TECNOLOGÍA Y CIENCIA |
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Niklas Elmehed. © Nobel Media
Durante toda la semana se han conocido los ganadores de los Premios Nobel 2018 excepto, Economía que se conocerá el lunes o Literatura que ha quedado desierto este año por el escándalo vivido en la Academia Sueca.
A comienzos de semana ya hablamos del primero en conocerse por el Instituto Karolinska, el galardón de Medicina, otorgado este año a James Allison y Tasuku Honjo por sus investigaciones y terapias desarrolladas contra el cáncer y la desactivación de la inhibición del sistema inmune.
El martes llegó el turno del Nobel de Física, para el estadounidense Arthur Ashkin, el francés Gérard Mourou y la canadiense Donna Strickland, por sus avances en física laser. Por fin otro Nobel de Física para una mujer acompañando a Maria Goeppert Mayer (1963) y Marie Skłodowska-Curie (1903) tras 55 años de sequía un tanto sospechosa. A continuación, el miércoles, la academia dio a conocer el galardón de Química a Frances H. Arnold (Estados Unidos), por un lado, y a George P. Smith (Estados Unidos) y Gregory P. Winter (Reino Unido), por otro, quienes aprovechando los principios de la Evolución, como los cambios genéticos y la selección natural, desarrollando proteínas que puedan resolver graves problemas de la humanidad. Por fin el viernes se dio a conocer a los elegidos para el Nobel de la Paz, un galardón que quizás este año haya resultado más acertado de lo habitual tras elegir a Nadia Murad y Denis Mukwege, quizás influidos por el escándalo sexual que ha sacudido la Academia en los últimos tiempos. Así que tras analizar el trabajo de los premiados en medicina de este lunes, un apartado de especial interés para NeCLO, hoy por fin, vamos a repasar todos los trabajos y trayectoria del resto de galardonados esta semana, así como analizar la trayectoria de los premios, últimamente atípica, especial y cada vez más cuestionada.
Nadia Murad Basee Taha – Diputació de Barcelona
Vamos a comenzar entonces por el Nobel de la Paz, último otorgado esta semana, que ha resultado especialmente alentador y comprometido, sobre todo si vemos el devenir de este premio en los últimos años, siempre de los más discutidos, tras las polémicas selecciones anteriores como por ejemplo la muy sonada de Barak Obama en 2009 o a la Unión Europea en 2012 visto lo visto con la cuestionable actitud de algunos de sus miembros respecto a la inmigración, los derechos humanos o el Brexit de por medio, este año el dilema se veía venir. El comité noruego anunció en Oslo como galardonados este año a la yazidí Nadia Murad Basee Taha, nacida en Toho, 1993 en el Kurdistán Iraquí, ex esclava sexual del grupo yihadista Estado Islámico, y el congoleño Denis Mukwege (1955), ginecólogo comprometido en ayudar a mujeres violadas en República Democrática del Congo, y sus esfuerzos para poner fin al uso de la violencia sexual como arma de guerra. Ambos premiados tanto Murad como Mukwege, ya habían sido anteriormente reconocidos por denunciar el abuso sistemático contra las mujeres en zonas de conflicto y reclamar el fin de los delitos sexuales, por ejemplo, con el prestigioso premio Sajarov, con el cual la activista ya fue reconocida en el año 2016 o el ginecólogo en el año 2014 con este mismo o en 2008 con el Olof Palme. El comité del Nobel en su argumentación para este premio compartido recordó las terribles experiencias vividas por Murad: “una de las cerca de 3.000 niñas y mujeres que han sufrido abusos sexuales como parte de la estrategia militar del Estado Islámico que usaban ese tipo de violencia como un arma contra los yazidíes y otras minorías religiosas”. También resalto la valentía de esta mujer que "tras tres meses de cautiverio logró escapar y empezó a denunciar los abusos que habían sufrido ella y otras mujeres. Teniendo el extraordinario coraje de contar su propio sufrimiento y de ayudar a otras víctimas". El drama oculto de la guerra: La violencia sexual como arma de guerra La terrible historia de Murad comienza en el año 2014, cuando solamente tenía 19 años y era una estudiante que vivía en el pueblo de Kojo en Sinjar, al norte de Irak, cuando combatientes del Estado Islámico masacraron a los yazidíes del pueblo, acabando con la vida 600 personas, incluyendo a seis de los hermanos y hermanastros de Nadia. Tras el baño de sangre, secuestraron a Murad y al resto de las mujeres más jóvenes del pueblo para convertirlas en esclavas, Murad se transformó así en una de las más de 6.700 mujeres yazidí retenidas por el Estado islámico en Irak aquel año para ser violadas y usadas como trabajadoras contra su voluntad. Fue llevada a Mosul, donde fue golpeada, torturada con cigarrillos o violada si intentaba huir, hasta que en un descuido de sus secuestradores escapó y con la ayuda de una familia vecina consiguió salir clandestinamente del área controlada por el Estado Islámico, hasta llegar a un campamento de refugiados en Duhok, en el norte de Irak.
Denis Mukengere Mukwege - Claude Truong-Ngoc
A partir de ese momento se dedicó a denunciar los terribles abusos contra las mujeres que había visto y vivido, desde el propio campamento donde fue acogida y luego en Alemania tras llegar gracias a un programa para refugiados. El 16 de diciembre de 2015, Murad informaba oficialmente al Consejo de Seguridad de las Naciones Unidas sobre la trata de humanos en Irak donde por primera vez, se hablaba sobre este terrible drama. Actualmente como embajadora, Murad participa en iniciativas de apoyo para concienciar sobre el tráfico de personas y los refugiados, escuchando los testimonios de las víctimas, de las comunidades de refugiados y supervivientes de los conflictos denunciando los atropellos cometidos en especial por el ISIS. Todo esto le ha granjeado desde entonces tener que vivir bajo constantes amenazas para su seguridad. Igualmente, la academia destacaba de Mukwege “haber dedicado su vida a defender a las víctimas de violencia sexual en tiempos de guerra, tratando a miles de pacientes que fueron víctimas de estos asaltos, condenando la impunidad de las violaciones masivas y ha criticando al gobierno del Congo y de otros países por no hacer lo suficiente para parar la violencia sexual contra las mujeres como estrategia y arma de guerra.” Denis Mukengere Mukwege, doctor por la universidad de Bujumbura en Burundi, es el fundador del Hospital Panzi en Bukavu, donde se especializó en el tratamiento de las mujeres que han sido violadas por las fuerzas rebeldes en los conflictos de la zona, lo que probablemente le haya en la primera autoridad mundial en el tratamiento del daño físico interno causado por las violaciones con las que grupos militares y guerrilleros han asolado la región africana desde hace décadas. A lo largo de su vida el doctor Mukwege ha tratado a varios miles de mujeres desde el inicio de la guerra de 1998 en el Congo. El trabajo realizado le ha llevado a tener incluso que tratar por las mismas terroríficas causas a algunas de esas mujeres más de una vez a lo largo de su carrera, por culpa de ese vergonzoso mecanismo de guerra que es tratar a las mujeres como objetivos sistemáticos de violaciones.
Con el fin de desestabilizar y mantener áreas bajo control, la violación se convirtió durante la Segunda Guerra del Congo en una herramienta de dominación para grupos armados congoleses. En la región de los Grandes Lagos, la violación es una táctica de guerra muy común y efectiva, capaz de desbaratar pueblos y familias enteras. La provincia de Kivu del Norte, en la República Democrática del Congo (RDC), es una de las áreas más afectadas por este fenómeno. Seis millones de muertos en 20 años de conflicto, genocidios silenciosos, alto al fuego nunca respetados, casi 140 grupos armados, masacres étnicas y saqueos, SIDA y niños soldados. La República Democrática del Congo es el teatro de lo que probablemente sea la mayor tragedia de la historia desde el final de la Segunda Guerra Mundial. Notimex/Manos Unidas
La gravedad de la situación y su ejemplar comportamiento le ha llevado a tener que trabajar sin descanso en situaciones límite a lo largo de su vida, incluso realizando hasta 10 cirugías al día durante interminables jornadas en los peores momentos del conflicto en el Congo. Con este premio de la Academia Sueca se enfatiza la denuncia de un comportamiento repetido en muchos conflictos y del cual muchas veces se desconoce su verdadera envergadura y crueldad. Aunque quizás no haya sido tan desinteresado como pueda parecer, si no que de alguna manera haya tenido algo que ver el escándalo ocurrido, llevando en mayo de este año a obligar a la Academia al anuncio de que posponía el galardón de Literatura, por la pérdida de confianza del exterior, cuando el pasado 1 de octubre de 2017, el artista francés Jean-Claude Arnault, protagonista de un escándalo sexual en la Academia fue condenado a dos años de cárcel por uno de los dos cargos de violación que se le imputaron. Unas cuantas polémicas e interrupciones No es la primera vez, ni la última que ocurrirá algo así, en los 117 años de historia que arrastra estos galardones, en 49 ocasiones no se ha dado un Nobel en alguna de sus seis categorías. La última vez fue en el año 1972, cuando no se dio el de la Paz, en otras 7 ocasiones no ha concedido el Nobel de Literatura o ha atrasado la concesión un año, como sucedió durante las guerras mundiales del siglo XX. El último aplazamiento ocurrió en 1949, al no encontrar aspirantes que cumpliesen los criterios, haciendo que, al año siguiente, se entregaron dos en la misma categoría, concretamente a William Faulkner y Bertrand Russel. También la polémica en esta candidatura ha sido más que habitual con la concesión por ejemplo al músico Bob Dylan en 2016, el cómico italiano Dario Fo en 1997, Jean-Paul Sartre, quien lo rechazó en 1964 o Boris Pasternak, obligado a devolverlo por las presiones del gobierno ruso durante la guerra fría en 1958. Nobel de Física para una mujer tras 55 años y la mayoría de edad para el láser Pasemos al Nobel de física, muy especial este año también, donde por tercera vez en la historia una mujer Donna Strickland (Universidad de Waterloo, Canadá), recibe una cuarta parte del premio, junto a Gérard Mourou (École Polytechnique, Palaiseau, Francia), que recibe el otro cuarto, por sus contribuciones a la generación de pulsos láser ultracortos. Mientras que la otra mitad del premio es para Arthur Ashkin (Laboratorios Bell y Universidad de Michigan, Ann Arbor, EE. UU.), galardonado por las pinzas ópticas y su aplicación en sistemas biológicos.
Donna Strickland – The Optical Society Historical Archive.
La Academia comunicaba su decisión explicando que: "Los inventos que se honran este año han revolucionado la física del láser. Objetos extremadamente pequeños y procesos increíblemente rápidos ahora se ven bajo una nueva luz. Los instrumentos de precisión avanzada están abriendo áreas de investigación no exploradas y una multitud de aplicaciones industriales y médicas" Por otro lado, ha resultado muy divertido ver la dificultad que han tenido la mayoría de los grandes medios de comunicación para explicar su trabajo, así que vamos a intentar poner un poco de luz (y nunca mejor dicho, si se nos permite la licencia), aunque al menos diremos en su favor que hayan recordado que tal galardón no se otorgaba a una mujer en los últimos 55 años, aunque méritos no les hubieran faltado. Movimiento y manipulación de elementos diminutos con la presión de la luz
Reuters
Arthur Ashkin, nacido en Nueva York en el año 1922, que por cierto, con 96 años es el galardonado más anciano con el Nobel, se doctoró en la estadounidense Universidad de Cornell siendo considerado el padre del de las pinzas ópticas, que le han supuesto el galardón. Estas “pinzas”, aunque el nombre no describe precisamente la tecnología implicada, si cumple su función al poder coger y mover partículas, virus u otras células vivas con sus “dedos” del rayo láser. En esencia la nueva herramienta planteada por Ashkin permitió usar la presión causada por la radiación de la luz para mover objetos físicos. El primer paso consistió en generar un haz de luz láser que “empujara” las pequeñas partículas hacia el centro del haz para luego retenerlas allí y así lo presentó, “Acceleration and Trapping of Particles by Radiation Pressure”. Pero realmente el concepto moderno de pinzas ópticas quedo acuñado en 1986 donde se describía el procedimiento de la luz láser para atrapar partículas o moléculas, incluso átomos. Hoy en día, sin embargo, su uso más extendido no ha sido a un nivel tan pequeño realmente, donde presenta una gran complejidad si no que se ha extendido en biología al rango de las proporciones celulares, donde se usan para atrapar virus, bacterias o células vivas sin causarles daño.
En la imagen podemos ver el esquemáticamente como Arthur Ashkin creó una trampa de luz.
En las células de mayor complejidad y tamaño, las eucariotas (es decir que disponen de núcleo, las cuales conforman hongos, animales y plantas) no solo se puede manipular la célula completa, sino también sus orgánulos internos que la componen. Star Trek sí, “Star Trek”, no es broma Lo más curioso y anecdótico del trabajo de Ashkin, quien estudió el láser en los Laboratorios Bell desde principios de los años 60 es que la idea de las pinzas ópticas se inspira realmente en el rayo tractor de la célebre serie televisiva y películas de “Star Trek”, que finalmente llevó a la publicación del primer artículo de Ashkin y sus compañeros “Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles” donde se describía como enfocar los láseres mediante lentes y aprovechar la presión de radiación para atrapar y manipular partículas que flotaban en un fluido. Pero aún faltaba que se pudiera realizar con seres vivos, es decir en células vivas sin dañarlas, cuestión que por fin resolvieron un año más tarde y publicaron en Nature yScience con lo que se comenzaron a desarrollar pinzas ópticas que ahora son ampliamente utilizadas en muchos campos incluidas las diversas ramas de la biología y medicina. Gracias a ellas se ha podido estudiar elementos realmente pequeños como el funcionamiento de los motores moleculares celulares o la cinética de las proteínas dentro de las células. Las pinzas han alcanzado un nivel de desarrollo tan preciso que permiten actuar entre diversas células y tejidos dañados con la posibilidad de separar las células que permanecen sanas de otras células infectadas o dañadas de alguna forma en un tejido o trasladar en ellos pequeñas cantidades de fármacos u otros elementos, igualmente a nivel industrial, la manipulación de circuitos y estructuras a nivel de nanotecnología está alcanzando cotas impensables.
Esquema donde podemos ver como un motor molecular se dirige hacia el interior de una “trampa de luz”.
Ahora pasemos a la segunda parte del binomio del galardón de física de este año, Gérard Mourou y Donna Strickland quienes han facilitado el camino hacia la generación de los pulsos de láser más cortos e intensos creados hasta la fecha, desarrollando en 1985 una técnica para la compresión y amplificación de pulsos ópticos capaz de producir pulsos de picosegundos (billonésima parte del segundo) con energías del orden de un milijulio. El procedimiento conocido como CPA (chirped pulse amplification), no destruía el material que actúa como amplificador de la señal láser, algo que sí ocurría con técnicas anteriores y suponía un lógico problema de continuidad en los procedimientos de generación de pulsos. Strickland desarrolló la técnica CPA para su tesis doctoral “Compression of amplified chirped optical pulses” en el año 1985 quien ha recibido el galardón junto a su director de tesis Gerard Mourou. (Casualmente algo similar no ocurrió en el caso de Jocelyn Bell la cual no recibió el Nobel, que fue tan solo para el director de su tesis Antony Hewish, algo muy injusto si contamos quien inicio el trabajo ¿verdad?) Otro detalle, Donna Strickland es uno de los primeros profesores de universidad en recibir un Premio Nobel de Física sin ser un catedrático de universidad y tan “solo” es profesora asociada a sus 59 años, pero seguro que tan solo ha sido un “ligero” descuido de la universidad de Waterloo…pero no nos desviemos del tema principal.
EL procedimiento para la generación de pulsos mediante la técnica CPA se compone de tres etapas:
Primero: un pulso de láser ultracorto se comprime en tiempo, luego se ensancha su espectro, reduciendo su potencia pico. (Para la investigación de la tesis se empleó un pulso láser Nd:YAG con una potencia de un nanojulio. Este pulso, para comprimirse a una duración de trescientos picosegundos se hizo pasar por una fibra óptica monomodo. Usando una pareja de rejillas, “grating pair”, se conseguía el ensanchamiento en frecuencia del pulso, o sea el “chirping”). Segundo: se amplifica el pulso sobre un material idóneo (Luego en la investigación, el pulso empleado se introdujo en un amplificador regenerativo de Nd:vidrio que amplificaba el pulso hasta un milijulio). Tercero: se comprime de nuevo el pulso a su duración en inicial de tiempo, pero manteniendo la potencia. (para terminar el experimento citado, otra segunda pareja de rejillas volvía a comprimir en tiempo el pulso a solo dos picosegundos). El desarrollo de la técnica fue un éxito, pronto se divulgó por todo el mundo y se lograron generar pulsos de picosegundos con potencias de un teravatio, siendo la técnica empleada en la actualidad para generar pulsos ultracortos de alta intensidad, con potencias que alcanzan el petavatio en tiempos que pueden no superar los femtosegundos, es decir fracciones de milbillonésimas de segundo. Incluso con menor intensidad se consiguen ya generar pulsos incluso de attosegundos, ¡que son tan solo trillonésimas de segundo!, millones de veces más cortos que los del experimento original de la tesis de Donna Strickland. El resultado de emplear estos pulsos de alta intensidad ha sido mejorar los resultados en mejora de materiales, diseños miniaturizados, creación de infinidad nuevos elementos y piezas de todo tipo y tamaño a nivel industrial o incluso en el área de la química. Este último es un caso curioso, pues el Premio Nobel de Química en el año 1999, fue otorgado ya entonces a Ahmed Zewail por sus estudios de los estados de transición de las reacciones químicas utilizando espectroscopia de femtosegundo. El interés de Zewail por conocer la dinámica de las reacciones químicas en “tiempo real” y conocer que pasa exactamente o a qué velocidad entre reactivos y productos, le llevó a intentar proyectar pulsos de láser de muy corta duración sobre las partículas que intervienen en las reacciones.
En este video Steve Wasserman y Steven Nagel del Laboratorio de Enseñanza en Bioinstrumentación en el MIT explican los fundamentos básicos de las “trampas ópticas” y los métodos para calibración empleando las pinzas ópticas de Thorlabs. MIT/Thor Labs
En este video podemos ver un sistema de pinzas ópticas manipulando un grupo de microesferas. En el video en tiempo real se puede observar como estos diminutos objetos son manipulados con absoluta precisión. El problema es que hablamos de tiempos increíblemente cortos, aproximadamente entre 10 y 100 femtosegundos, así que no pudo lograrse hasta mediados de la década de los ochenta, cuando gracias al trabajo Strickland y Mourou se consiguieron láseres capaces de lanzar pulsos tan cortos que Zewail, por primera vez pudo observar la separación de una molécula y el posterior alejamiento de los fragmentos restantes. Lo mejor de todo radica en el futuro de esta tecnología óptica, ya que pretende alcanzar intensidades aún mayores, potencias que superen cien petavatios, reduciendo aún más la duración de los pulsos, incluso desde attosegundos a los zeptosegundos, las aplicaciones resultan apasionantes. ¿Estamos tomando el control de la evolución?
La Real Academia ha concedido el premio Nobel de Química Frances H. Arnold, George P. Smith y Gregory P. Winter se llevan por "tomar el control de la evolución y utilizar los mismos principios – cambio genético y selección – para desarrollar proteínas que resuelven los problemas químicos de la humanidad".
- ¡Menuda argumentación: resolver los “problemas químicos de la humanidad”! Miremos que hay detrás, pues otra vez tenemos que “desmenuzar” el galardón: Por un lado, investigadora en química Frances H. Arnold (otra mujer, abriendo paso) ha sido distinguida por su trabajo relacionado con la "evolución dirigida de las enzimas"; mientras que la Academia, ha reconocido en Smith y Winter su labor en la "presentación en fagos de peptidos y anticuerpos" ¿Cómo entendemos esto? Veamos, desde el comienzo de la vida en la Tierra hace millones de años, todo tipo de organismos se han extendido hasta los lugares más recónditos del planeta, llegando a las laderas de los volcanes, los abismos oceánicos o los helados polos, puesto que la evolución ha ido adaptándose a todo tipo de condiciones y climas, resolviendo toda una serie de problemas adaptativos y por supuesto eso incluye problemas químicos. Podemos considerar a las proteínas como “las herramientas químicas de la vida”, las cuales con el tiempo se han ido modificando y renovando para optimizarse a toda clase de lugares, condiciones y situaciones adversas que han permitido la enorme y maravillosa diversidad que conocemos ahora (por mucho que últimamente nos estamos empeñando en acabar con ella). Pues al menos los galardonados de este año, se han esforzado en domar a esa fuerza de la naturaleza en nuestro propio beneficio. En conjunto, la ingeniera química estadounidense Frances H. Arnold nacida en 1956 en Caltech, California, su compatriota George P. Smith (n. 1941) de la Universidad de Missouri, Columbia, EE UU y el biólogo británico Sir Gregory P. Winter (n. 1951) del MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, Reino Unido, son los padres de la conocida como “Evolución Dirigida”, que no es ni más ni menos que el imaginativo título otorgado para las técnicas empleadas en la creación de proteínas en laboratorio con los mismos principios de la evolución, el cambio genético y la selección natural.
De izda a dcha: Frances H. Arnold, George P. Smith y Gregory P. Winter. GFDL/Missouri.edu
En teoría, (discusiones sobre sostenibilidad, impacto e intereses económicos aparte) el trabajo, iniciado por estos científicos ha permitido promover una industria química más ecológica, incluyendo la fabricación biocombustibles sostenibles o producir nuevos materiales, así como su uso en medicina para curar y paliar enfermedades. Poniendo a trabajar a los virus en “cosas buenas” En el reparto la mitad del “botín” se lo ha llevado la Francesa H. Arnold, del Instituto Tecnológico de California en Pasadena, EE.UU., (por cierto, la primera mujer en ganarlo desde hace nueve años al menos no ha tenido que esperar tanto como en física). Quien, en el año 1993, realizó la primera investigación sobre la evolución dirigida de enzimas, o sea sobre las proteínas que catalizan (dan pie) a las diferentes reacciones químicas que se producen en los organismos. Con el pasa del tiempo los procedimientos se han refinado y perfeccionado, conduciendo al punto actual, donde ya se utilizan de manera habitual para crear nuevos catalizadores. Lo bueno de los nuevos procedimientos haciendo uso de estas enzimas es permitir la producción de sustancias químicas, combustibles o productos farmacéuticos, más ecológicos y respetuosos con el medio ambiente. En la otra parte del premio tendríamos a George P. Smith, de la Universidad de Misuri en Columbia (EE. UU.) y Sir Gregory P. Winter, del Laboratorio de Biología Molecular en Cambridge (Reino Unido) Desarrollando a partir del año 1985 un método conocido como “terapia de fagos”, con el que un “bacteriófago”, es decir, un virus que infecta las bacterias se podía emplear para desarrollar nuevas proteínas.
Principio subyacente para la evolución dirigida de las enzimas. Después de unos pocos ciclos de “evolución dirigida”, una enzima puede ser varios miles de veces más efectiva.
A su vez Winter usó el mismo método para impulsar una evolución dirigida de anticuerpos, con el objetivo de producir nuevos productos farmacéuticos aprovechando esta capacidad de crear nuevas proteínas de los virus. El primer fármaco que se obtuvo con este método fue el adalimumab, aprobado en el año 2002 empleado desde entonces para combatir enfermedades inflamatorias intestinales, la artritis reumatoide o la psoriasis. El tiempo ha pasado y los resultados de estos procedimientos han sido espectaculares, desde entonces, la “terapia de fagos” ha producido anticuerpos que pueden neutralizar bacterias mortales como el ántrax o combatir enfermedades autoinmunes como el lupus y todavía se esperan muchos resultados gracias a este descubrimiento que incluye muchos medicamentos en fase de pruebas actualmente. Al final, todo es genética En resumidas cuentas, tras los desarrollos logrados por estos investigadores podemos considerar a los microorganismos (como las bacterias) “fábricas de enzimas” y para ciertas aplicaciones biotecnológicas podemos optimizar las enzimas preexistentes en la naturaleza optimizando su funcionamiento en nuestro beneficio. Para lograr estos objetivos entra en juego la mutagénesis, introduciendo mutaciones en el ADN de los genes que codifican las enzimas que queremos mejorar, luego se producen estas enzimas usando bacterias y tras esto analizamos los resultados realizando una “criba artificial” de los mejores. Una vez terminado repetimos el proceso introduciendo nuevas mutaciones en dichas enzimas y así una y otra vez, permitiendo optimizar el diseño de las enzimas para su uso biotecnológico. Las primeras investigaciones se centraron en la síntesis de la subtilisina (serina endopeptidasa), una proteasa, es decir, un tipo de enzima que descompone las proteínas en proteínas más pequeñas o unidades proteínicas más pequeñas, como péptidos o aminoácidos. La proteasa en cuestión se obtuvo a partir de la bacteria Bacillus subtilis, Arnold usó la citada evolución dirigida para modificar una subtilisina incapaz de romper la caseína, la proteína de la leche, para así obtener una subtilisina modificada que era 256 veces mejor, proteasa contra la caseína, presentando el resultado en el trabajo tittulado “Tuning the activity of an enzyme for unusual environments: sequential random mutagenesis of subtilisin E for catalysis in dimethylformamide”. El trabajo fue todo un éxito y pronto otros investigadores (y empresas) se apuntaron a esta técnica de síntesis y mejora de proteínas como una herramienta imprescindible en biotecnología, desarrollando a partir de esto prácticamente una nueva industria., donde la propia investigadora apuntó también al campo de la energía, comenzando el trabajo en la síntesis de biocombustibles y la producción de fármacos.
Presentación de fagos: George Smith desarrolló este método para encontrar genes desconocidos para una proteína conocida
Un último apunte curioso sobre la trayectoria de Frances Arnold, pues resulta un tanto peculiar, acabar recibiendo el Nobel de Química, porque comenzó obteniendo un título de ingeniería mecánica y aeronáutica en el año 1979, aunque tras unos años centró su trabajo en la síntesis química “bioinspirada” en sustancias orgánicas. Aunque Arnold, no ha tenido que esperar tanto para recibir el último Nobel de Química, como ocurrió en Física, cabría recordar que es tan solo la quinta mujer de una escueta lista tras Marie Curie (1911), Irène Joliot-Curie (1935), Dorothy Crowfoot Hodgkin (1964) y Ada E. Yonath (2009), esperemos que, por fin, esta tendencia más justa se mantenga y refleje la incorporación y el reconocimiento de las mujeres en el campo de la ciencia. Microorganismos “currantes” Por su lado George Smith empezó a usar bacteriófagos a comienzos de los años 80 para la clonación de genes, hasta que a mediados de la década descubrió la posibilidad de modificar el genoma de los fagos con nuevos genes que codificaran proteínas que pudieran tener una utilidad en el campo médico o la industria. Al igual que los anticuerpos, estas proteínas aparecen en la superficie del bacteriófago, por lo que bautizó la técnica en el artículo “Filamentous fusion phage: novel expression vectors that display cloned antigens on the virion surface”, como “presentación de fagos” en (phage display) ya que la proteína sintentizada aparece sobre en la superficie del fago, lo que facilita su localización y posterior extracción. Igualmente, Winter usó la técnica de la presentación de fagos para la fabricación de anticuerpos transformando la técnica de la presentación de fagos de Smith en el método más usado para la síntesis de anticuerpos en la industria, lo cual le ha representando además multimillonarios ingresos por las patentes.
Principio para la evolución dirigida de anticuerpos mediante la visualización de fagos, método utilizado para producir nuevos productos farmacéuticos.
El primer ejemplo del uso de este procedimiento fue en 1994 al emplearse el método de Winter para fabricar anticuerpos monoclonales que se unen a las células de los tumores cancerígenos, empleándose desde entonces en la inmunoterapia oncológica y enlazando por ejemplo con el Nobel de Medicina de este mismo año a James Allison y Tasuku Honjo por sus terapias y la desactivación de la inhibición del sistema inmune, algo que posiblemente no se hubiera podido desarrollar de una forma tan efectiva sin la contribución a la producción de estas sustancias a través de los bacteriófagos y que desde la llegada del siglo XXI ha permitido el desarrollo de muchos fármacos realmente beneficiosos para muchas enfermedades. El problema de fondo por resolver No podemos dejar de mencionar una incógnita que todavía planea sobre el “diseño” de proteínas y que impide de momento la aparición de nuevos caminos viables para su desarrollo: por desgracia, todavía no entendemos la relación entre la función y el plegamiento de una proteína y eso es un “gran” problema que impide diseñar una “proteína desde cero”. Así que de momento todo depende de las mutaciones aleatorias que nos obligan a mecanismos de “prueba y error” para mejorar las características de una proteína preexistente, como las técnicas premiadas con el Nobel. Casualidades nada casuales Podemos decir sin lugar a duda, que los galardones de Química y Medicina de este año están enlazados y si se afina mucho incluso el de física, ¿Porqué?
Sandra Moore Faber – National Medals
Resulta clarísimo como este año la Academia Sueca ha querido reconocer el papel “práctico” de la ciencia en los campos de la biotecnología y la genética en sus áreas científicas, remarcando la importancia creciente de estos campos del conocimiento humano para nuestro futuro y bienestar, pero existen otros detalles que vienen a remarcarlo si observamos algunos de los candidatos: A priori la gran favorita de este año en física era Sandra M. Faber, de la Universidad de California, Santa Cruz con sus estudios dedicados a la formación y evolución de las galaxias y la materia oscura fría. Además, el premio tenía una doble connotación pues hubiera sido también un reconocimiento a la astrónoma Vera Rubin, fallecida en diciembre del año pasado sin el Nobel, pese a ser una de las astrónomas más influyentes de la historia (ya hemos hablado más de una vez sobre la consabida ausencia de mujeres en los premios, pese a sus méritos, así que mejor dejamos el tema de momento). Además otros investigadores como Yury Gogotsi, Rodney S. Ruoff y Patrice Simon por sus trabajos en materiales basados en carbono, David Awschalom y Arthur C. Gossard por la observación del efecto Hall giratorio en semiconductores o Paul Chu Ching-wu y Max-Kuen Wu por sus aportaciones fundamentales en la comprensión de la superconductividad, eran candidatos posibles desde las disciplinas en auge del diseño de materiales, la supercomputación o las mejoras en la eficiencia energética, sin embargo al final la biotecnología se ha llevado los titulares y personalmente no podemos decir que hayan sido malas elecciones. Casi lo podríamos confirmar con otros “eternos favoritos” como son John Goodenough y M. Stanley Whittingham por su contribución al desarrollo de las baterías de ión litio en los años ochenta del siglo pasado, aunque en la propia disciplina que ha marcado el camino este año no podemos olvidar a Stuart L. Schreiber por sus hallazgos pioneros en la lógica de la transducción de señales y la regulación de genes o nuestros candidatos al Nobel de Química, encabezado por Francis Mojica por el descubrimiento de CRISPR o Juan Carlos Izpisúa por los avances en este mismo campo y que esperamos algún día se reconozca su esencial labor. Un galardón único El lunes se conocerá el Nobel de Economía, único premio no establecido por Nobel en su testamento, sino instituido muchos años más tarde por el Banco de Suecia y que se otorga desde 1969 Estos son entregados cada 10 de diciembre, coincidiendo con el aniversario de la muerte de Alfred Nobel en el año 1896, en una curiosa ceremonia doble en el Konserthus de Estocolmo y el Ayuntamiento de Oslo, donde se entrega el de la Paz por deseo del propio Nobel, debido a que Noruega formaba parte del Reino de Suecia en la época del magnate, quien al parecer vivía atormentado por haberse hecho rico inventando la dinamita y su uso en las guerras, así que en su testamento dispuso que la fortuna amasada se invirtiera en valores seguros impermeables al tiempo y se otorgaran los citados premios a personalidades que trajeran el bien a la humanidad en los cinco campos que designó.
Marie Curie (Maria Salomea Skłodowska-Curie 1867-1934) científica polaca nacionalizada francesa y pionera en el campo de la radiactividad, fue la primera persona en recibir dos premios Nobel en distintas especialidades: Física y Química. The Maryland Science Center
Estos premios son reconocidos con diferencia como los más prestigiosos del mundo y la máxima aspiración a la que un científico o cualquier persona en general pueden aspirar. Pese a ser polémicos y sus elecciones discutibles desde un principio, pronto han traspasaron los muros del mero galardón para representar una especie de guía para conocer la evolución de los logros humanos, lo que los hace tan representativos en el área científica o en literatura, aunque sus elecciones en otros campos como el Nobel de la Paz o Economía en más de una ocasión hayan dejado sin duda mucho que desear (aconsejamos un repaso de los candidatos de todos los tiempos… aunque eso mejor lo dejamos para otro día, aunque probablemente nos obligaría a crear una nueva sección de “humor”). Te puede interesar:
Autor: Juan Carlos Fernandez
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