¿Resucitan las bacterias?

 ¿Resucitan las bacterias?

 

Existe una bacteria, denominada Deinococcus radiodurans, (ver) que fue descubierta en 1956. Sobre ella, la revista Nature en 2006 publicó un artículo donde un equipo de científicos de la Unidad 571 del Instituto Nacional de la Salud y de la Investigación Médica de Francia, mostraban como con un nivel de radiación mortal que hace estallar sus cromosomas. Esta bacteria es capaz de reparar su patrimonio genético para volver a la vida. Resucitar, sí…

Deinococcus radiodurans es una bacteria anodina, que está en todas partes y ni siquiera es patógena. La bacteria era conocida desde 1956 y, desde entonces, científicos de todo el mundo trataron de descubrir sus mecanismos de resucitación. Hoy sabemos que el fenómeno lo hace en dos etapas; la primera consiste en reunir en el orden correcto todos los fragmentos de ADN en una cadena lineal, que serán utilizados como modelo para iniciar su síntesis; la segunda, es la etapa de recombinación genética que consiste en reconstituir los cromosomas circulares transfiriendo un gen de un cromosoma a otro (crossing over). Cuando se restaura el genoma en forma idéntica, la síntesis de proteínas es nuevamente operacional. ¡Listo!

D. radiodurans fue descubierto en 1956 por A.W. Anderson en el Oregon Agricultural Experiment Station de Corvallis, en Oregón, donde se estaban realizando experimentos para determinar si alimentos enlatados podían esterilizarse usando altas dosis de radiación gamma. Una lata de carne expuesta a una dosis de radiación pensada para destruir todas las formas conocidas de vida, mostraría que aunque la carne se estropeó, los Deinococcus radiodurans fueron aislados de entre la carne descompuesta.

Hoy, nuevamente tenemos aquí a la bacteria Deinococcus radiodurans, cuando hace tan solo un par de días, (28/08/2020) un grupo de científicos de la misión espacial japonesa Tanpopo ha probado la capacidad de sobrevivir utilizando de nuevo a los deinococos, y demostrarían que las bacterias ubicadas en el centro de las colonias de estos organismos, sobrevivieron hasta 3 años en los paneles de exposición de la Estación Espacial Internacional.

Ya sabíamos que esta bacteria extremófila es capaz de soportar ambientes extremos; que puede soportar temperaturas extremas, puede soportar deshidratación, ambientes al vacío y condiciones adversas con pH ácido. Se ha sugerido que puede vivir en el espacio exterior. El Deinococcus radiodurans (antes Micrococcus radiodurans) como bacteria extremófila, es el segundo organismo conocido más resistente a la radiación, siendo el primero el Thermococcus gammatolerans. Mientras que una dosis de 10 Gy es suficiente para matar a un ser humano, y una dosis de 300 Gy es capaz de matar al 90% las células en una colonia de E. coli, la D. radiodurans puede recibir una dosis instantánea de hasta 2200 Gy con el mismo 90% de pérdida de viabilidad.

Los niveles de radiación en la naturaleza son, por lo general, muy bajos (la radiación más alta conocida es de sólo 200 mGy al año, y está localizada cerca de Ramsar, Irán). Con unos niveles naturales tan bajos de radiación, es poco probable que los organismos desarrollen mecanismos específicos para protegerse de altas dosis de radiación. Por lo que una pregunta recurrente acerca del D. radiodurans es: ¿Cómo un organismo ha podido desarrollar un grado tan alto de resistencia a la radiación?

Valerie Mattimore y John R. Battista de la Universidad Estatal de Luisiana, han sugerido que la radiorresistencia del D. radiodurans es un simple efecto colateral derivado de sus mecanismos para tratar la desecación celular prolongada. Para probar esta hipótesis, realizaron un experimento en el cual demostraron que las cepas mutadas del D. radiodurans que eran susceptibles de daño a causa de la radiación eran también susceptibles de daño a causa de la desecación prolongada, mientras que la cepa original era resistente a ambos fenómenos. Además de la reparación del ADN, el D. radiodurans usa una proteína, la LEA​ (Late Embryogenesis Abundant) para protegerse de la desecación.

Análisis a través del microscopio electrónico han mostrado que el ADN del D. radiodurans está organizado en toroides estrechamente empaquetados en los que toda la energía, correctamente alineada y continuamente  en movimiento armónico y cíclico, pueda facilitar la reparación del mismo. Michael Daly, de la Universidad de Ciencias de la Salud, sugiere que la bacteria al contener grandes cantidades de manganeso en el citoplasma y bajas concentraciones de hierro, promueven la resistencia al proteger las proteínas, pero no el ADN, del daño oxidativo producido por la radiación ionizante.

Utilizando ingeniería genética, los deinococos se han usado en biorremediación para consumir y digerir disolventes y metales pesados, incluso en espacios altamente radiactivos. El gen bacteriano mercúrico reductor de la Escherichia coli se ha clonado en el deinococo para desintoxicar el mercurio iónico encontrado frecuentemente en desechos radiactivos resultantes de la fabricación de armas nucleares. Insertando un nuevo gen a cepas de E. coli mediante el cual pueden sintetizar metalotioneína, este les permite a las bacterias no solo ingerir el mercurio, sino también retenerlo unido a dicha proteína. Los mismos ingenieros desarrollaron una especie de deinococo capaz de desintoxicar el mercurio y el tolueno en desechos radiactivos mezclados.

Regresando al inicio, ya los biólogos Miroslav Radman y Matthew Meselson (Nature 2006) habían especulado sobre la posibilidad de que mecanismos similares a los usados en la reparación del ADN del Deinococus radiodurans pudieran incorporarse en el genoma de especies superiores con el fin de producir el rejuvenecimiento de dichas especies. Todo estará por verse en el futuro…

Maracaibo, jueves 3 de septiembre 2020

De las vacunas, sencillamente…

De las vacunas, sencillamente…

 

Para aclararme algunas dudas, le pedí ayuda a mi amigo el virólogo maracucho José Esparza quien me escribió dándome algunos sencillos detalles sobre virus y vacunas. Dada la precisión de sus explicaciones, muy concretas, le pedí que me autorizara para divulgarlas en el blog. Las ofrezco aquí para todos, en estos tiempos de pandemia.

La introducción de ARN y ADN viral en el organismo humano puede llevar a la adquisición de nuevo material genético. Lo vemos en el caso de VPH, y del VIH. y de retrovirus en pollos y ratones. La regla es que esos ácidos nucleicos microbianos rara vez dejan su material genético con nosotros.  

La mayoría de las vacunas exponen al organismo a proteínas del agente que queremos proteger. Las proteínas son usualmente las más exteriores en el virus y responsables de acoplarse al receptor en las células. Tradicionalmente esas vacunas eran de virus completo inactivado o virus atenuados.

Con el advenimiento de la ingeniería genética se comenzaron a hacer vacunas basadas, no en el virus completo, sino en las proteínas importantes de la superficie del virus producidas en bacterias o levaduras. El mejor ejemplo es el de la vacuna contra la hepatitis B. También la vacuna contra VPH.

El próximo paso fue, no inmunizar con las proteínas, sino con segmentos del ADN que codifica esas proteínas. Entonces a alguien se le ocurrió que en vez de inyectar ADN, porque no inyectar directamente el ARN mensajero de la proteína de interés. Así se ahorraría todo el esfuerzo de que el ADN migrara al núcleo y se tradujera a ARN mensajero. El problema había sido que el ARN es muy lábil y el mundo está lleno de ribonucleasas.  

La vacunación con ADN se pensaba como más fácil y menos costosa que la producción de la proteína misma. Pero después de más de veinte años de investigación se han encontrado ciertas dificultades técnicas que resultan en poca inmunogenicidad. ¡Es una buena idea! En paralelo se desarrollaron las vacunas a vectores virales (como adenovirus o vaccinia) que cuál caballos de Troya, llevan el ADN de interés al interior de las células, induciendo no solo anticuerpos sino provocando también inmunidad celular. En esos casos no hay integración en el cromosoma del hospedero. Aunque en algunos casos de terapia genética se diseñan vectores que si se integran.

Pero en los últimos diez o quince años esos problemas con el ARN se resolvieron y muchos creemos que las vacunas a ARN son el futuro de la vacunología. En este momento hay ocho vacunas contra la COVID en pruebas de fase 3. Cuatro son chinas. Tres vacunas son basadas en virus inactivados. Dos basadas en vectores Adeno y dos en ARN mensajero. Hasta ahora todas lucen “prometedoras” pero todavía no se sabe si realmente protegerán contra la infección o la  enfermedad.                                                        José Esparza (agosto 2020).

Maracaibo miércoles 2 de septiembre 2020

 

“Los extraterrestres”

 

“Los extraterrestres”

El físico italiano Enrico Fermi (1901-1954), premio Nobel de Física 1938 y creador del primer reactor nuclear, era amigo de las preguntas difíciles de responder, había inventado la llamada “Paradoja de Fermi” que consistía en decidir si el Universo posee formas de vida inteligente más allá de la Tierra.

Fermi decía que una vez, le comentó a Leo Szilard(1898-1964) un físico húngaro de Budapest, nacionalizado estadounidense, su gran amigo y colaborador, con quién había creado la primera pila atómica,- sobre la posibilidad de que los humanos hubiésemos sido colonizados por seres más inteligentes venidos de otros planetas-. Leo Szilard le respondió afirmando que sí. Sencillamente, sí: “los húngaros”. Así le dijo, y le recordó entonces a Fermi como había existido toda una pléyade de hombres especiales; nacidos en Hungría a finales del XIX o comienzos del siglo XX, que podrían confirmar su carácter extraterrestre. Aquí nombraré a varios de estos “extraterrestes”

 

Moritz Kaposi (1837-1902) Nació en Kaposvár, Hungría. Fue un médico, doctorado en la Universidad de Viena en 1859 descubridor del tumor de piel que lleva su nombre ( Sarcoma de Kaposi).. Kaposi fue nombrado profesor de la Universidad de Viena en 1875, y en 1881 se convirtió en miembro de la junta directiva del Hospital General de Viena Entre otras enfermedades, Kaposi fue el primero en estudiar el Liquen scrofolosorum y Lupus eritematoso. En total, publicó más de 150 libros y artículos. En 1872, describió por primera vez, un cáncer de piel, que había descubierto en cinco ancianos pacientes masculinos y que inicialmente llamado "sarcoma pigmentado múltiple idiopático". Más de un siglo después, la aparición del sarcoma de Kaposi en jóvenes homosexuales en Nueva York, San Francisco y otras ciudades costeras en Estados Unidos, mostró una nueva enfermedad, el SIDA. 

Albert Szent-Györgyi (1893-1986) Nació en Budapest, Hungría. Bioquímico  que estudió medicina en Budapest y Cambridge. En 1937 fue premio Nobel de Fisiología y Medicina por el descubrimiento de la vitamina C y sus trabajos sobre los procesos de combustión de nutrientes intracelulares. En la Universidad de Szeged, empleó pimentón como fuente de vitamina C y se dio cuenta de su actividad contra el escorbuto.  Escapó de la Gestapo y permaneció escondido dos años y después de la guerra recuperó su puesto, creó el laboratorio de Bioquímica de la Universidad de Budapest, restableció la Academia de Ciencias de Hungría. Emigró a los Estados Unidos el año 1947, siendo nombrado ciudadano el año 1955. Creó su propio laboratorio en la ciudad de Woods Hole, en el estado de Massachusetts e inició sus investigaciones sobre el cáncer, desarrollando teorías sobre física cuántica aplicadas a la bioquímica de esta enfermedad.

 Leo Szilard  (1898-1964) Nació en Budapest, Hungría. Físico judío húngaro-estadounidense,  estudió la reacción de los rayos gamma sobre el berilio, para producir neutrones y con Fermi estudió la fisión del uranio y trabajó en la construcción de la primera pila atómica. Trabajó en el Proyecto Manhattan. y es también conocido por ser el autor de la carta con Albert Einstein, dirigida al presidente Franklin D. Roosevelt en agosto de 1939, sobre el peligro del desarrollo de las bombas atómicas que serían lanzadas sobre Hiroshima y Nagasaki en 1945. En diciembre de 1919, se inscribió en la Universidad Técnica de Berlín. Su tesis doctoral en termodinámica fue elogiada por Einstein, versaba sobre el demonio de Maxwell, y en aquel problema que parecía irresoluble, Szilard reconoció la conexión entre la termodinámica y la teoría de la información. También concibió un microscopio electrónico, trabajó con Einstein y nunca recibió el Premio Nobel, pero otros como Ernest Lawrence fue premiado por el ciclotrón en 1939 y Ernst Ruska por el microscopio electrónico en 1986. ​ En 1938, en Nueva York donde trabajó junto a Enrico Fermi. Después de estudiar la fisión en 1939, concluyó que el uranio sería el elemento capaz de producir la reacción en cadena. Así Szilárd contribuyó decisivamente al desarrollo del Proyecto Manhattan.

Georg von Békésy, (1899 -1972) Nació en Budapest, Hungría. Biofísico del Instituto Karolinska, de la Univ. Harvard y de Hawai. En 1961, Premio Nobel de Fisiología o Medicina por su investigación de la función de la cóclea en el órgano auditivo de los mamíferos. En 1947, se fue a Estados Unidos, trabajando en el Laboratorio de Psicoacústica de la Universidad de Harvard hasta 1966, donde estudia los mecanismos de la audición humana y descubre procesos que se llevan a cabo en el interior del oído interno. Se convirtió en profesor de la Universidad de Hawái en 1966 y murió en Honolulú.  

Denis Gabor (1900-1979) Nació en Budapest, Hungría. Físico húngaro, premio Nobel de Física, conocido por ser el inventor de la holografía. También por el Filtro de Gabor y sus trabajos científicos sobre la teoría de la comunicación, óptica física o la televisión en color. Publicó artículos y ensayos sobre la influencia de la tecnología en la sociedad moderna. Dennis Gabor forma parte de una generación emigrante de brillantes húngaros nacidos entre finales del siglo XIX y principios del siglo XX. como el biofísico Georg von Békésy premio Nobel de Medicina, el investigador en aerodinámica Theodore von Kármán, el pionero en informática John von Neumann, los físicos nucleares Leo Szilard o -el padre de la bomba de hidrógeno- Edward Teller, el premio Nobel de Física Eugene Wigner. Gabor, von Karman, von Neumann, Szilard, Teller y Wigner habían nacido en el mismo barrio de Budapest.

Hasta aquí abreviadamente, la curiosa lista de “los húngaros extraterrestres!  nacidos en Budapest a finales del siglo XIX o a comienzos del XX.

Maracaibo, martes 1 de septiembre, 2020.