mal cuantificado? ¿Error en el proceso?
Como veis, podemos extraer bastante información.
La banda de agarosa con ADN dentro se puede recortar, recalentar, separar el ADN de la agarosa y purificar el ADN, por si queremos recuperar nuestro fragmento favorito y purificarlo, para secuenciar, por ejemplo.
Distintas variantes de la electroforesis se pueden aplicar para separar fragmentos de ADN
con distinto fin, pero no las detallaremos todas. En la siguiente entrega, sin embargo, veremos que la misma filosofía se puede utilizar para separar proteínas y ARN, con otra serie de técnicas tan universales que merecen una entrada aparte.
31/10/08
Lab Basics (6): Clichando biomoléculas (I)
30/10/08
Biología capitalista: Corruptumores y la crisis de la corposociedad
Hoy, como de costumbre, me he levantado dormido, me he duchado, desayunado y no ha sido hasta que he estado sentado en el autobús leyendo en el periódico de ayer artículos sobre la crisis (¿qué si no?) cuando me he empezado a despertar. Y me ha despertado una idea que al principio me ha parecido absurda.
En muchas alegorías se suele asemejar nuestro cuerpo a una gran ciudad. Tenemos gentes de todos los tipos: gobernantes en el cerebro, policía circulando por la sangre y obreros especializados en mil y una tareas. Y es que somos unos seres vivos mucho más sociales de lo que jamás nos atreveremos a pensar. No sólo nos relacionamos con otros seres como nosotros, si no, como acabamos de ver, cada uno de nosotros es social en su naturaleza más intrínseca: 200 billones de células coordinadas para crear un "yo" (un "tú", para ser menos egocéntricos. Pero es que, además, cada una de nuestras células es la resultante evolutiva de la "sociedad" de tres o más tipos de bacterias ancestrales: centríolos, mitocondrias y núcleo, por lo menos.
La idea -no original, lo reconozco- que me ha desvelado esta mañana ha sido la siguiente: si nuestro cuerpo es como una sociedad, ¿por qué no considerar la sociedad como un cuerpo?
Cuando el sistema financiero llega a todas las células, asegurándoles el mínimo de recursos para su supervivenia digna (La tasa de suicidios en nuestra corpo-sociedad es más alta de lo que parece, y recibe un nombre casi infantil: apoptosis), no hay ningún problema. Todos hacen su trabajo por el bien del corpo-sociedad. En tiempos de carestía se vacían los depósitos del hígado y se intentan repartir entre todos. En tiempos aún más aciagos, la mayoría de célulhabitantes se quedan con alimentos más primarios, renunciando al manjar de la glucosa, porque sabe que es el único alimento permitido por las sibaritas neuronas.
De vez en cuando algún célulhabitante se quiere pasar de listo acaparando más de lo que puede permitirse. En muchos casos la policía se da cuenta y acaba con él.
En el peor de los escenarios los pérfidos célulhabitantes egoístas se saltan estas barreras y empiezan a acaparar todos los bienes que pueden, a costa, claro está, del resto de la corpo-sociedad. Esta claro que hablamos de los grandes ladrones, verdaderos tumores a los que hay que enfrentarse. Curiosamente estos tumores, a diferencia de los célulhabitantes, son extremadamente voraces y se van enriqueciendo a velocidades de vértigo, creciendo en tamaño (y en bolsa). Más crecen cuantos más acólitos y advenedizos deciden crecer a su sombra; a muchos de estos clanes se les unen policía (macrófagos) que hacen "receptores ciegos" a los posibles gritos de alarma. Si el tumor es lo bastante ambicioso es capaz de llegar a cambiar la estructura del flujo de bienes de su área de influencia: reordena los vasos sanguíneos para su uso o beneficio. Recalificar terrenos, modificar trazados ferroviarios, dictar leyes de inmunidad... ¡ah! ¡cuan bella variedad!
La estupidez de estos tumoladrones o corrptumores (y compañía) es que no ven que si ellos acaparan tanto, otros se quedan sin nada, y el organismo empieza a fallar. Y si muere la corposociedad no sólo mueren los célulhabitantes; también se desvanecen tumoladrones y corruptumores.
Y hasta aquí, lamentablemente, acaban las similitudes. Porque ahora toca hablar de los remedios. Si en medicina se intenta acabar con los tumores de muchas maneras: por ejemplo, armando anticuerpos (una especie de arma policial) especícamente contra ellos, o "cortándoles el grifo", alterando los vasos sanguíneos que se han construído para uso propio (que en nuestra alegoria equivaldría a procurarles una muy menor aportación de capital), en la realidad de nuestra sociedad, se les suministra muchos más bienes por estos canales. Y los corruptumores se ríen mientras la corposociedad se muere.
Para un artículo más serioso y comprensible que este, os recomiendo Entender la crisis actual de la Revista Eureka
28/10/08
Vida saludable y "superalimentos"
Os reto a hacer un experimento: la próxima vez que encendáis la tele y os enfrentéis 
a una de esas (ilegalmente largas) pausas publicitarias que salpican la programación (¿o era al revés y los programas salpican a la publicidad?) os reto, digo, a juzgar los anuncios de productos de alimentación. Si, ya sé lo que me diréis: "Es el lenguaje publicitario y, como el lenguaje de la política, no trata casi nunca de exponer verdades". Pero no es aquí donde quiero llegar... De hecho, lo que me asusta es que, ahora mismo, los publicistas de productos alimentarios se ven forzados a vendernos la comida como si fuese un suplemento nutricional o un medicamento... Y eso no es culpa de los publicistas, sino de las tendencias de los consumidores...
Yo hice la experiencia y os puedo resumir el resultado:
Dejando a un lado las razones de éxito social y/o sexual que deben impulsarme a comprar un determinado perfume o coche, en el caso de los alimentos las razones de consumo son grosso modo:
- Yogur líquido para mejorar mis defensas
- Galletas para mejorar el tránsito intestinal
- Leche para que no se me debiliten los huesos (algunas además me bajarán el colesterol)
- Aceites que me regularán los triglicéridos
- Paté para generar hierro (sic)
- Paté con quesito: hierro más calcio para bocadillos más completos (sic)
La lista podría seguir, pero creo que es suficiente para transmitir la idea: la "medicalización"de nuestra nutrición.
Hace tanto tiempo de ello que ya no nos acordamos, pero antes, el objetivo de nuestra alimentación era proporcionarnos los que necesitábamos para seguir vivos y activos en nuestra vida cotidiana. Los principales factores a considerar cuando nos alimentamos son: energia, elementos "de construcción" y elementos "reguladores". A pesar que estas tres categorias son muy simples, la gran variedad de substancias diferentes que las forman, especialmente las categorias "aminoácidos" y "vitaminas, minerales y oligoelementos" hace que la dieta tenga que ser muy variada. Sabemos, por zonas, épocas o situaciones en que la disponibilidad de nutrientes no ha sido buena, los diferentes trastornos y patologías que la falta de uno o otro nutriente puede producir. Sin embargo, en el "mundo rico", el acceso a los nutrientes no presenta ninguna dificultad, y ninguno de nosotros, excepto en casos de patología muy concretos, ha de hacer un esfuerzo especial en su dieta para reforzar un nutriente concreto y evitar su falta... aunque no siempre ha sido así.
El bocio es una inflamación producida por una inflamación de la tiroides, debida generalmente a la falta de yodo. Nuestro cuerpo obtiene el yodo a través de la dieta. Encontramos yodo en el agua de mar, en la mayor parte de animales que viven en ella, y en los vegetales que crecen en suelos ricos en yodo, que absorben a través de sus raíces. Desafortunadamente, en las regiones en que el suelo (y por tanto las verduras que se cultivan en ellos) eran pobres en yodo, y en personas que no tenían acceso o no consumían productos del mar, incluso en países industrializados, se presentaban deficiencias de yodo, y por tanto, casos de bocio. ¿Cómo se resolvió esta situación? Implementando la sal común con una cierta dosis de yodo para garantizar el aporte necesario incluso a las personas que no tenían acceso a este elemento.
He aquí un ejemplo de como se puede entender bien la implementación de un alimento para conseguir un beneficio colateral. Otro ejemplo podría ser el yogurt, el más conocido ejemplo de los llamados alimentos "probióticos". Un probiótico es un ser vivo que tiene efectos beneficiosos sobre nosotros. En el caso de los yogures, y después de fuertes controversias sobre si los microorganismos superaban o no el ataque ácido del estómago, parece establecido su rol beneficioso en el mantenimiento e incluso el restablecimiento de la flora intestinal (microorganismos que con su preséncia evitan el establecimiento de otros microorganismos que podrían ser perjudiciales.
Desgraciadamente (desde mi punto de vista), en la actualidad asistimos a la perversión de este concepto, y en general vemos como las virtudes que habrían de presidir nuestros gustos nutricionales (tiene buen sabor y es nutritivo) son reemplazados por caracteríaticas que están al margen de la nutrición: frenar el envejecimiento, prevenir enfermedades cardiovasculares, implementar la dieta con calcio, aumentar el grado de respuesta inmunitaria. Para acabar de arreglarlo, en los aspectos energéticos, queremos que el alimento roce la inocuidad: cero calorias, 0% materia grasa.
Encima, en este terreno abonado donde todo el mundo conoce nombres que le suenan, pero pocos saben exactamente que son, nos acabamos embadurnando la cara con cremas que llevan cosas el beneficio de las cuales se conoce como nutriente: retinol, ácido fólico... en una actitud más parecida a las tribus que comían cerebros de enemigos para robarles la inteligencia (o penes de tigre para mejorar la potencia sexual) de lo que nos parece a simple vista.Haced la prueba: id al super a buscar un yogurt; pero no uno cualquiera: id a buscar un yogurt que sea simplemente eso: yogurt. Que no cante ninguna excelecia de los que no tiene, ni haya añadido nada que no tenga que tener una leche fermentada... probablemente encontraréis cuatro... y probablemente lo que harán será jugar la carta de decir "como el de antes". Preocupante ¿no?
En nuestra sociedad, nos estamos convirtiendo en consumidores que encadenan la administración de un producto con la de otro, y cada vez menos con el simple objetivo de alimentarnos. Paraos a pensar: cuando coméis una manzana, en uno u otro momento del tiempo que pasa entre cogerla y acabar de comerla, ¿enéis un pequeño pensamiento sobre sus propiedades saludables? (yo lo he preguntado, y han sido muchos los que me han dicho que sí...). Estamos dejando de comer para pasar a "administrarnos" productos. Os habéis fijado que estos yogures líquidos que hacen películas protectoras porque son immunitas hay que tomarlos una vez al día y se beben de pie y directamente de la botella? Se busca la fidelidad y obediencia propias del consumidor de medicamentos, pero como no estamos hablando de medicamentos reales, no tienen ninguna resposabilidad sobre su auténtica eficacia ni están sometidos a las mismas regulaciones y pruebas que cualquier medicamento auténtico. 
Ahora, incluso, hay quien promete prevenir el cance con tomates manipulados genéticamente!!! Es el problema de querer atraer a la gente con titulares espectaculares. De hecho, la idea de la cual se habla finalmente en el artículo de Nature Biotechnology (Cathie Martin et al) comentado en ScienceNow por Rachel Zelkowitz, es la de aumentar el consumo de antioxidantes en la población americana. Quizá habreis oído esa directriz de "consumir 5/6 porciones de fruta-verdura al dia", ¿no? Pues se ve que los americanos tienen problemas para llegar, y lo que Martin y sus colegas han hecho es coger genes de un antioxidante típico de fresas, arándanos y frambuesas, la antocianina (responsable de su color ligeramente morado-púrpura) obtenidos a partir de maiz, e introducirlos en tomates. ¿Por qué? Porque el consumo de tomate está mucho más generalizado, y es más fácil llegar a la dosis de antocianina recomendada con tomates que con frambuesas...
Ahora bien... vuelta a empezar: ¿Cuál es este interés tan repentino por hacernos antioxidar? Como siempre, para empèzar, la premisa científica es correcta y, aún más, noble: los antioxidantes ayudan a resistir la radiación ultravioleta, así que protegen contra el envejecimiento y, como parte de esta protección, parecen bloquear determinados procesos implicados en la formación del cáncer. Y lo que este experimento busca es, precisamente, introducir antioxidantes extra en nuestra dieta, además de estudiar su posible implicación en la protección contra el cáncer.
¿Pero qué pasará cuando la cosa pase a manos de la industria alimentaria? Pues que la posible implicación en la protección contra el cáncer será una certitud, y que además el tomate lo tendremos que tomar transformado en alguna cosa... Ya habéis visto lo que han hecho con la directriz de las 5/6 piezas de fruta-verdura, ¿no? Han creado una bebida del tamaño de un puño que contiene las 6 piezas concentradas: ya he cumplido la directriz, póngame un bigmac! Me perdonaréis la salida de tono, pero parecemos gilipollas...
El quid de la cuestión es que nos estamos volviendo "finalistas"; no hacemos nada por el placer de hacerlo sinó que hacemos las cosas "con la intención de...", y lo pero de todo es que la mayor parte de las veces, lo que hacemos no tiene que ver con el objetivo perseguido.
Esta obsesión por el resultado está estimulando nuestra pequeña (o gran) tendencia yonqui. No hablo sólo del interés que cada uno puede o no tener en las drogas llamadas "de abuso". Me refiero a todas esas substancias que tomamos para alterar nuestro estado y obligar al cuerpo a obedecer a nuestra voluntad: café o té para espabilarte y aguantar despierto cuando el cuerpo quiere dormir, bebidas energéticas (donde curiosamente la energía no viene de azúcares, sinó de excitantes como el ginseng y el guaraná), i bebidas deportivas... nos hemos aficionado a no dejar entrar nada por la boca que no tenga un objetivo bien preciso, y cada vez menos, este objetivo es la simple nutrición.
Lanzo un reto a todo aquel que quiera seguirlo: juzgad lo que coméis, y pensad sólo en las cosas que estén buenas y consideréis que vuestro cuerpo necesita para funcionar. De todo el resto... ¿Qué os impediría prescindir?
PD: Chapeau para todos aquellos, como los bombones, chocolates y helados, que aún anuncian sus productos como si nos acercasen al orgasmo perfecto: también mienten, pero quizá mejor halbar de placer que de madres preocupadas porque tu hijo se pasa el chicle con otra niña en la guardería o de beber refrescos para los trombos en las arterias...
25/10/08
Articulos recientes sobre temas tratados: transposones, desdiferenciación y pérdida de olfato
Buscando el artículo para comentaros este domingo me he encontrado con 4 artículos recientes sobre temas que hemos tratado ya en este blog y me ha parecido interesante mostraros una pequeña pincelada de hacia dónde se dirigen los caminos de cada una de estas especialidades.
Memorias de África: Transposones adaptativos en moscas
La melena de Sansón: células pluripotentes de células capilares
Si hace poco hablábamos de la reprogramación de células pancreáticas para generar células beta (En Back to the future), esta semana se han publicado un par de artículos en esta misma línea de investigación.
Reprogramación rápida de células tisulares
En el segundo, los autores (Jose Silva y colaboradores), persiguen también la generación de células pluripotentes, aunque en su caso a partir de neuronas. En el artículo investigan algunos de los problemas asociados a esta técnica llegando a la conclusión de que, en su modelo experimental, es suficiente con "tocar" los interruptores OCT4 y KLF4. Como podréis apreciar, la generación de células pluripotentes a partir de células adultas está siendo uno de los campos má activos, por los beneficios que se le supone, y la falta de "quejas" por "expertos" en bioética (aunque todo llegará).
Aprovecho para recomendar la sección "Syopsis" en la que se comentan artículos destacados para el público no especializado. En este caso, es Liza Gross la encargada de presentarnos estos trabajos.
Abuelita, abuelita, ¿por qué tienes la nariz tan poco eficiente? Para verte mejor
Hace ya más de un año, en No me chilles que no te huelo, hablábamos de lo mal que olemos. De lo mal que captamos los olores (mejor así). En ese caso el comentario giraba en torno de la relación "humedad"-capacidad olfativa, y del gen guci2d. Esta semana ha aparecido un artículo en el que también se estudia nuestro particular caso de mamífero "malos oledores". Sus conclusiones parecen relacionar la pérdida de capacidades olfativas con el desarrollo de la visión tricolor, con un dato curioso: el mono americano aullador, único mono del Nuevo Mundo con un limitado olfato, es también el único con visión tricolor. Curioso.
Imágenes: Wikimedia commons
23/10/08
¡Peligro! Transgénicos en libros de texto de Lengua de la ESO
Indignado estoy, oigan.
Estaba ojeando un libro de 2º de la ESO de Lengua y literatura castellana (Ed. Cruïlla) cuando me he encontrado en el apartado de Vocabulario, La tierra, la casa de todos (pág 267) un texto para leer sobre el cambio climático, el agujero de ozono, la contaminación del mar, y... ¡los transgénicos! Y no es un texto de esos de "encuentra cuál de los anteriores no pertenece al conjunto", no. Os paso las preguntas que acompañan la lectura:
- ¿Qué otros problemas de alcance planetario añadirías a los enumerados anteriormente?
- ¿Cuál de estos problemas te parece el más grave y el que requiere una actuación más urgente para resolverlo? Razona tu respuesta.
¡¿Problema de alcance planetario?! ¿!Los transgénicos?! ¿Los mismos organismos que generan fármacos, que ayudan a la investigación?
Entonces, leyendo el texto que leerán alumnos de 2º de la ESO, he comprendido el punto de vista y la sólida base informativa de los autores:
"Los transgénicos son organismos vivos (básicamente vegetales) que han sido creados artificialmente, manipulando sus genes (...)". Primer error. No son básicamente vegetales. Hay muchísimos más animales y microorganismos transgénicos, utilizados principalmente para investigación y generación de fármacos. Sí son básicamente vegetales los que salen en los medios de comunicación que consultan los autores. Queda demostrado un muy buen criterio de selección de la información (que por cierto forma parte del temario de la ESO que se debe impartir). Primer milipunto perdido.
"(...)Esta manipulación tiene como finalidad principal obtener productos más resistentes a las plagas(...)" No. Algunos de los transgénicos vegetales sí se diseñan con este fin. Pero no es la finalidad principal: los hay que producen fármacos, otros generan vitaminas que no generan los "salvajes", otros crecen en suelos con mayor salinidad, otros maduran más tarde. Segundo milipunto perdido... ¡ooooh!
"(...)Sin embargo, la proliferación de cultivos transgénicos conlleva numerosos inconvenientes, algunos imprevisibles:(...)" Si son imprevisibles, ¿cómo vamos a poder enumerarlos...? ¡Ah! A la demagogia y la tergiversación todos sabemos jugar. Pero veamos los inconvenientes según los autores:
"(...)paso de cultivos diversificados a monocultivos(...)" Resulta que la inmensa mayoría de cultivos no transgénicos son monocultivos (se cultiva esa planta y se arrancan las malas hierbas). No tiene nada que ver con nu naturaleza genética.
"(...)contaminación genética (transmisión de genes modificados a otros organismos)(...)". Como prentendía que esta fuera una entrada corta, para ver la dificultad de que se de esta contaminació, os vuelvo a recomendar y a remitir a Conviviendo con transgénicos.
"(...)posibles efectos adversos sobre la salud de las personas que consumen alimentos transgénicos(...)". A parte de la total ausencia de efectos en los estudios realizados, los transgénicos tienen que superar muchos más controles que otros alimentos, así que suelen ser más seguros que los productos que alegremente consumimos.
Resultado final: 0 milipuntos
En definitiva. A los autores del escrito "se les ve el plumero", no sólo por su posicionamiento respecto de este tema, si no también por su criterio a la hora de "seleccionar" sus fuentes de información. Personalmente lo encuentro un hecho muy grave estando escrito como lo está en un libro de texto de una asignatura obligatoria de todos los alumnos de este país. Más aún si tenemos en cuenta que en el temario oficial los transgénicos se deberían dar en la asignatura optativa (!!!!!) Biología y Geología de 4º de la ESO. Esto quiere decir que habrá alumnos cuya única información sobre los transgénicos en la escuela será esta "definición" incluída entre otros problemas de alcance mundial.
¿Por qué el texto obvia los fármacos obtenidos por organismos transgénicos? ¿O los inmensos avances que ha producido su uso? ¿O los importantes beneficios que pueden resultar del uso de arroz productor de vitamina A (el arroz dorado) en el este asiático?
¿Realmente es un tema a tratar junto con los otros tres? ¿A santo de qué? ¿Bajo qué criterio? ¿Cómo se pondrían los de letras si los de ciencias hablásemos en los libros de biología erróneamente -y de manera alarmista- de algún aspecto de las lenguas o las literaturas? ¿y de la filosofía (pienso en las chorradas que se pueden llegar a decir de, digamos, Nietzche)?¿o de la religión como problema de alcance mundial? Sin informarnos. Sin informar. Sencillamente repitiendo opiniones que hemos leído u oído en los medios que consultamos... Sería gravísimo, ¿no creéis?. Lo mínimo de lo que se nos acusaría sería de querer "adoctrinar" a los alumnos.
Pues a mí esto me parece igual de horrible.
21/10/08
Obesidad i metabolismo: la importancia de “la opinión de tu cuerpo”
La obesidad es un problema que cada vez afecta a más personas en paises desarrollados (y en vías de desarrollo). Afortunadamente, la hasta ahora recurrente murga que algunos nos querían dar con las razones metabólicas de nuestra obesidad ha cedido al sentido común, y actualmente toda la gente sensata sabe que, dejando de lado los siempre marginales casos derivados de problemas tiroidales y otras cuestiones metabólicas, la inmensa mayoría de casos de obesidad se deben a sobrealimentación (concretamente, con una ingesta de energía muy superior).
Dejando e lado los problemas de salud que se derivan directamente del sobrepeso (la apnea o los problemas psicológicos derivados de la no aceptación del propio físico), los "auténticos problemas" (los responsables de la mortalidad superior) que se relacionan con la obesidad son consecuencia del impacto que esta obesidad tiene sobre el metabolismo: diabetes tipo II, complicaciones cardiovasculares, dislipidemias e incluso cáncer...
Cuando se estudia la diabetes tipo II (aquella que consiste en una resistencia adquirida por los tejidos a la acción de la insulina, y no a una falta congénita de producción funcional por parte del páncreas) des de el punto de vista epidemiológico, se observa una clara correlación con el peso de los individuos: el aumento de casos por kg de peso ganado es completamente lineal.
No obstante, cuando se estudian individuos concretos, este impacto parece no estar asociado a unos estándares en las cantidades de grasa acumulada, sino más bien con dónde estas grasas se acumulan, y la capacidad de acumulación de grasa del individuo en cuestion...
De hecho, cuando se estudian casos concretos de personas afectadas por diabetes tipo II, se pueden encontrar paradojas interesantes, que parecen contradecir la relación grasa acumulada- resistencia a la insulina. Tres ejemplos
- Los individuos con lipodistrofia desarrollan una fuerte resistencia a la insulina. La lipodistrofia es una enfermedad que se caracteriza por la incapacidad de generar tejido adiposo, o que este sea funcional. De resultas, los individuos que la padecen acostumbran a ser extraordinariamente delgados, aunque padecen diabetes, dislipemia y 0tras complicaciones metabólicas.
- Individuos con obesidades mórbidas no presentan este síndrome metabólico (sería esperable si la correlación es tan dependiente del peso...)
- Los medicamentos antidiabéticos de la familia de las Tiazolidinedionas (TZDs) estimulan fuertemente la diferenciación de tejido adiposo, provocando aumento de peso, pero también un incremento de la sensibilidad a insulina.
En los tres casos parece evidente que la relación entre diabetes y peso no es puramente lineal, y parece existir algún otro mecanismo en juego...
La cuenstión entoces es: ¿Cómo se relacionan la obesidad y la diabetes tipo II?
Hay tres hipótesis al respecto:
1) La hipótesis adipoquina: La obesidad altera el perfil de las adipoquinas (hormonas secretadas por el tejido adiposo). La producción del tejido "obeso" tiende más a producir resistencia a la insulina que sensibilidad a la misma.
2) La hipótesis inflamatoria: La obesidad está asociada a una mayor producción de factores que promueven la infiltración de macrófagos y su activación. Los macrófagos activados producen citoquinas que reducen la sensibilidad a la insulina.
3) La hipótesis de la expandibilidad del tejido adiposo: El tejido adiposo se puede ir ampliando hasta un cierto límite (que depende del individuo y su ambiente). Una vez alcanzado el límite, los lípidos se acumulan en tejidos no adiposos y generan mecanismos lipotóxicos que derivan en la resistencia a la insulina.
Pues bien, en este panorama, los investigadors Samuel Virtue i Antonio Vidal-Puig, del Institute of Metabolic Science (Metabolic Research Laboratories, University of Cambridge) explican en su articulo publicado en Plos Biology las razones por las que fundamentalmente se decantan por la tercera hipótesis, es decir, que de forma idiosincrática, cada individuo tiene una capacidad de acumular grasa en su tejido adiposo, y que alcanzado este límite de acumulación, la grasa pasa a acumularse fuera del tejido adiposo, sobre órganos como el hígado y los músculos, donde produce reacciones de lipotoxicidad.
El tejido adiposo subcutáneo ha sido descrito por algunos, no sólo como inofensivo, sino además como beneficioso. Es todo aquel tejido adiposo acumulado bajo la piel, pero fuera de la cavidad abdominal. En cambio, el tejido adiposo visceral (el acumulado dentro del abdomen) parece vinculado al riesgo de padecer los desórdenes metabólicos peligrosos que hemos mencionado antes (entre los cuales está la diabetes tipo II).
¿Qué pruebas parecen sustentar la hipótesis de la expandibilidad del tejido adiposo?
- El ratón "megagordo": Si la hipótesis del límite a la expansión del tejido adiposo es cierta, un ratón sin este límite podría engordar sin límite, y escapar probablemente a la complicaciones metabólicas asociadas a la acumulación de grasa fuera del tejido adiposo (recordemos que la acumulacion de grasa al tejido adiposo subcutáneo parece no estar asociada a ningún problema metabólico). Eso es lo que parecen haber conseguido Kim et al, según publican en su artículo en el Journal of Clinical Investigation. Eliminando el límite a la acumulación de grasa en el tejido subcutáneo, mantuvieron la sensibilidad a la insulina y, además, constataron que los depósitos sobre el hígado no se formaban aunque la cantidad de grasa acumulada era aún mayor que en otros modelos de raton obeso.
- Humanos tratados con TZDs: El mecanismo de funcionamiento de esta familia de antidiabéticos es, precisamente, el aumento del límite de capacidad del tejido adiposo subcutáneo. Aunque se mejora la sensibilidad de la insulina, el peso de los pacientes en general aumenta, pero los depósitos de grasa viscerales se ven drásticamente disminuidos. Esto parece dejar bastante clara la relación entre la cantidad de grasa que el tejido adiposo subcutáneo es capaz de admitir y la formación de los depósitos viscerales, así como su relación con la resistencia a la acción de la insulina. Establecer el hecho de que los problemas metabólicos asociados a la obesidad están relacionados con los límtes en la capacidad individual de acumular nutrientes excedentes puede sentar las bases de toda una nueva concepción en la lucha contra los problemas derivados de la obesidad, más insipirada en la adaptación de las técnicas no al peso del individuo en relación con tablas estandarizadas para toda una población, sino en la observación del comportamiento del organismo ante esta grasa excedente.
Y, en medio de este panorama, la opción sensata (come menos y camina un poco más) no parece ser muy popular: lo que interesa a la economía de mercado es más bien "come tanto como puedas, luego ya te harás quitar lo que te sobre"...
19/10/08
Alus y exones: las increíbles frases saltantes
El paradigma central de la biología molecular está constituido por el flujo de información DNA --> RNA --> Proteína. Este es el mecanismo básico por el que funciona la totalidad de los seres vivos de nuestro planeta. El DNA, inamovible e intocable, sirve de molde para el RNA, que sale del núcleo y genera proteínas. Un gen, un RNA, una proteína. Al menos, así era al principio. Cada década de investigación añade alguna "varicación", alguna "actualización" al paradigma.
En la entrada de hoy pasaremos por algunas de estas actualizaciones que nos llevarán hasta las secuencias Alu y su papel sibarita en la evolución de los primates , por tanto, de nosotros mismos.
Exones o what really matters
Los genes no son tiras largas y continuas de información. El RNA copiado a partir de ellos sufre un "procesado" antes de salir del núcleo. Hay partes de los genes que se quedan en el núcleo (los intrones). La parte del RNA que sí se traducirá a proteína, los exones, son empalmados mediante el proceso conocido como splicing.
Se conocen ya muchas de las secuencias que dicen cuando empieza y acaba un exón. Son las señales de splicing, que les dicen a las proteínas que procesan el RNA por dónde deben cortar y pegar.
Ravidreams. Wikimedia commons
Forluvoft. Wikimedia commons
Splicing alterntaivo o variaciones sobre un mismo tema
Muchas veces los genes presentan "exones alternativos". La maquinaria de procesado del RNA puede "elegir" entre poner entre el exón 2 y 4, por ejemplo, el exón 3a o el 3b. El RNA resultante es diferente según qué exón se halla puesto (estas diferencias pueden ser sutiles o verdaderamente espectaculares). Así, un gen suele codificar para más de una versión de una proteína.
Hoffmeier. Wikimedia commons
Transposones o genes con hiperactividad
La visionaria premio Nobel de Medicina Barbara McClintock postuló la existencia de elementos móviles en el genoma, trozos de DNA que no saben quedarse en su sitio y van saltando de un lugar a otro. El postulado de McClintock gana en espectacularidad si se tiene en cuenta que fue publicado en la década de 1940, antes de saber, incluso, cómo era la estructura del DNA.
Estos elementos móviles reciben el nombre de transposones. Cuando un transposón se mueve puede insertarse en un lugar del DNA en el que no hay información relevante; puede insertarse dentro de un gen, cambiándolo totalmente; insertarse en las secuencias reguladoras, cambiando el dónde, cómo y cuándo se expresará el gen que regulan; a veces, cuando vuelven a saltar se llevan trozos de genes con ellos... unas secuencias muy simpáticas, como podéis apreciar.
Las secuencias Alu. Con nosotros desde que somos primates
Hace 65 millones de años se dio un proceso de transposición que acabó generando unas secuencias presentes en todos los primates, denominadas secuencias Alu. En los humanos hay más de un millón de copias de esta pequeña secuencia de 300 pbs (pares de bases, las famosas 4 letras del DNA). Imaginaos el cacao que puede representar tener un millón de pequeños "gamberros" moviéndose por el genoma.
Alu mejor tienen algo que ver con los exones
Hasta el 2002 se consideraba que las secuencias Alu sólo eran pequeñas secuencias capaces de fastidiarla disrumpiendo el funcionamiento "normal" de nuestro DNA. A partir de ese año (Gracias a trabajos como el de Sorek y compañía) las cosas empezaron a cambiar ya que se detectaron señales de splicing en estas secuencias.
Esto implicada que cuando una secuencia Alu se inserta en medio de un gen puede generar un exón, normalmente alternativo, que puede ser incorporado a determinadas versiones de la proteína, modificando, quizás, su funcionalidad. Así, los Alus dejaron de ser simples molestias, ya que parecía incluso que podrían haber jugado un papel relevante en la evolución de los primates.
Wikimedia commons
El artículo que nos ocupa. Alus sibaritas
En un reciente artículo libre de PLoS, firmado por Lan Lin y colaboradores, se estudia precisamente este papel de los Alus como generadores de exones.
Lo primero que cabe destacar del artículo, investigación aparte, es que está escrito con un estilo alejado del estereotipo jeroglífico. Lo segundo, que está repleto de citas a otros artículos libres, lo que facilita la búsqueda de información. La ciencia se globaliza.
Los Alu-exones parecían ser exclusivos de formas minoritarias de las proteínas. Esto podría representar un mecanismo evolutivo de "protección" frente a los Alu-exones: si me entra un Alu-exón en un gen, puedo minimizar su impacto reduciendo la cantidad de RNA que lo contendrá.
Sin embargo, en este artículo, se estudió la posibilidad que los Alu-exones sean sibaritas y no les guste, por ejemplo, el hígado, expresándose, digamos, sólo en neuronas. Es decir, sean específicos de tejido. Y parece que en ciertos casos es así: los Alu-exones determinan la expresión de su "variante" en unos tejidos y no en otros, con lo que su papel en la evolución sería aún mayor de lo que se creía.
En el artículo se realizan, además, comparativas filogenéticas de cambios en las secuencias de Alu-exones y exones normales de diferentes primates, viendo que los que tienen su origen en Alu presentan una mayor tasa de mutaciones.
Para rematar esta información, estudian si los Alus de los que que derivan los Alu-exones son secuencias Alu-J (las más antiguas) o Alu-S (de "mediana edad"). Sus resultados indican que la mayoría de estos Alu-exones provienen de las Alu-J, es decir, de los Alus que más tiempo llevan entre los primates.
Quiero destacar que los dos últimos puntos de resultados se han realizado utilizando herramientas bioinformáticas al alcance de todos nosotros (Como el BLAST que utilizamos en la entrada Magnetocepción: azul eléctrico y azul magnético). Quizás en un futuro no muy lejano podamos publicar algún artículo por nuestra cuenta... mmm. ¿Alguien se apunta?
17/10/08
En el (ADS)L: Noticias interes(ADN)tes. 17-10-08
Esta semana hemos leído y os recomendamos:
16/10/08
El genoma fluido
Con un estilo muy ameno, el autor, Josep Maria Casacuberta, nos lleva de la mano por los descubrimientos que se han sucedido tras la secuenciación de los genomas de los diferentes organismos. Encontraréis desde DNA basura (que no lo es tanto), hasta regulación génica; desde mutaciones que cambian radicalmente una planta, hasta "espeleología molecular". Y todo perlado de buenísimas alegorías que ayudan tanto a entender mejor los conceptos como a disfrutar aún más leyendo el libro.
Os aseguro que hay pocos libros que me hayan resultado tan "así de simples, así de naturales". Un estilo de divulgación muy a tener en cuenta. Se lo recomiendo a todo el mundo, y no sólo para leerlo, sino también como regalo. Quedaréis bien. Seguro.
Ficha técnica
15/10/08
¡Nos han comentado en la radio!
Buenas. Hoy, hacia las 7:55 de la mañana se ha recomendado nuestro blog (la versión en catalán) en RAC1. Podéis ver el comentario en el blog del programa "El món a RAC1", o escuchar el corte al final de la segunda hora del programa.
De acuerdo, es autobombo. Pero y lo contentos que nos hemos puesto...
14/10/08
Ciencia "Basura"
Todos los que nos dedicamos de una u otra forma a los temas científicos (sea como investigadores, divulgadores o dentro del mundo de la enseñanza) cargamos con frecuencia las tintas contra todos los elementos sociales que, desde el desconocimiento o incluso des del más mezquino de los intereses, ataca con argumentos (generalmente rocambolescos) los avances científicos. Sin embargo, no hay que olvidar la parte de culpa y responsabilidad que, en esta situación, llegamos a tener las personas de ciencia...
Por eso hoy me apetece recomendaros un libro que hace poco ha llegado a mis manos y que lleva por título "Ciencia Basura".
Que los científicos estamos en un buen lío no es ninguna novedad. La ciencia ha pasado a estar en boca de toda la población, pero en la mayoría de los casos la terminología está alterada, politizada o bien favorece los intereses comerciales de una u otra empresa (cuando no las tres cosas a la vez).
En este contexto llega el libro "Ciencia Basura", escrito por el profesor emérito de genética molecular i biología celular de la Universidad de Chicago y director de la revista Science Week, Dan Agin, en el cual no sólo encontraremos destruidso muchos de los mitos pseudocientíficos actuales (i unos cuantos del pasado que, curiosamente, ahora nos resultan ridículos) sino que también (y eso es muy necesario desde la propia comunidad científica) muchos casos emblemáticos de prostitución de la ciencia para favorecer al propio científico (fraude de Piltdown, artículos fraudulentos...), una determinada ideología (frenología i eugenesia...) o, como no, intereses comerciales (dietas, rejuvenecimiento, probióticos...).
En cualquier caso, lo que no hay que olvidar es que, como científico, Agin hace un alegato en favor de la buena ciencia, y por muy despiadado que pueda resultar leer toda esta colección de fraudes y manipulaciones (en el libro se estima que cada año se publican centenares de artículos científicos con datos "retocados" o incluso directamente inventados!) aún se critica con más virulencia a todos los colectivos que, a lo largo de la historia, se han dedicado sea a atacar a la ciencia, sea a obligarla a ponerse al servicio de sus intereses. En este sentido, encontraréis anécdotas curiosas, como la negativa de los hombres de la iglesia del s XVII a mirar el movimiento de las lunas de Júpiter a través del telescopio de Galileo (para no tener que aceptar, en consecuencia, la posibilidad que el conjunto Tierra-Luna pudiese rotar a su vez alrededor del Sol... retorcido, eh?); también descubrireis (los que no estuvieseis ya al corriente) la sobrecogedora similitud de las corrientes de partidarios de la eugenesia en Alemania y Estados Unidos (con esterilizaciones en masa en ambos países de las poblaciones con "material genético de mala calidad").
A parte de estos casos que actualmente pueden parecer más o menos alejados, el libro nos ofrece una buena visión de temas como la biotecnología y sus detractores (aprovecho la ocasión para recomendaros el libro Conviviendo con Transgénicos de David Bueno i Torrens comentado hace poco por Salva), el mundo de las dietas y los medicamentos milagrosos, los terrores científicos con qué los políticos manipulan a la sociedad y algunos mitos y errores de interpretación que actualmente estan en boca de todo el mundo. Evidentemente, no dejéis de leer los capítulos que hablan del cambio climático y del omnipresente creacionismo...
Aunque, en muchos sentidos, no leereis nada que no hayais leído en otras publicaciones, quizás en este libro vale la pena destacar el esfuerzo que se hace para señalar los problemas que amenazan a la ciencia desde dentro, y contra los cuales tambien hemos de encontrar una forma de luchar.
12/10/08
De Nobels, GFPs, luciferasas y fluorescencia
Como ya debéis saber, este año el Premio Nobel de Química ha recaído en tres investigadores cuyos trabajos permitieron describir y aplicar la proteína verde Fluorescente.
Oligodendrocito. Wikimedia commons
Científicos galardonados
Neuronas piramidales. Imagen del artículo de PLoS, de Wei-Chung Allen Lee y colaboradores. Vía Wikimedia commons
¿Tan importante es una proteína de medusa que la hace brillar en tonos verdes? Pues sí. La aplicación de esta proteína en los campos de la biomedicina ha permitido realizar estudios que antes, o bien eran caros o difíciles de realizar, o bien no podían ni soñarse. A parte de su innegable uso científico (15163 artículos a día de hoy en PubMed contienen "GFP"), el uso de estas proteínas está generando toda una serie de imágenes de una belleza difícil de creer. Por el cambio en los métodos de estudio biomédicos que ha supuesto, se ha comparado su aplicación con la creación del microscopio; por la fantástica calidad artística de algunas de las imágenes que se han obtenido, yo lo compararía con el Hubble.
Método de uso
La proteína GFP viene codificada por el gen de la GFP. Los genes son secuencias de DNA. Las técnicas de ingeniería genética permiten trabajar cada vez más fácilmente con estas secuencias de nucleótidos.
No todo el DNA está formado por genes; existen secuencias de DNA que no codifican para ninguna proteína, es decir, no se "transcriben" a RNA, ni, por tanto, se "traducen" a proteína. El DNA no codificante que se encuentra colindante al inicio de un gen suele controlar la expresión de éste. Como ya dijimos en Back to the future, estas secuencias son las regiones reguladoras, los interruptores que "dicen" cuándo, cómo, dónde y en qué cantidad se va a producir la proteína codificada por ese gen en concreto.
Raíz de Arabidopsis. Wikimedia commons
Si ponemos la GFP delante de una de estas secuencias, la proteína verde se expresará en los mismos lugares, momentos y en las mismas cantidades en los que se expresaría el gen controlado por esa región controladora. Es decir, si queremos conocer dónde se expresa una proteína, podemos generar un animal transgénico en el que hayamos introducido la GFP delante de la región reguladora del gen problema. Las células que brillen verdes serán las que lo expresen.
Otro uso. La GFP (y sus derivados), se pueden unir a anticuerpos. Recordad que los anticuerpos son proteínas que reconocen específicamente determinados antígenos. Actualmente existen varios miles de anticuerpos comerciales, cada uno de ellos capaz de reconocer una porción de proteína en concreto. Si ponemos anticuerpos con GFPs éstos se unirán a las proteínas específicas y "brillarán" señalizando su situación. Así, podemos obtener "fotos" de células con regiones intracelulares teñidas de diferentes colores (uno para cada proteína reconocida por cada anticuerpo marcado).
Estructura 3D de la GFP. A la derecha, GFP "cortada" para dejar ver el fluróforo. Wikimedia commons
¿Es posible separar poblaciones de células con estas proteínas?
Si combinamos este "marcaje" en diferentes colores, con un aparato denominado "Citómetro de flujo", podemos, incluso, separar poblaciones de células. Intentaré explicarlo. En el citómetro de flujo se coloca la muestra, formada por una suspensión de millones de células que queremos separar. Imaginad que por un lado queremos células que expresen sólo una proteína que, mediante anticuerpos, hemos marcado en verde; mientras que en la otra población queremos células que sólo expresen una proteína que hemos marcado en rojo; las células que no tienen esas proteínas, o las que tienen las dos, no nos interesan. ¿Y para qué? Pues, por ejemplo, para conseguir poblaciones aisladas de mastocitos (unos glóbulos blanco concretos) y de macrófagos (otros glóbulos blancos).
Tubo de muestras en el citómetro de flujo.Wikimedia commons
Pues bien, el citómetro tiene un capilar por donde va pasando la muestra. Este capilar es de un grosor tal que sólo puede pasar una célula por él. Sobre el capilar inciden una serie de láseres que van analizando cada una de las células. Dependiendo del color en que brillan las células se activa una palanca que va dirigiendo la gota que contiene esa célula hacia un tubo u otro. ¡Y todo esto a una velocidad pasmosa! Verlo en acción es toda una experiencia.
Usos sofisticados de la GFP
Y así, hasta llegar a los usos más sofisticados de estas proteínas. Existe una maravillosa página sobre la proteína GFP de Marc Zimmer, en la que podéis encontrar muchísima información sobre esta proteína. En esta página existe un apartado (Cool uses) en el que se muestra algunos de los usos más espectaculares:
Rana con los ojos "brillantes".Wikimedia commons
A estos usos, habría que añadir otros más "creativos", como los limoneros-farolas que comentamos en Mi limón, mi limonero, brillante me gusta más.
No es GFP todo lo que reluce
Por último quiero romper una lanza a favor de otras herramientas "fluorescentes" de los biólogos.
Luciferasa, un gen de luciérnagas, entre otros. ¡Ay! ¡Qué recuerdos! ¡Cuántos experimentos introduciendo la luciferasa clonada delante del "interruptor" de la MKP-1 (una proteína a la que acabé cogiéndole cariño, no os preocupéis) en células que luego trataba para ver los cambios en su expresión! Siento la frase enrevesada, pero uno también tiene sus recuerdos... Este es otro uso de las proteínas fluorescentes: si quieres saber cómo altera la expresión de un gen un fármaco en concreto (si, si, muchos fármacos producen cambios en la expresión de nuestros genes), puedes poner una proteína fluorescente delante del "interruptor" de este gen y añadir diferentes concentraciones del fármaco para luego medir la fluorescencia. A más fluorescencia, más se expresaría el gen.
Representación 3D de la luciferasa. Wikimedia commons
Una aclaración, la luciferasa no es fluorescente. De hecho, la luciferasa es una enzima que hace que un reactivo, la luciferina, brille.
Fluoróforos
La fluoresceína (verde), la rodamina (roja), la cianina (azul), y otros, son compuestos con brillo propio también usados en marcaje proteico.
11/10/08
Lab Basics (5): Analizando secuencias
¡Perdón por la tardanza! No os penséis que íbamos a dejar sin terminar la serie divulgativa. Habíamos dejado las muestras de ADN congeladas a -20ºC grados una temporadita, y ahora podemos continuar trabajando con ellas.
Por si no os acordáis, en nuestra entrada anterior, habíamos explicado cómo obtener muchas copias de una región concreta del ADN a partir de una muestra mucho menos concentrada, gracias a la técnica de la PCR.
Lo normal, cuando uno manipula secuencias de ADN (amplificándolas, o cortándolas, como veremos en una entrada posterior), es que le quede el resquemor de si la secuencia resultante se ha mantenido idéntica a la original, sin que se haya introducido o perdido algún nucleótido en alguna de las reacciones, o las enzimas polimerasas se hayan equivocado a la hora de copiar la cadena de origen. A veces es lo contrario: hemos amplificado una secuencia con unos cebadores que pretendían introducir cierto nucleótido mutado a nuestra conveniencia y queremos saber si realmente ese cambio deseado está en las moléculas hijas.
Para asegurarnos de que nuestra secuencia es la deseada, recurrimos a la técnica de la secuenciación.
Actualmente, esta técnica consiste en realizar una amplificación por PCR en un termociclador normal, partiendo de una cierta cantidad del ADN que se desea "leer", una polimerasa especial y una mezcla de nucleótidos modificados, algunos de los cuales están unidos marcados con fluorescencia (o terminadores): cada uno de ellos (A, T, C, G) marcados con una fluorescencia distinta. En esta reacción de amplificación, a diferencia de las habituales, no se utiliza una pareja de cebadores para seleccionar la región concreta que se desea amplificar, si no sólo uno de los cebadores (mejor si en un tubo se utiliza el cebador complementario a una de las cadenas, y en otro, el complementario a la cadena contraria, para así comprobar que los resultados de ambas son equivalentes).
El cebador se une a la región complementaria y la polimerasa empieza a amplificar esa región de interés. Cuando incorpora uno de los nucleótidos marcados, no puede seguir elongando esa cadena y l asecuencia queda truncada. De forma ideal, al final del proceso tendremos tantas cadenas de tamaño escalonado como bases nucleotídicas teníamos en la cadena que queríamos copiar.
El protocolo de tiempos y ciclos es algo diferente al de la PCR normal, pero base del proceso es la misma.
Una vez hecho eso, se precipitan y limpian las muestras obtenidas de la PCR para eliminar sales y restos de terminadoes; esto puede hacerse limpiando el ADN con etanoles a diferente concentración o filtrarlo con unas resinas especiales. Una vez limpio y resuspendido convenientemente, se hace pasar por un secuenciador.
Este equipamiento no suele estar disponible en los laboratorios al uso, así que es frecuente llevar las muestras a una unidad especializada que cobra por hacerlo. Allí disponen de robots secuenciadores automáticos que pueden secuenciar muchas muestras de una sola vez: separan las moléculas de ADN por tamaño tras pasarlas por un capilar y detectan la fluorescencia que emite el último nucleótido incorporado. Después registran el resultado en forma de gráfico de picos de colores (convencionalmente, T rojo, G negro, C azul y A verde), llamados cromatogramas, de manera que viendo la sucesión de picos se puede leer la secuencia que ha pasado por el capilar (existen programas informáticos específicos).
Arriba: Dos figuras esquematizando el proceso general de secuenciación automática.
Abajo: cromatograma y detalle de una secuencia de picos.
Mediante otro tipo de softwares, comparamos esa secuencia obtenida con la secuencia de referencia, que es la que queríamos obtener. Asi podemos detectar incongruencias entre ambas secuencias, detectar errores, comprobar si se han introducido los cambios que queríamos, etc.
La longitud máxima de una secuencia que se puede leer bien, sin que los picos salgan deformados, suele ser de hasta 1500 pares de bases.
Por ejemplo, queremos buscar mutaciones en cierto gen, responsables de una enfermedad hereditaria en un paciente. Obtenemos ADN genómico del paciente, amplificamos en diferentes fragmentos todo el gen por PCR y secuenciamos esos fragmentos. En uno de los cromatogramas correspondiente a uno de esos fragmentos, vemos un cambio de una A por una G respecto a la secuencia de referencia: en esa posición hay dos picos porque la mutación se encontraría en heterozigosis, es decir: en uno de los cromosomas la secuencia es correcta; en el otro, está presente esta variación. Normalmente estos cambios se traducen también en cambios a nivel de proteína. Mutación habemus.
10/10/08
En el (ADS)L: Entradas interes(ADN)tes. 10-10-08
Estos días hemos leído y os recomendamos:
- Spectacular video of zebrafish embryo developing in 24 hours, de Biosingularity. En esta entrada he podido ver este espectacular video en el que se resume, en un minuto, las primeras 24 horas del embrión de Pez Cebra. No os perdáis el cierre del tubo neuronal y la segmentación del mismo (hacia el final). Y todo esto regido por gradientes de proteínas, RNAs, genes... cuánta belleza en un minuto de vídeo. Recomiendo también el enlace que ofrece Biosingularity.
- La esfinge de la muerte, de Museo de la Ciencia. Por Carlos Lobato. Amena entrada sobre un fascinante animal, la Acherontia atropos, la Polilla de la Muerte, inmortalizada en El silencio de los corderos y en una genial foto de Dalí.
- El naixement d'un oceà (en catalán), en Nòmades. Por Asimetrich. Geología en directo. Qué efectos tiene la aparición de una falla "en medio" de un continente.
Y más:
- Dos formas de ver la Gran Ciencia, de Tall & Cute. Gran reflexión alrededor de un artículo de (3)+3+(1) páginas (¡ah! Tendréis que mirar la entrada). Lo peor es que, como dijo (creo) Woody Allen, los records están hechos para superarse. (Espero que el artículo sea un bombazo y tenga que tragarme mis ironías -al menos, éstas)
- Misterioso ADN se encuentra que sobrevivió a eones de evolución, en Ciencia Kanija. Por Clara Moskowitz. Muy buena entrada sobre un interesantísimo resultado. En principio las mutaciones se dan en cada división celular, eso provoca que aparezcan cambios en las secuencias del DNA. Si estos cambios afectan a zonas muy importantes del DNA (codificante para proteínas esenciales para la supervivencia, por ejemplo), tienden a "eliminarse" (el individuo que las iba a portar no es viable y no se desarrolla con lo que no deja descendencia). Pues bien, se han descubierto regiones que prácticamente no han cambiado en muchos millones de años... ¡y parece que no codifican para nada! Muy y muy mosqueante.
- Estas sabias reflexiones del creador de la WWW. Físico, por cierto.
8/10/08
La ciencia en los medios: Un 64% de la gente no entiende las etiquetas
Esta semana hemos leído esta esperable noticia de El País.
A mí, personalmente no me ha sorprendido el dato, conociendo la tradición "cientifica" de este país en el que es posible no estudiar nada de ciencias en la educación secundaria obligatoria desde 3º de la ESO (en 4º Biología-Geología y Física-Química son optativas). Aunque acabe teniendo un doctorado.
Estoy totalmente de acuerdo en que lengua y historia sean asignaturas obligatorias hasta no sólo 3º de la ESO sino también en todo el bachillerato. El lenguaje es necesario para comunicarse y poder estar informado y culturizado. Pero estamos en una sociedad eminentemente científica y técnica. Todo lo que hacemos, vemos, consumimos, comemos; todos los medios de transporte, de comunicación; todos los comentarios médicos, las recetas, los medicamentos tienen una base científica. Esta base forma parte de la cultura científica, tantas veces negada y olvidada. ¿Por qué tenemos que renunciar a que todos los estudiantes tengan un mínimo de esta cultura? ¿Por qué se da la posibilidad a un alumno de Enseñanza Obligatoria (el mínimo común denominador de la cultura de este país) de convertirse en un analfabeto en ciencias? ¿Os imagináis que se diera la posibilidad de no hacer lenguas o historia a los alumnos? Todo el mundo pondría el grito en el cielo. Pero si no saben de ciencia, ¿qué más da?
El analfabetismo de letras provoca que cualquiera te pueda engañar. Puedes firmar papeles sin saber qué firmas, puedes creerte lo que te cuenta alguien con labia sin tener la posibilidad de leer por tí mismo las fuentes... El analfabetismo de ciencias, lo mismo. Cualquiera te puede engañar en cuestiones no-científicas: falsas creencias, exageraciones, fenómenos paranormales, dietas "milagrosas", etc. que pueden poner en peligro tu salud. El propio artículo de El País lo advierte: "Curiosamente los más jóvenes, supuestamente la población más formada, es la más propensa a creer en muchas de estas falsas promesas saludables". Más formadas, supuestamente, en letras, porque en ciencias está claro que no lo están.
Finalmente, recomendar el libro Los secretos de las etiquetas de Claudi Mans.
Nota: El día 9 de octubre, vía Menéame, leo esta gran entrada en bottup sobre el estado actual de la educación.
7/10/08
Mejoras en la detección precoz del Síndrome de Down
He aquí el secuenciador de ADN Si se trata de un 100% de aciertos, ¿Por qué estamos hablando sólo de estudio prometedor?
El Síndrome de Down es, supongo que todo el mundo lo debe saber a estas alturas, un cuadro clínico provocado por la existencia de una tercera copia del cromosoma número 21 (todos tenemos dos cromosomas de cada tipo, y tener uno de más no es ninguna ventaja...).
Afecta aproximadamente a 1 de cada 1000 fetos en la población global, y esta proporción puede tener tendencia a aumetnar en el mundo occidental, donde se retrasa la edad de maternidad (uno de los factores que influye en la aparición de esta condición). No obstante, actualmente se aplican técnicas para la detección del Sindrome de Down que permiten a los progenitores decidir si siguen adelante con el proceso.
Eso sí, los medios de detección actuales son bastante invasivos: los obstetras se ven enfrentados con el dilema de practicar una técnica que basicamente consiste en sea pinchar y extraer líquido intrauterino (amniocentesis), sea extraer una pequeña porción de tejido placentario para su estudio. Estas técnicas, por precio e invasividad, se aplican a las mujeres con más riesgo de llevar un feto con Síndrome de Down, que son aquellas de más de 35 años (lo cual es bastante frecuente en la sociedad occidental, por otra parte).
Ahora, sin embargo, los resultados de algunas investigaciones parecen dar esperanzas para encontrar métodos menos invasivos e igualmente eficaces.
Ya durante los años 90 se desarrollaron las primeras técnicas en que, a través de la sangre de la madre, se conseguía averiguar importante información sobre el feto que ésta gestaba (grupo sanguíneo y grupo Rh, por ejemplo, que son informaciones muy importantes en casos de incompatibilidad de grupo sanguíneo madre-hijo, que imagino que os suenan a todos).
¿Cómo se puede obtener información interesante sobre el feto a través de la madre? Pues a través del ADN fetal que circula en su sangre. Es decir, la sangre de la madre transporta fragmentos de ADN de su hijo que pueden ser detectados una vez extraída la muestra de sangre de la madre.
Pero, el problema con el Síndrome de Down es que necesitamos detectar un cromosoma 21 extra, y además lo tenemos que conseguir sobre pequeñas cantidades de ADN fetal que circulan inmersas en un océano de ADN materno...
Pues, en este panorama, parece que alguien ha conseguido una primera aproximación exitosa al problema. Se trata del bioingeniero Stephen Quake i el seu equip, a la Universitat de Stanford, a Califòrnia i que apareix publicat a Science Now.
El procedimiento que han seguido ha sido el de introducir muestras de sangre de la madre en un secuenciador de ADN. Aunque sólo se secuenció un 2% del ADN del ADN de la madre, se consiguió detectar un 100% de casos de Síndrome de Down. Además, también se consiguieron detectar tres casos de otras anomalías de tipo genético.
Pues, básicamente, porque el 100% consistió en detectar 9 casos de Síndrome de Down frante a 6 casos "normales". A partir de ahora, es cuando toca continuar aplicando la técnica, y si llegamos a predecir con un porcentaje cercano al 100% todos los casos de Síndrome de Down sobre un conjunto de un millar o unos cuantos millares de casos, entonces probablemente nos encontraremos ante una técnica que ahorrará a las embarazadas "de riesgo" lo que hasta ahora había sido una incómoda prueba.
Otra cuestión que queda pendiente es la de la optimización del precio de la prueba. Aunque la secuenciación ya es más barata que la amniocentesis (que ronda los 1000$), su precio (alrededor de los 700$) continúa siendo alto. No obstante, tal y como señala Quake, el precio se verá probablemente reducido con la mejora y el refinamiento de los procedimientos de secuenciación.
5/10/08
Back to the future: Reprogramando células adultas a células beta
En muchos de estos relatos el viaje es reversible: el protagonista de la novela de H.G. Wells es capaz de regresar del futuro apocalíptico al que ha viajado; Marty y sus compañeros de Regreso al Futuro van y vienen al y desde el pasado y el futuro, intentando arreglar paradojas temporales; los errores llevan a Bruce Willis a dar tumbos como un loco (literalmente) por la linea temporal.
Otros viajes son irreversibles, sólo se pueden realizar en una dirección. Algunos solamente hacia el pasado, como en el relato corto ganador de un premio Nébula He aquí el hombre, de Michael Moorcock (incluído en el fantástico libro Lo mejor de los Premios Nébula publicado por NOVA SF); en otros el viaje es hacia el futuro (atención spoiler!), como en la película clásica El Planeta de los simios.
En otras la dirección del viaje sólo queda clara después de leerse el libro. No os los pienso estropear. Hablo de dos increíbles libros de ciencia ficción, también publicados por NOVA: El Libro del día del juicio final, de Connie Willis; y Cronopaisaje, de Gregory Benford.
Nosotros, pobres mortales atrapados en la ficción no literaria tenemos que conformarnos con avanzar junto a la flecha del tiempo a una velocidad de 60 minutos cada hora. Siempre hacia adelante, célula a célula, desde que fuimos fecundados.
Desde la fecundación el cigoto, la célula resultante de la unión del espermatozoide y el óvulo, tiene un plan: irse dividiendo de dos en dos hasta formar el centenar de billones de células que conforman un ser humano. Del cigoto derivan todas las demás células. O dicho de otra manera, un cigoto es una célula totipotente, puede dar lugar a todo tipo de células y formar un organismo entero ella solita. El cigoto es la madre de todas las células madres.
A medida que la flecha del tiempo avanza inexorablemente, el cigoto va desarrollándose a embrión, y a cada división las células van perdiendo "potencia". Las células madres embrionarias son células pluripotentes, pueden dar lugar a cualquier tipo celular, pero no pueden dar lugar a un individuo entero.
En estados más avanzados de desarrollo (siguiendo nuestro particular viaje en el tiempo), muchas células van perdiendo casi toda su potencialidad. Al final, en la vida fetal y adulta, algunas células continúan teniendo cierta potencialidad de generar otras células, pero siempre de un único tipo de células. Son células madre unipotentes. La inmensa mayoría de nuestras células, sin embargo, se han especializado tanto (en neuronas, células constructoras de hueso, linfocitos, etc.) que han perdido su capacidad para dividirse en nuevas células. Son las famosas células diferenciadas.
Células embrionarias de ratón marcadas con la proteína verde fluorescente (GFP)
En nuestro particular viaje en el tiempo, pues, las células pasan por los diferentes estadíos totipotentes --> pluripotentes --> unipotentes --> diferenciadas, y no pueden dar marcha atrás. Es un camino en una sola dirección.
¿O quizás no?
Uno de los campos más fascinantes de la biología celular actual es precisamente el estudio de los mecanismos moleculares que rigen "la flecha del tiempo celular". Las células funcionan y se dividen gracias a las proteínas, los "trabajadores" celulares. Las instrucciones para fabricar proteínas se encuentran en el DNA, son los famosísimos genes. Pero no todas las proteínas se fabrican a la vez. Hay proteínas altamente especializadas que sólo se producen en neuronas; otras, en células sanguíneas. Otras proteínas se expresan en todos lados. Y otras más no son específicas de ciertos "lugares", sino que son específicas de ciertos "momentos".
Entre las muchísimas cosas que hacen las proteínas encontramos la función de controlar dónde, cuándo, cómo y en qué cantidad se construyen las proteínas. Menudo bucle. Como ya sabéis no todo el DNA "codifica" para proteínas. Hay enormes trozos de DNA que no son el patrón de ningun "obrero". Algunos de estos trozos son las llamadas regiones reguladoras, a las que se unen las proteínas llamadas Factores de transcripción. Las regiones reguladoras serían como los interruptores de los genes y los factores e transcripción los dedos que los activan. (esta analogía no es mía, la he copiado del libro Conviviendo con transgénicos, de David Bueno).
Proteína (azul) reconociendo la secuencia del DNA (rosado) a la que se une
En el camino hacia la diferenciación (en el viaje en el tiempo hacia el futuro) muchos de estos interruptores se van encendiendo y apagando en una secuencia preprogramada por el propio DNA del cigoto y por las proteínas contenidas en el óvulo de la madre. Los científicos que estudian este campo, mediante experimentos realmente impresionantes, mayoritariamente sobre huevos de Xenopus, han empezado a entender las primeras secuencias de este juego de "luces y sonidos" que encierran la construcción de un ser vivo. Pero, como en la escena final de Encuentros en la Tercera Fase, aún nos queda mucho para entenderlo todo. Os aseguro que la embriología es uno de los campos de estudio más fascinantes que os podáis imaginar.
Si logramos saber qué interruptores se han modificado en el camino hacia una célula en concreto quizás seamos capaces de coger otro tipo celular adulto (diferenciado) y hacerle "Back to the Unipotent" para transformarla luego en otro tipo celular. Es como si fueramos Marty y viajáramos al pasado para "hacer algo" que cambiara el cuerso de la historia de esa célula en particular. A este proceso se le ha llamado reprogramación (quién pudiera aplicarlo a la televisión pública). Esta reprogramació es de especial utilidad en aquellos pacientes de alteraciones que afectan a un determinado tipo celular. En la diabetes de tipo I las células afectadas son las células beta del páncreas, las productoras de insulina (teñidas de verde en la imagen).
Porción del páncreas endocrino (Islote de Langerhans). En azul, los núcleos; en verde, las células beta (productoras de insulina); en rojo, las alfa (productoras de glucagón). Recordad la belleza del marcaje celular
El páncreas es un órgano dual, con dos tipos principales de células: las exocrinas que vierten sus productos "fuera", hacia el tubo digestivo (exo significa fuera, como en éxodo); y las endocrinas que vierten sus productos "dentro", al torrente sanguíneo (endo significa dentro, como en -¡au!- endoscopia). Las células beta pertenecen a este segundo grupo.
En un reciente artículo de Nature, Qiao Zhou y otro miembros de su equipo en Harvard, han conseguido reprogramar células exocrinas de ratón generando células beta "de nueva generación" (evidentemente también de ratón), que parecen comportarse como tales llegando a controlar los niveles de glucosa mediante secreción de insulina. Y lo más impresionante es que lo han conseguido tocando "sólo" (fácil no es) tres dedos de los que accionan interruptores (aka factores de transcripción): Ngn3 (también llamado Neurog3), Pdx1 y Mafa. Los nuevos Delorean con sus condesadores de "fluzo" (mala traducción del original).
Para las células "exocrinas" el libro de H.G. Wells y las películas de Robert Zemeckis ha dejado de ser ciencia ficción.
Imágenes:
Delorean. Fabien1309, Wikimedia commons.
Mouse embryonic stem cells. National Science Fundation. Wikimedia commons.
Pancreatic islet. Masur, Wikimedia commons.
TATA binding protein. Giac83, Wikimedia commons.
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