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SOFTWARE QUE DISEÑA CIRCUITOS DE ADN PARA CÉLULAS VIVAS

El objetivo es ayudar a los no especialistas a diseñar con rapidez sistemas biológicos funcionales, comenta el biólogo sintético Christopher Voigt, del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, quien dirigió el estudio publicado en Science. “Es el primer caso en que hemos creado, literalmente, un lenguaje de programación para las células”, apunta.

Con el nuevo software, denominado Cello, un usuario especifica primero el tipo de células de interés y lo que quiere que hagan: por ejemplo, detectar las condiciones metabólicas en el intestino y producir un fármaco en respuesta a ellas. Introduce comandos para indicar cómo deben estar conectadas lógicamente estas entradas y salidas, con base en un lenguaje de computación denominado Verilog, que los ingenieros eléctricos han empleado durante mucho tiempo para diseñar circuitos de silicio. Finalmente, Cello traduce esta información para diseñar una secuencia de ADN que, cuando se introduzca en una célula, ejecutará las órdenes indicadas.

La creación de Cello necesitó un decenio de esfuerzo. La parte más difícil, no consistió en desarrollar el software en sí, sino en lograr que las partes biológicas (puertas lógicas, por analogía con los circuitos electrónicos) operaran juntas de forma fiable para llevar a cabo las funciones programadas en el circuito por Verilog. Por ejemplo, el equipo tuvo que desarrollar una combinación de componentes genéticos que actuaran juntos como un “aislante”, con el fin de asegurar que cada parte biológica funcionara con independencia del área donde se introdujera la secuencia de ADN.

El equipo de Voigt puso a prueba 60 diseños realizados con Cello y 45 de ellos funcionaron la primera vez. El investigador estima que se necesitaría alrededor de una semana para diseñar 60 circuitos biológicos con Cello; en comparación, un posdoctorado tardó tres años para trazar, probar y crear un circuito biológico que funcionara, según un artículo publicado por su grupo en 2012.

Según el biólogo sintético Adam Arkin, de la Universidad de California en Berkeley, ajeno al estudio, Cello representa el primero de una serie de pasos con los que se pretende impulsar la biología sintética hacia sus objetivos primarios, esto es, la utilización de los principios de la ingeniería para el diseño de circuitos biológicos nuevos.

BISTURÍ PARA CORTAR Y PEGAR EL ADN

El sistema CRISPR-Cas9, un “bisturí” para cortar y pegar el ADN, nos permite editar el genoma de manera más eficaz y segura. Un nuevo estudio, publicado en la revista Nature, ha conseguido mejorar todavía más la precisión de estas herramientas moleculares. “El trabajo es extremadamente importante”, explica el Dr. Perry Hackett, profesor de la Universidad de Minnesota.

Los resultados del equipo de la Universidad de Harvard demuestran que es posible editar bases específicas de nuestro genoma. En otras palabras, el bisturí formado por CRISPR-Cas9 logra una precisión nunca vista al ser capaz de cortar y pegar una única letra del ADN. “Las técnicas clásicas de edición genética, como los sistemas ZFNs, TALENs y el propio CRISPR-Cas9, introducen cortes en la doble hélice del ADN para reemplazar las secuencias defectuosas utilizando una secuencia como patrón que presenta los cambios deseados. En el artículo, sin embargo, consiguen que las citosinas, sean reemplazadas por adeninas (A) sin romper el ADN”, comenta.

El desarrollo de este bisturí molecular tan preciso ha permitido editar el genoma de células en cultivo para revertir mutaciones en una base o letra relacionadas con enfermedades como Alzheimer o cáncer de mama.

La mayor parte de patologías de origen genético se producen por errores en una única letra del ADN (mutaciones puntuales), con lo que mejorar la eficacia de CRISPR-Cas9 abre nuevas esperanzas para utilizar estas “tijeras” en medicina. Este avance llega meses después de que otros investigadores consiguieran frenar una enfermedad rara como la distrofia muscular de Duchenne en mamíferos gracias a CRISPR-Cas9.

“Incluso con un estudio realizado en células en cultivo, el impacto de mejorar la edición genómica es significativo”, señala el Dr. Kris Saha, científico de la Universidad de Wisconsin-Madison. Estos sistemas ya han sido empleados para identificar dianas terapéuticas contra las células tumorales y transformar componentes genéticos desarrollados en biología sintética. El control que tenemos de estos circuitos sintéticos y de desarrollo es todavía bastante rudimentario en las células humanas, por lo que este trabajo podría ofrecer una herramienta importante para diversas aplicaciones de ingeniería genética”, sostiene el especialista.

DESARROLLAN BEBIDAS FUNCIONALES CON ALOE VERA

En el Departamento de Investigación en Alimentos de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) se desarrolla un proyecto para la generación de bebidas funcionales con diversos beneficios para la salud, a partir de la planta de aloe vera y bacterias ácido lácticas (BAL).

El objetivo de la investigación es generar una bebida simbiótica (aloe vera + BAL) y evaluar sus cambios sensoriales, biotransformación química de algunos azúcares y cómo afectan la calidad y propiedades organolépticas al ser sometida a procesos de pasteurización no convencional como medio de conservación. “Estamos desarrollando una bebida que cuente con las características o las propiedades benéficas que ya sabemos que tiene el aloe vera de forma natural (cicatrizantes, antimicrobianas, aceleración del proceso digestivo) y que al crear esta nueva bebida le conferirá un beneficio al organismo”, especificó la doctora Ruth Belmares Cerda, profesora investigadora del Departamento de Investigación en Alimentos de la Facultad de Ciencias Químicas de la Uadec.

Para la realización de este proyecto, primero se aisló y realizó la identificación de BAL, se evaluó el potencial probiótico de las cepas aisladas y se seleccionaron bacterias según su actividad antimicrobiana. Posteriormente, se elaboró el jugo de aloe vera y se valoró como sustrato de las bacterias ácido lácticas mediante una fermentación. A continuación se determinó la biotransformación prebiótica-probiótica mediante la identificación de metabolitos producto de la fermentación como azúcares y, finalmente, se evaluaron los procesos de pasteurización no convencional como el calentamiento óhmico contra pasteurización tradicional. Todo esto de acuerdo con la metodología de la investigación.
Como resultado de este proyecto se obtuvo una bebida simbiótica de buena calidad organoléptica y sensorial adecuada para su comercialización. Hasta el momento el trabajo ha propiciado una titulación a nivel maestría y se encuentra en trámites una patente en etapa de revisión. El siguiente paso del proyecto radicará en implementar procesos de desarrollo, continuar analizando diferentes métodos de pasteurización o conservación y evaluar sus efectos sobre el producto final. “El futuro que vemos es que al hacer esta nueva bebida simbiótica, podamos tener un incremento en la aceptación, vida de anaquel y conservación de las propiedades funcionales de la misma”, finalizó la doctora Belmares.
Fuente: Agencia Informativa Conacyt, http://www.conacytprensa.mx

EL ZIKA ACTÚA MATANDO CÉLULAS NEURONALES

El aumento inusual del número de recién nacidos con microcefalia y el reciente brote de Zika, a originado la relación que se establece entre éste y la alteración en el desarrollo, sin embargo, se han implementado estudios que como fin tienen la confirmación de dicha aseveración, así como el entendimiento del proceso que genera las modificaciones.

Hace algunos meses, científicos estadounidenses de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins (Florida, EE.UU.) revelaron que el Zika infectaba un tipo de célula madre neural encargada de formar la corteza cerebral.

Ahora, una nueva investigación realizada en Brasil y publicada en Science muestra de qué forma afecta el virus a estas células. De acuerdo con los resultados, el Zika es capaz de matar células relacionadas con el desarrollo del cerebro y la neurogénesis, lo que podría dar lugar a afecciones cerebrales como la microcefalia o el síndrome de Guillain-Barré.

Este nuevo estudio llega tras la reciente confirmación por el Centro de Control de Enfermedades (CDC) de Estados Unidos del vínculo entre el virus del Zika y la microcefalia detectada en bebés nacidos de madres contagiadas. “Evaluamos con criterios científicos los numerosos estudios sobre el tema y concluimos que existe una relación causal entre la infección del Zika durante el embarazo, la microcefalia y otros daños cerebrales”, explican los autores del estudio publicado en New England Journal of Medicine.

La certificación del vínculo da un valor añadido a los resultados de los investigadores brasileños, quienes con técnicas in vitro, introdujeron el virus del Zika en las células madre pluripotenciales que fueron inducidas para crecer como células madres neurales y organoides cerebrales, las cuales son minicerebros destinados al estudio de enfermedades neurológicas.

En condiciones normales, las células madre neuronales se agrupan dando lugar a neuroesferas precursoras de las neuronas y de otras células que permiten el desarrollo cerebral.  Sin embargo, con la infección del Zika “las neuroesferas presentaban anomalías morfológicas y después de seis días in vitro ninguna consiguió sobrevivir”, afirma Patricia P. Garcez, investigadora del Instituto de Ciencias Biomédicas de Río de Janeiro.

Una situación parecida sufrieron los doce organoides cerebrales infectados. Tras un periodo de observación de once días, los investigadores notaron una disminución del 40 % en el crecimiento de los minicerebros con Zika respecto al aumento de tamaño de los organoides sanos.

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