dissabte, 17 de març de 2012

Els sistemes biològics poden ser imprevisibles



Quan l'any passat, Craig Venter va anunciar que havia creat una cèl·lula artificial, el president nord-americà, Barack Obama, es va afanyar a demanar un informe expert sobre les implicacions bioètiques que podia tenir. Thomas Murray, president del prestigiós The Hastings Center, referent mundial en bioètica, hi va participar.



Quins poden ser els mals usos de la biologia sintètica?
D'una banda, es té por de la guerra i del terrorisme biològic, que es puguin crear organismes que puguin provocar malalties o fer malbé l'agricultura. De l'altra, cal tenir cura dels bioerrors, que serien la creació organismes nous amb bones intencions però que poden acabar provocant algun tipus de dany. Els sistemes biològics poden ser imprevisibles. Un microbi sintètic podria reproduir-se amb d'altres. Però els dissenys ja s'estan pensant perquè això no sigui possible. Per exemple, els bacteris alliberats al mar per digerir vessaments de petroli es pensen perquè morin quan acabin la feina i no es puguin reproduir.
I els beneficis?
Molts. Està a punt d'aprovar-se un nou tractament per a la malària en què es faran servir microbis sintètics per produir una versió sintètica de l'artemisa. Hi ha crítics que diuen que als països del Tercer Món els que cultiven la planta que la produeix es quedaran sense feina. En el debat ètic cal tenir en compte tots els arguments, i si a l'altre cantó de la balança hi posem les moltes persones que se salvaran d'una malaltia que actualment en mata milions, el balanç és a favor.
En el seu centre han creat un comitè multidisciplinar. Hi participen filòsofs, advocats, científics... Han convidat Craig Venter?
Hi participen molts científics que investiguen en aquest camps, però no hem convidat Craig Venter. Creiem que és una persona massa ocupada.
Al científic se li pressuposa que investiga per fer el bé. Demanen llibertat. És ètic vigilar-los ?
Els científics són éssers humans, alguns tenen bones intencions, d'altres no i d'altres posen per sobre de tot el benefici propi.

Els ingredients per crear vida sintètica

Els experts en biologia artificial busquen fórmules per crear vida al laboratori. Han obert un nou debat bioètic: poden curar, però també destruir
Els ingredients per crear  Vida sintètica

Molta teoria, poca realitat

De moment, els éssers sintètics que han fet el salt de la teoria a la pràctica són molt pocs. Als Estats Units, un equip d'investigadors de la Universitat de Califòrnia ha dissenyat un bacteri que pot treballar com a factoria per produir una versió sintètica del fàrmac que es fa servir per tractar la malària, l'artemisina, actualment escàs i car, ja que prové d'una planta amb dificultats de conreu. En marxa també hi ha altres investigacions per crear microbis que produeixin biocombustibles, o altres que degradin pesticides.

A més, no hi ha una recepta única per aconseguir crear organismes a la carta. S'està treballant en diferents tècniques d'enginyeria en les quals hi ha implicats no només biòlegs, sinó també físics i matemàtics. Una de les estratègies és la creació d'una cèl·lula amb el material genètic mínim per funcionar. De fet, és la recerca que més soroll ha fet, ja que John Craig Venter, conegut per ser un dels artífexs del mapa del genoma humà, va anunciar-se ell mateix com el primer creador de vida artificial després d'aconseguir crear a partir d'elements químics el genoma artificial complet d'un ésser viu, un bacteri, el Mycoplasma genitalium , amb 582.000 parells de bases i 485 gens en un sol cromosoma. És el bacteri amb vida independent amb un cromosoma més petit. Però els experts no només miren de reüll les ganes de protagonisme de Venter, sinó que asseguren que el que ha aconseguit no és realment vida artificial, ja que es tracta d'un procediment per imitar allò que ja existeix a la natura i no la creació d'una nova criatura.

Enginyeria genètica

El que va fer Venter en la seva primera creació va ser inventar-se un procediment, però per reproduir un ésser que ja existeix. Va fragmentar l'ADN del bacteri, el va assemblar a dins d'un altre bacteri, un E. Coli , i el va acabar a dins d'un llevat. En una altra creació més recent va fer servir un procediment similar: en el Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 (les inicials són les del seu nom), amb un genoma mínim de 350 gens. "Hi ha molt de sensacionalisme en la biologia sintètica", afirma Thomas Murray, director de The Hastings Center i conferenciant de les sessions de la Fundació Grífols. Venter ja ha anunciat que vol crear un bacteri artificial que podria convertir en hidrogen l'energia solar. Aquest hidrogen podria servir com a combustible per al transport públic.

A Barcelona, aquesta feina d'enginyeria amb bacteris també la porta a terme l'equip de Lluís Serrano, del Centre de Regulació Genòmica (CRG) de Barcelona. Treballen amb un altre bacteri, el Mycoplasma pneumonaie , que estan redissenyant perquè serveixi com a vector per a teràpia humana, per tractar la fibrosi quística i altres malalties pulmonars. "Estem fent proves amb ratolins", va explicar durant la conferència Serrano. I han aconseguit captar l'interès de la indústria, ja que és un dels projectes que formen part de l'acord que han signat per treballar amb Sanofi, que ha invertit un milió d'euros en el centre. Els laboratoris també estan interessats en la creació de cèl·lules sintètiques perquè poden servir per recrear a escala cel·lular malalties i per funcionar com a petits laboratoris per fer assajos in vitro amb medicaments, estalviant-se així altres fases experimentals si ja d'entrada no funciona.

Les 'biototxanes'

Una altra manera d'aconseguir vida sintètica és assemblant biototxanes (biobricks , en anglès). A internet hi ha un registre de la Biobrick Foundation que recull peces creades per científics de tot el món. Són trossos d'ADN dissenyats com a circuits, pensats perquè es puguin assemblar en una estructura més gran i que estan a disposició de manera gratuïta de tots els científics. Serien com peces de Lego a disposició de tothom. Fins i tot es convida artistes i gent d'altres camps a col·laborar-hi. Més enllà dels resultats científics, treballar amb biototxanes implica una nova filosofia sobre la recerca: l'accés obert. Aquí hi entra en joc una de les pors davant la falta de control sobre què es fa i què no. I també apareix el tema de les patents. Està legislat que no es poden patentar els gens, ni els éssers vius, ni que siguin artificials. Però sí els procediments. Almenys de moment, perquè les lleis que regeixen aquest camp faran parlar.

L'alcohol modifica la química del cervell fins a enganxar-lo

Un estudi recent explica el mecanisme de com el consum d'alcohol deixa la seva empremta en els circuits del cervell relacionats amb el plaer fins a generar addicció

L'alcohol produeix l'alliberament d'endorfines en àrees molt concretes del cervell relacionades amb el plaer i el concepte de recompensa. Aquest fenomen ja havia estat descrit en animals de laboratori, però científics de la Universitat de Califòrnia, San Francisco, l'han descrit per primer cop en humans. Els resultats van ser publicats el gener passat a la revista internacional Science Translational Medicine . S'hi explica què canvia al cervell fins a desenvolupar-se l'addicció.

Dins del cervell

"És la primera evidència directa de com l'alcohol fa sentir bé la gent", comenta Jennifer Mitchell, autora principal de l'estudi. Aquesta investigació no només confirma un fet que fa més de 30 anys que els científics busquen, sinó que també ha localitzat els llocs específics del cervell on s'alliberen aquestes endorfines, el nucli accumbens i l'escorça orbitofrontal.

En aquest estudi es va estudiar el cervell de 13 consumidors habituals d'alcohol i altres 12 individus no consumidors com a controls. Per veure en directe com el seu cervell responia es va utilitzar la tècnica d'emissió de positrons (PET per les sigles en anglès). Els resultats van ser clars: tots els subjectes van alliberar endorfines en el seu cervell en el moment del consum i com més quantitat es va segregar en el nucli accumbens més bé es van sentir. En canvi, els científics van observar que com més endorfines s'alliberaven en l'escorça orbitofrontal més gran era la sensació d'embriaguesa entre els consumidors habituals d'alcohol, però no en els subjectes control. "Aquests resultats indiquen que el cervell del bevedor habitual ha canviat, de manera que el consum d'alcohol li produeix més plaer que a una persona normal", apunta Mitchell. "Aquest fenomen podria aportar una pista de com es desenvolupa l'addicció a l'alcohol en primera instància", afegeix.

Com es desenvolupa l'addicció

"L'addicció a l'alcohol es desencadena per infinitat de motius, no només biològics", explica davant aquesta associació el doctor Antoni Gual, cap del Departament d'Addiccions de l'Hospital Clínic de Barcelona i coordinador del projecte Alice Rap, en què 31 països han unit esforços per investigar sobre les addiccions. En realitat "hi ha molts factors que poden incidir en el fet que una persona comenci a consumir-lo i és llavors quan aquests circuits de reforç de l'addicció es posen en marxa, s'alteren i fan que la persona quedi atrapada", diu.

El consum d'alcohol posa en marxa un complex engranatge mol·lecular. El que fan les endorfines al cervell és modular l'alliberament de dopamina, que és en última instància la responsable final de la conducta addictiva. Aquest mecanisme és un dels responsables de l'inici de l'addicció, però no l'únic. El tipus de consum que se'n faci, sigui segons el model anglosaxó (compulsiu de cap de setmana) o segons el mediterrani (consum diari, encara que menor) deixa una empremta bioquímica al cervell diferent, i varia els circuits cerebrals que modulen l'addicció.

No tots som iguals

En aquest estudi de la Universitat de San Francisco també es descriu que les endorfines s'uneixen específicament a un receptor de la neurona, anomenat Mu. Aquest descobriment pot significar un pas més en la millora de fàrmacs que ja s'administren actualment, com la naltroxona, que, segons Gual, "és l'antagonista opiaci més important ara mateix". Igualment, encara que els medicaments tenen cert pes modulant el consum d'alcohol, el doctor Gual aclareix que "l'essencial en el tractament és aconseguir la implicació del pacient, no és una malaltia que es pugui curar simplement donant una pastilla".

Howard Fields, neurocientífic que ha coordinat l'estudi, creu, avalat per anys de recerca, que petites diferències individuals en els receptors de les endorfines podrien ser culpables de l'addicció a l'alcohol. Els addictes serien víctimes de la bioquímica del seu cervell, més que dels seus errors, segons Fields. De fet, hi ha estudis que apunten al fet que existeix certa predisposició genètica a l'alcoholisme, com per exemple variacions en gens com el GABRA2 que influeixen en el comportament impulsiu. Els mateixos autors de l'estudi, però, adverteixen que els factors de risc genètic no actuen sols i que l'ambient també hi influeix.

L'alcohol modifica la química  del cervell fins a enganxar-lo

divendres, 2 de març de 2012

La nostra vida diària també marca els gens

L'epigenoma són totes les modificacions que els nostres gens reben de l'entorn. Són reversibles però també tenen un important paper en el desenvolupament de moltes malalties

DAVID BUENO I TORRENS | Actualitzada el 01/03/2012 00:00


Una de les característiques que defineix els éssers vius és la seva capacitat per adaptar-se a l'entorn. Evolutivament parlant, les espècies es van adaptant per l'acumulació de mutacions atzaroses que alteren el missatge genètic i per l'acció de la selecció natural. Tanmateix, a curt termini, en el decurs de la vida d'un organisme, aquest organisme també s'ha d'adaptar al seu entorn particular.

Un conjunt de dades recents indica que l'ambient extern, com per exemple l'alimentació, pot provocar modificacions químiques específiques que afecten el funcionament de determinats gens sense alterar el missatge que contenen. Constitueixen l'epigenoma, el primer mapa del qual, en l'espècie humana, va ser publicat l'any 2009. Des de llavors la pluja de dades sobre la seva implicació en la salut i la malaltia ha estat incessant.

Què és l'epigenoma i què fa?

L'epigenoma inclou un conjunt de modificacions químiques dinàmiques que poden afectar el material genètic. Consisteixen en la metilació d'algunes cisteïnes de l'ADN -és a dir, en l'addició d'un grup químic anomenat metil a un dels quatre nucleòtids que formen el missatge genètic- i en diverses modificacions també químiques en les proteïnes que li fan de bastida, les histones.

Les modificacions epigenòmiques són reversibles i, en la majoria de casos, es perden durant la formació dels gàmetes. No es distribueixen a l'atzar pel genoma, sinó que es produeixen en zones concretes anomenades illes CpG -on hi ha un nucleòtid citosina (C) seguit d'una guanina (G)-, sota la direcció d'enzims específics. Aquestes illes CpG són presents en la regió reguladora de molts gens, per la qual cosa aquestes modificacions tenen un paper crític en el control de l'activitat d'aquests gens.

Generalment, en les cèl·lules normals aquestes zones no estan metilades, la qual cosa permet que, si hi ha presents les proteïnes activadores adequades, els gens es puguin expressar, és a dir, puguin funcionar.

No obstant això, també hi ha illes CpG que estan fortament metilades en els teixits normals, generalment les associades als gens que donen identitat pròpia al teixit en qüestió, per assegurar el manteniment d'aquesta identitat.

Factors ambientals

S'ha vist que l'alimentació és una font important per a la inducció de modificacions epigenètiques, que permeten que el metabolisme s'adapti de manera puntual als aliments que s'ingereixen habitualment. Això ha donat un gran impuls a la nutrigenòmica, una disciplina científica que estudia l'expressió dels gens en relació a la nutrició i al desenvolupament de malalties associades.

Per exemple, diversos estudis recents han correlacionat de manera directa modificacions epigenètiques induïdes per l'alimentació al desenvolupament d'alguns tipus de diabetis, com la de tipus 2. En aquest sentit, fins i tot s'ha demostrat, en rates, que els mascles que són alimentats amb una dieta molt rica en greixos transmeten una modificació epigenètica a través dels seus espermatozous que afecta el metabolisme de les seves cries, en les quals s'incrementa la probabilitat d'esdevenir diabètiques.

Paper en el càncer

Les modificacions epigenètiques són també una característica important del càncer humà.

De fet, una de les primeres alteracions que es van descriure va ser una reducció global de la metilació en les cèl·lules tumorals, que els fa perdre la identitat del teixit al qual havien format part i, paradoxalment, la hipermetilació d'illes CpG associades a gens que limiten el creixement cel·lular, com el hMLH1, el BRCA1 -implicat en tumors de mama i ovari- i el p16INK4a, la qual cosa n'afavoreix la proliferació incontrolada. Totes aquestes modificacions contribueixen al creixement i a les propietats invasives de les cèl·lules tumorals, i també expliquen per què els tumors es poden adaptar ràpidament als tractaments de quimioteràpia, radioteràpia i hormonoteràpia i els fan inútils.

El motiu és simple: tots aquests tractaments impliquen canvis ambientals que poden induir noves modificacions epigenètiques. Si, per atzar, algunes d'aquestes modificacions permeten a les cèl·lules que les han patit evitar els efectes dels tractaments, per simple selecció natural sobreviuran i esdevindran majoritàries en aquell tumor. Així, el tractament deixarà de ser efectiu i se n'haurà de buscar un altre.

No és culpa del genoma

Manel Esteller, investigador de l'Idibell i un dels grans experts mundials en el tema, a propòsit d'un dels últims articles que el seu grup de recerca ha publicat, afirma: "No podem culpar totalment el nostre genoma de la susceptibilitat que mostrem cap a la malaltia del càncer. La seqüència de nucleòtids de l'ADN no pot explicar del tot la funcionalitat de les nostres cèl·lules. Part de l'explicació la tenim gràcies a l'epigenètica".

Per aquest motiu, el coneixement de l'epigenoma en teixits sans i en condicions patològiques està sent un element clau per al desenvolupament de nous tractaments i fàrmacs contra un gran nombre de malalties, fins i tot el càncer i malalties metabòliques, i també d'altres en què s'està veient una implicació important de les modificacions epigenètiques, com el Parkinson, l'Alzheimer i les malalties cardiovasculars.


La nostra vida diària també marca els gens