Pastillitas semanales de ciencia: Hoy descubriendo especies, ADN y Biomedicina

En nuestro repaso semanal de los avances y hallazgos más interesantes que esta semana dedicamos a la biología actual, la paleontología y la investigación medicina queremos destacar antes que nada el premio otorgado al español Eduardo Jorgensen como Innovador del Año de MIT Technology Review.

Jorgensen, CEO de MedicSen, ha sido reconocido como el Innovador del Año en España por su "páncreas artificial" inteligente y sin agujas que podría mejorar la calidad de vida de los millones de diabéticos que hay en el mundo.

Este joven médico, estaba enfocado sus estudios a la neurocirugía, pero su trayectoria dio un vuelco hace tres años, cuando aún siendo estudiante de medicina, "una niña con diabetes llegó a la consulta, puso su bomba de insulina sobre la mesa y dijo que no iba a seguir con el tratamiento", según el mismo recuerda.

Así comenzó la aventura de este joven médico transformado en emprendedor que ha ganado el premio otorgado por MIT Technology Review en español por su MedicSen, un dispositivo biomédico que funcionaría como un páncreas artificial.

El MedicSen permite tratar la diabetes de un manera personalizada, predictiva y sin necesidad de las molestas agujas. Este sistema se compone de un sistema informático con un algoritmo inteligente conectado a una aplicación para comunicarse con el paciente y un parche para la piel que libera insulina en el organismo según las necesidades concretas.

MIT Technology Review

El dispositivo, desarrollado por la empresa MedicSen (igual que el nombre del aparato) de la que Jorgensen es CEO, ya ha completado con éxito los test de laboratorio en animales y está a punto de pasar a la fase de ensayos en humanos. Si esta innovación fructifica podría mejorar la calidad de vida de los más de 422 millones de personas diabéticas que hay en el mundo, según se desprende del primer Informe mundial sobre la diabetes publicado por la OMS.

Según Jorgensen ya han conseguido aumentar hasta 50 veces la permeabilidad de la piel a la insulina, un fármaco mucho más complejo que otros para los que ya existen parches transdérmicos como los que se emplean para administrar nicotina o el fentanilo.

Otros objetivos a largo plazo, si el dispositivo evoluciona en la dirección correcta, permitiría que MedicSen se pudiera emplear para el tratamiento y prevención de otras enfermedades como la obesidad y la hipertensión.

Este es un buen ejemplo de la capacidad innovadora y de emprendimiento que existe por estas latitudes y que no debemos olvidar, existen muchos proyectos de investigación prometedores por estas tierras que poco a poco van dando sus frutos y cuya importancia para nuestro futuro es tremenda, así que es importante destacarlos y que no queden difuminados en el mero ámbito profesional.

Especies con muchas patas

Ahora pasemos a los descubrimientos más curiosos que se han mostrado en los últimos días, que sin duda vienen con muchas “patas”.

Aquí sin duda destaca el descubrimiento de dos especies, una el pasado y otra en la actualidad. La primera procede de Yunnan, esta región del sur de China, es sin duda una auténtica mina de fósiles de animales.

En los años 2015 y 2016 investigadores del Instituto de Geología y Paleontología de Ninjang y luego un cazador de fósiles encontraron los dos primeros y la semana se ha descubierto el fósil de "una mítica bestia" marina que vivió en las aguas de la zona hace 518 millones de años. (Bueno, quizás exageren un poco con lo de bestia.)

El investigador Zhao Fanchen explicaba a Live Science que la criatura es muy larga (bautizada precisamente como 'orthrozanclus elongata' (por su cuerpo alargado) y a diferencia de otras especies encontradas en la misma área, esta no tiene el cuerpo segmentado. Estas impresionantes dimensiones son: 1,5 centímetros de largo y 3 milímetros de ancho, mientras que sus patas miden 6 milímetros de largo… toda una bestia mítica donde destacan las patas largas, aunque no se sabe con certeza si pueden ser pinzas en su lugar o si la especie tenía o no dentadura.

Zhao, F. / Scientific Reports

La datación que los arqueólogos han otorgado al fósil se enmarca dentro del periodo que comprende la explosión Cámbrica o radiación evolutiva del Cámbrico, una teoría evolutiva que marca la aparición repentina y la diversificación de organismos macroscópicos multicelulares complejos hace unos 540 millones de años en los inicios de dicho periodo, (teniendo en cuenta, eso sí, el punto de vista de la duración de un periodo geológico).

En 1859, Charles Darwin señaló esta época como una de las mayores objeciones hacia su teoría de evolución por selección natural. Sin embargo, actualmente existen teorías que hacen compatibles tanto la explosión Cámbrica como la selección natural, ya que una evolución moderadamente acelerada y sostenida durante unas decenas de millones de años puede dar lugar a este fenómeno evolutivo, ya que un aumento en las modificaciones físicas o anatómicas, como sucedió en aquel periodo, estaría correlacionado igualmente con un aumento en la modificaciones genéticas

Ahora, según el investigador chino con el nuevo hallazgo de esta criatura de puntiagudas puas, se podría arrojar luz en la diversidad de las extintas criaturas así como con su conexión en tiempos modernos.

Milpiés subterráneo en la Sierra de Guadarrama

Espécimen de Guadarramasoma ramosae / Universidad de Alcalá

Regresando a España, casualmente estos días, nos volvemos a encontrar con una nueva especie, pero esta vez en el medio subterráneo superficial de la Sierra de Guadarrama, en el mismo centro de la península ibérica.

Ahí mismo los investigadores han hallado una nueva especie parecida a un milpiés que los científicos han bautizado Guadarramasoma ramosae, aunque muestra rasgos morfológicos que lo diferencian muy bien de sus congéneres de las montañas del norte peninsular.

Evidentemente la nueva especie obtiene su nombre genérico en honor a las montañas de la Sierra de Guadarrama y el nombre específico se ha dedicado a Marian Ramos, investigadora del Museo Nacional de Ciencias Naturales de Madrid y coordinadora del proyecto de investigación Fauna Ibérica, por su impulso al estudio de la zoodiversidad de nuestro país.

Los milpiés, como sus parientes los ciempiés, son miriápodos, es decir: animales de cuerpo largo, compuesto de varios segmentos con patas en cada uno de ellos. Esta especie concretamente, hallada en la Sierra de Guadarrama, es un miriápodo de hábitos detritívoros, lo que significa que se alimenta de detritos o materia orgánica en descomposición.

El estudio ha sido publicado en la revista Zootaxa, donde se describe como una reducción de sus ojos y una mayor gracilidad de su cuerpo que podría responder a cierto grado de adaptación a la vida subterránea.

Lo más curioso y raro del descubrimiento es precisamente el lugar en el que se ha producido: la Sierra de Guadarrama, uno de los espacios naturales mejor estudiados dada su cercanía a Madrid.

Igualmente sorprende el contexto ecológico en el que ha sido encontrada, el medio subterráneo superficial, un hábitat poco conocido que demuestra que existen multitud de espacios subterráneos que albergan vida. Además esta nueva especie ha sido hallada en numerosos sectores del subsuelo del parque nacional, lo que evidencia que no se trata de una especie rara: Cuerda Larga hasta alcanzar los Altos de la Morcuera, Montes Carpetanos con especial presencia en el entorno de Peñalara, y también en el cordal de la Mujer Muerta.

¿Cómo es posible que un lugar te investigado siguiera escondiendo un secreto semejante?

Según los científicos de la Universidad de Alcalá con Vicente M. Ortuño a la cabeza, el organismo seguía en el anonimato debido a lo inadvertido que ha pasado el medio subterráneo superficial en los estudios que, en estas últimas décadas, se han planteado sobre biodiversidad, es decir: sencillamente, ¡no habían estudiado este nivel superficial!.

Tal es la biodiversidad en esta zona, que estos científicos están estudiando aún otras especies halladas también en las oquedades que existen en las profundidades de los canchales o en los depósitos glaciares de estas montañas.

Ahora, dado el descubrimiento, obviamente los investigadores creen necesario ampliar el foco de estudio a estos espacios subterráneos que han reflejado claramente poseer un gran número de especies que forman parte de esa biodiversidad oculta.

Cada vez más cerca de crear vida en un laboratorio

Un nuevo paso en la creación de la vida acaba de ser publicado en la revista Nature, por increíble que parezca, así es, gracias a una nueva proteína, cada vez estamos más cerca de la creación de organismos artificiales, hasta el momento solo es un microbio, pero su material genético incluye algunas instrucciones creadas en laboratorio para que sea capaz de vivir, reproducirse y sintetizar proteínas.

Con este nuevo avance en un futuro próximo los investigadores podrán diseñar organismos capaces de producir proteínas altamente especializadas que podrían usarse para mejorar medicamentos, construir nuevos materiales e incluso cambiar las funciones de las células.

Para poder explicar el avance que ahora nos presentan es importante entender como están construidas las cuatro unidades básicas que componen los segmentos del ADN, es decir la adenina, que se une con la timina, y la citosina, que se combina con la guanina(A, T, C y G) .

Cuando las mencionadas instrucciones genéticas son transcritas y traducidas por maquinaria celular, permiten la producción de proteínas, que son los ladrillos básicos de la vida, catalizan las reacciones, transmiten señales y forman distintos tejidos.

A su vez, las proteínas están formadas por los llamados aminoácidos, un poco más variados que los componentes del ADN, en total 20 aminoácidos se usan para sintetizar las proteínas que cubren las funciones de la vida.

En éste experimento, a diferencia de otros anteriores, se utilizó un alfabeto genético expandido para guiar a las células en su labor de sintetizar proteínas a partir de aminoácidos no canónicos, es decir moléculas que pueden encontrarse en la naturaleza o en el laboratorio pero que los organismos no usan de forma natural. El experimento demostró que las células semisintéticas creadas pudieron producir proteínas artificiales casi con la misma eficiencia que las células normales.

Hasta ahora, varios equipos de investigación habían desarrollado pares de bases artificiales y proteínas no naturales sintetizadas, pero estos resultados demuestran que todas las fases pueden unirse en un proceso único de síntesis, desde la codificación y almacenamiento de la información hasta la transcripción. Lo que significa un gran avance hacia la creación de células con funciones concretas como luchar contra enfermedades o bacterias capaces de descomponer los residuos tóxicos.

Buscando la navaja suiza de la edición genética

Wikipedia

Y para terminar un apunte más sobre ese viejo amigo que es CRISPR, uno de los avances genéticos y de la medicina más importantes de los últimos tiempos y que sigue su imparable avance.

Científicos de la Universidad de Copenhague, liderados por el español Guillermo Montoya, están investigando las características de diferentes bisturíes moleculares de CRISPR para tratar de avanzar en lo que llaman la navaja suiza de la edición genética.

Desde hace varios años hay una carrera en los distintos laboratorios de investigación para encontrar una tecnología de edición genética CRISPR multiuso y que sea lo más eficaz posible, para ello se han centrado en las diversas proteínas que cortan de forma específica el ADN.

Ahora, en un trabajo publicado en Nature Structural & Molecular Biology (noviembre, 2017) el equipo de Montoya en la Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research de la Universidad de Copenhague han comparado el funcionamiento de estas tijeras moleculares con el de la proteína Cas9, una herramienta CRISPR de corta-pega genético, descubierta por las investigadoras Doudna y Charpentier en 2012, con la que se puede editar de forma sencilla y barata el ADN de cualquier organismo.

Recientemente han conseguido visualizar la estructura molecular del complejo CRISPR-Cpf1, una proteína de la familia Cas que permite desenrollar el ADN para poder cortarlo e iniciar el proceso de modificación. Dicha propiedad de Cpf1 permitiría editar las instrucciones contenidas en el genoma de manera más segura ya que que Cpf1 reconoce la secuencia apropiada del ADN con mayor precisión.

El equipo Danés ha empleado una técnica de cristalografía de rayos X, con la que han sido capaces de visualizar las estructuras atómicas de Cpf1 y Cas9 lo que ayudará a la comprensión de cómo interactúan con la secuencia de ADN complementaria y la manera en la que cortan la molécula de ADN.

Según Montoya “dependiendo de cómo se quiera actuar sobre el ADN: bien reparar, bien inactivar o insertar un segmento de ADN en una región del genoma, algunas de estas herramientas podrán ser más apropiadas que otras debido a sus características moleculares”.

Para el investigador español averiguar cómo funcionan estos bisturíes moleculares es fundamental para entender y diseñar en el futuro las herramientas de edición genética que mejor se adapten según la aplicación a la que se vayan a destinar tanto en biotecnología o tratamiento de enfermedades por ejemplo.

​Francisca Aguilar

Temas relacionados: Divulgación científica, Biomedicina

Reconocimientos y más información sobre la obra gráfica
ADVERTENCIA: En este foro, no se admitirán por ninguna razón el lenguaje soez y las descalificaciones de ningún tipo. Se valorará ante todo la buena educación y el rigor sobre el tema a tratar, así que nos enorgullece reconocer que rechazaremos cualquier comentario fuera de lugar.