CREADOS MINIRRIÑONES HUMANOS A PARTIR DE CELULAS NAI

 

 
A investigación en medicina regenerativa está derribando barreiras a bo ritmo 15 anos despois do descubrimento das células nai embrionarias humanas. Trala xeración de versións en miniatura do fígado e o cerebro, chégalle agora a quenda aos minirriñones humanos. Non se trata xa de derivar tal ou cal liña celular especializada a partir de células nai, senón de auténticos órganos en 3D, aínda que en versión reducida ou primordial, similar á primeira aparición desas estruturas durante o desenvolvemento humano. Aínda é pronto para pensar en trasplantes, pero os novos minirriñones non só abren esa posibilidade a medio prazo, senón que teñen fundamentais aplicacións inmediatas na procura de tratamentos contra a enfermidade renal.

Juan Carlos Izpisúa e os seus dous equipos do Instituto Salk de California e o Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona, en colaboración co centro de bioingeniería CIBER-BBN e o Hospital Clínic da mesma cidade, lograron crear minirriñones humanos a partir dos dous principais tipos de células nai utilizados en investigación biomédica, as embrionarias e as iPS (ou de pluripotencia inducida), que se obteñen atrasando o reloxo de simples células da pel. Publican os seus resultados en Nature Cell Biology.

O obxectivo final da medicina regenerativa é obter tecidos e órganos para trasplantes, e esta meca científica, con estar aínda plagada de obstáculos formidables, sobrevoa a imaxinación de calquera investigador do campo. Izpisúa recoñece abiertamente que o traballo do seu equipo ?xera esperanzas de que un día podamos usar nosas propias células para rexenerar os nosos órganos doentes, solucionando con iso a escaseza de órganos para trasplantes?.

O avance fai posible reproducir dolencias renales nun laboratorio.

RESULTADO

Pero ese obxectivo nin é o único nin será o primeiro en ver a luz da práctica biomédica. Si as células da pel obtéñense dun paciente de calquera enfermidade renal, a súa conversión en células nai iPS e posterior diferenciación producirá un minirriñón humano sobre o que se poderá investigar con todo o poder analítico da biología molecular e celular contemporánea: sobre ese órgano de síntese poderase facer todo o que non se pode facer cun paciente completo, por dolorosamente obvias razóns éticas.

Pronto se derivará diso un coñecemento profundo das causas biolóxicas das enfermidades renales. E os científicos da Jolla e Barcelona probaron a validez do principio ao derivar minirriñones (o término técnico é primordios renales) dun paciente de enfermidade renal poliquística (PKD, por polycystic kidney disease), un dano xenético progresivo dos riñones. Ese material pódese utilizar xa mesmo para diseccionar as causas desa dolencia incurable.

Un dos aspectos clínicos importantes do traballo?, di un dos autores, o nefrólogo do Hospital Clínic Josep Maria Campistol, ?é que fai posible reproducir no laboratorio enfermidades renales humanas e valorar distintas estratexias terapéuticas en modelos in vitro?. Campistol dirixe o Instituto de Nefrología e Urología dese hospital barcelonés.

Os científicos esperan tamén que os miniórganos xerados a partir de células nai iPS de pacientes sirvan para probar baterías de pequenas moléculas ?candidatos a fármacos? que poidan paliar a enfermidade en cuestión, por exemplo destruíndo as células incorrectas, ou estimulando as desexables, ou corrixindo algunha reacción bioquímica desencaminada. A utilización de miniórganos, esperan algúns investigadores, pode mellorar e acurtar os procedementos que debe superar un novo fármaco para chegar ao ensaio clínico. Isto non é un argumento só para o riñón, senón tamén para os outros miniórganos que xa se crearon ou pronto o serán.

Pero o riñón era un obxectivo predilecto dos investigadores, e en particular de Izpisúa. As enfermidades deste órgano son moitas e moi estendidas, e a miúdo teñen un mal pronóstico. O riñón apenas ten capacidade para repararse ou rexenerarse a si mesmo, e moitos pacientes acaban na cola dos trasplantes, no caso de que poidan ingresar nela. Os investigadores esperan que as células nai poidan axudar.

SALMÓN TRANSXÉNICO

 

 

O primeiro animal transgénico deseñado para o consumo humano ?un salmón de crecemento rápido? deu un gran paso no camiño cara á súa aplicación comercial. A empresa fabricante, a estadounidense AquaBounty Technologies, logrou a autorización de Canadá para cultivar ovos dos seus salmones modificados genéticamente. A escala industrial. Os salmones rápidos non chegarán ás estanterías dos supermercados mentres a axencia alimentaria norteamericana (a poderosa FDA, ou Food and Drug Administration) non o aprobe. Pero, a xulgar pola súa xestión co Goberno canadiense, a empresa parece sentirse optimista sobre ese trámite administrativo. O primeiro animal transgénico xa sobrevoa o noso mantel.

A discusión sobre os alimentos transgénicos centrouse ata agora en produtos vegetales como o maíz Bt, modificado genéticamente para resistir ás súas pragas máis comúns. En comparación coa norteamericana, a regulación europea destes produtos é moi restrictiva. A iso contribuíron máis as campañas ecologistas ?e o seu notable propagación entre a poboación? que as evidencias científicas dos riscos sanitarios ou medioambientales dos cultivos transgénicos, máis ben escasas ou nulas, segundo a fonte científica.

O peixe de AquaBounty crece o dobre de rápido que o natural

Pero o salmón de AquaBounty é o primeiro animal transgénico que aspira a chegar aos nosos mercados e restaurantes. E o Goberno canadiense acaba de darlle un espaldarazo ao autorizar á empresa a operar a gran escala na illa do Príncipe Eduardo, na costa atlántica de Canadá. AquaBounty poderá exportar 100.000 ovos dos seus salmones transgénicos desde esa piscifactoría canadiense ata outro vivero que a empresa ten nos bosques pluviales de Panamá, segundo o diario británico The Guardian.

Aínda que este paso legal poida parecer algo críptico ?e aínda que o sexa?, trátase da primeira operación de escala industrial cun animal transgénico aprobada na historia. E será tamén a historia quen decida si iso acaba sendo bo ou malo. En calquera caso, AquaBounty xa ten o visto bo administrativo para producir os seus ovos de salmón modificado a escala industrial. O obxectivo da empresa é vender eses ovos ás piscifactorías do mundo que queiran compralos.

A decisión que tome a FDA terá, xa que logo, transcendencia planetaria para o cultivo do salmón. E tamén máis aló, pois outras 30 especies piscícolas transgénicas esperan na cola, ou pronto o farán segundo as previsións da industria. E despois virán outros animais modificados como o bovino resistente ás vacas tolas e o porco que dá panceta light, ou baixa nas nefastas graxas saturadas que atascan as arterias de medio mundo.

?Non produce alergias nin outros danos á saúde?, di un científico do CSIC

O salmón de AquaBounty, unha empresa biotecnológica de Massachusetts, chámase AquAdvantage, e porta na súa genoma dúas segmentos de ADN que os genetistas da empresa introducíronlle coas modernas técnicas da ingeniería biolóxica: un xene da hormona do crecemento tomado do salmón real (Oncorhynchus tshawytscha), unha especie relacionada co salmón atlántico, pero caracterizada por unha talla moito maior; e unha secuencia reguladora (un anaco de ADN que regula a un xene máis ou menos próximo) procedente das viruelas, uns peixes de parentesco moito máis afastado, e que viven en latitudes moi frías.

O principal factor limitante do tamaño do salmón atlántico natural é a temperatura: o frío reprime o seu xene da hormona do crecemento. Pero no salmón transgénico, o ADN regulador procedente das viruelas, que está afeito activarse en frío, faio no seu novo genoma de acolleita e permite que a hormona do crecemento prodúzase, aínda que a temperatura sexa baixa.

Si engadimos que esa hormona do crecemento é a versión hiperactiva tomada do corpulento salmón real, o resultado é un salmón atlántico que crece o dobre de rápido que a súa versión natural. Non é un salmón xigante, senón que tarda un ano e medio (no canto de tres anos) en alcanzar o tamaño típico de explotación comercial. A empresa leva traballando neste proxecto desde o ano 2000, e o comité científico da FDA empezou a deliberar sobre iso fai tres anos.

?Non cabo dúbida de que se trata dun proxecto comercialmente interesante?, admite o profesor de investigación do Consello Superior de Investigacións Científicas (CSIC) José Pío Beltrán, especialista en alimentos transgénicos. ?É un salmón atlántico que leva dous xenes doutras especies relacionadas que lle permiten crecer máis rápido; o principio probouse con éxito a pequena escala experimental; e as probas son satisfactorias por canto non produce alergias nin outros efectos daniños sobre a saúde. O debate céntrase nos efectos para o medio ambiente?.

Beltrán, como outros científicos expertos neste campo, non ve obstáculos ?de principio? contra o uso de transgénicos para consumo humano, senón que é partidario de analizar caso por caso. Segundo o obxectivo ?resistencia a pragas, aumento da produción, mellora das calidades nutritivas?, as solucións de hibridación e selección convencional ou as modificacións xenéticas poden resultar a mellor estratexia. ?Non se pode estar a favor ou en contra de forma genérica?, di Beltrán.

O científico advirte, con todo, que a invención de AquaBounty, por máis que poida ser ventajosa para este sector concreto das piscifactorías, non é a solución para o gran problema da economía pesquera mundial: ?Que non sabemos como alimentar aos peixes; unha parte importante da actividade das piscifactorías baséase en dar para comer aos peixes harina de peixe, no que difícilmente pode ser unha estratexia sostenible?.

Os ecologistas denuncian efectos sobre a saúde da industria acuícola

Beltrán resume: ?Paréceme moi ben un salmón que creza o dobre de rápido, pero non se ven moi ben as súas consecuencias globais?. É a terceira vía proposta recientemente polos científicos para facer avanzar o debate dos transgénicos máis aló das atopadas ?e enconadas? posturas tradicionais de expertos e ecologistas.

A organización ecologista que máis se destacou polo seu rexeitamento aos alimentos transgénicos é Greenpeace. O seu responsable de agricultura e transgénicos en España, Luís Ferreirim, comparte con Beltrán o escepticismo ante as garantías que ofrece AquaBounty para evitar que o salmón transgénico se escape das piscifactorías ao mar aberto. ?Existen abundantes datos sobre os efectos sobre o medio ambiente e a saúde da industria acuícola e de engorde?, di, ?e con animais modificados genéticamente os riscos multiplicaríanse?.

Segundo Ferreirim, é frecuente que os peixes escápense das granjas e crúcense con poboacións naturais, co risco de que estas se despracen ou se extingan. ?Hai un modelo experimental, o xene Troyano, segundo o cal a liberación de 60 peixes transgénicos podería levar á extinción dunha poboación salvaxe en soamente 40 xeracións?.

O responsable ecologista subliña tamén que unha actividade a gran escala, como a que se prepara en Canadá, ?ten consecuencias que poderían afectar aos ecosistemas acuáticos en xeral; a liberación de peces transgénicos debe ser considerada unha liberación global e, en consecuencia, debe ser parte do acordo multilateral das Nacións Unidas, o Protocolo de Cartagena?.

O 61% de europeos rexeita este tipo de alimentos modificados

Ferreirim amplía o foco da súa crítica: ?Queren os consumidores salmón transgénico??, pregúntase. ?Esta é a primeira pregunta que se debería facer antes de avanzar máis con este absurdo experimento; e a resposta é non; a cidadanía non quere transgénicos e iso lévao deixando ben claro na Unión Europea, onde o 61% dos cidadáns rexeita este tipo de alimentos; e ata en Estados Unidos, onde se poderían comercializar os primeiros salmones transgénicos si fosen autorizados para o consumo humano, a cidadanía esixe cada vez con maior forza o etiquetado dos produtos transgénicos?.

Greenpeace oponse á liberación de transgénicos ao medio ambiente, xa sexan plantas ou animais. ?Antes de seguir malgastando diñeiro en investigación con transgénicos?, di Ferreirim, ?a primeira pregunta que deberiamos contestar é si os transgénicos, tanto plantas como animais, son necesarios?.

OS NOSOS PRIMEIROS PAIS NON ERA MEDUSAS PERO PARECIANSE

 
As orixes da nosa estirpe, os primeiros animais que nadaron polos océanos precámbricos fai uns 600 millóns de anos, deixaron de ser un misterio. Non son as esponjas, como os evolucionistas supuxeran, senón un grupo tan marginal e pouco reseñable que nin sequera ten un nome común en español. Temos que chamalos ctenóforos, como fan os especialistas. Son superficialmente parecidos a medusas, cun corpo de consistencia gelatinosa e simetría radial (como a dunha roda). A secuenciación da súa genoma revela agora que son un fósil viviente dos nosos primeiros pais, os primeiros animais que evolucionaron desde os organismos unicelulares que lles precederon na historia da vida.

Joseph Ryan e os seus colegas do programa de secuencia comparativa e os Institutos Nacionais da Saúde (NIH) estadounidenses presentan en Science o primeiro genoma dun ctenóforo, Mnemiopsis lidyi, chamada ás veces noz de mar (sexa walnut) e nativa das costas atlánticas do continente americano. Si as súas conclusións son correctas, os ctenóforos haberán desbancado ás esponjas como pioneros da vida animal, e a historia da nosa evolución temprana ten que sufrir algúns axustes.

A cuestión máis importante ten que ver coas chamadas capas germinales, un dos conceptos máis importantes da evolución e o desenvolvemento. A maioría dos animais, incluído o que lles fala, empezamos o noso desenvolvemento como gástrulas, unhas esferas ocas con tres capas de células. A capa de fóra (ectodermo) dá lugar á pel e o sistema nervioso; a de dentro (endodermo) xera o sistema digestivo e as vísceras. E a que está entre ambas (mesodermo) produce o esqueleto e os músculos.

Como o mesodermo non existe nos animais máis simples, como as esponjas (poríferos) e as medusas (cnidarios), os naturalistas supuxeron durante máis dun século que esa capa germinal, e os tipos de células que constrúen o músculo, habían evolucionado tardíamente. Pero os ctenóforos si teñen mesodermo e células musculares. Si son os animais máis primitivos ?máis primitivos que as esponjas e as medusas?, debe inferirse que o mesodermo é unha invención evolutiva tan antiga como as outras dúas capas germinales. E que o invento perdeuse despois nas esponjas e as medusas.

Alternativamente, as células musculares poden haber evolucionado nos ctenóforos de forma independente aos demais animais. Calquera das dúas posibilidades resulta chocante, pero moitas revelacións evolutivas da genómica fórono nos últimos anos.

Outra conclusión afecta ás neuronas: posto que as esponjas non teñen estes tipos celulares, pero os ctenóforos si, hai que concluír de novo que os primeiros animais tiñan neuronas e as esponjas perdéronas despois. De novo un resultado inesperado, ou polo menos contrario ao sentido común. Pero a genómica abriuse camiño na noite dos tempos.

O ADN MAIS ANTIGO ESTA EN ATAPUERCA

 

 

Os fósiles de Atapuerca volven a pulverizar as fronteiras da ciencia. E esta vez da man das máis avanzadas técnicas xenéticas. Un equipo internacional formado polos paleontólogos de Atapuerca e os máximos expertos mundiais en ADN antigo, en Alemania, lograron obter ADN dun fósil humano do yacimiento da Sima dos Ósos, de fai 400.000 anos (Pleistoceno Medio), e obter a secuencia case completa dos seus xenes.

Trátase do ADN mitocondrial, un orgánulo da célula que se herda só por vía materna cun único cromosoma. E proporcionou unha gran sorpresa aos investigadores porque, ao comparalo cos genomas de humanos modernos, neandertales, chimpancés e bononos, descubriron que os individuos da sima están emparentados, non cos neandertales, como esperaban polos trazos que comparten, senón cunha escura poboación dos montes Altai, en Siberia, de fai uns 40.000 anos, os denisovanos, dos que se atoparon moi poucos fósiles. Tan desconcertante é o resultado que os investigadores suscitan catro hipótese para explicar esta relación xenética entre poboacións tan distantes, os humanos da sima e os denisovanos, un linaje hermanado cos neandertales pero do este eurasiático. 

 

Este logro supón atrasar a máis antiga secuencia xenética humana máis de 200.000 anos, sinala a revista Nature, na que os científicos dan a coñecer esta semana os resultados da súa investigación. Ata agora só habíase secuenciado ADN tan antigo en animais, en concreto, dun cabalo de fai 700.000 anos, conservado en permafrost en Canadá.

Descubrimentos no yacimiento de Atapuerca

?Só hai progreso no coñecemento cando se atopa o inesperado. Todo apunta a unha complejidad maior do que se supoñía no Pleistoceno Medio. Esperemos que futuras investigacións aclaren as relacións entre os fósiles da sima, os neandertales e os denisovanos?, sinala Juan Luís Arsuaga, codirector de Atapuerca e responsable das excavaciones da Sima dos Ósos. ?Este traballo mostra que agora podemos estudar o ADN de fósiles con varios centos de miles de anos de antigüidade, abríndose a posibilidade de coñecer xenes dos antepasados de neandertales e denisovanos. É tremendamente emocionante?, afirma. Svante Päabo, director do Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva. Ignacio Martínez, profesor da Universidade de Alcalá de Henares e un dos científicos de Atapuerca o sintetiza: ?Con esta investigación unimos a grandiosa colección de fósiles da sima, a mellor do mundo da paleontología, co equipo de Svante Pääbo, o mellor do mundo en ADN antigo?.

Unha investigación deste tipo vaise fraguando aos poucos, avanzando con moita cautela cando o que un ten entre mans son uns valiosísimos e fráxiles fósiles de fai 400.000 anos. Os investigadores primeiro probaron con óso de oso, cuxos fósiles aparecen mesturados na Sima dos Ósos cos dos homínidos. E a clave estivo en aplicar unha nova técnica de secuenciación do ADN desenvolvida por Matthias Meyer no prestixioso laboratorio de Pääbo, que logrou facer, entre outros, o genoma do neandertal e dos individuos de Denisova. O éxito co oso, dado a coñecer leste mesmo ano na revista Proceedings da Academia Nacional de Ciencias estadounidenses, xa apuntaba claramente cal sería o seguinte paso: os humanos da sima. Pero é moito máis difícil facer a secuencia xenética dos humanos, recalca Martínez, porque é maior o risco de contaminación con ADN actual. Tomaron varias mostras dun fémur da sima, en total 1,98 gramos, facendo unhas microscópicas perforaciones no fósil, explican os investigadores en Nature. E despois, unha vez obtido o ADN mitocondrial, aplicaron a avanzada técnica posta a punto por Meyer que permite obter bos resultados con ADN antigo deteriorado.

Os científicos, desconcertados, barallan catro hipótese

O equipo de Arsuaga ha desenterrado ata agora máis de 6.500 fósiles na sima, pertencentes polo menos a 28 individuos, con todas as pezas esqueléticas representadas, de distintas idades e de ambos sexos. É unha colección única, que permite, sinala Martínez, aplicar ao seu estudo as técnicas máis refinadas, agora e no futuro.

No desconcerto do triunfo co ADN, os investigadores de Atapuerca apenas han ter tempo de elaborar unha explicación científica dos resultados que esbozan con varias hipóteses na súa compacto artigo, de tres páxinas e media incluídas as referencias. O problema é que os humanos da Sima dos Ósos, clasificados oficialmente como Homo heidebergensis, unha especie talvez demasiado ampla para ser eficaz, mostran trazos distintivos dos neandertales, por exemplo nos dentes, as mandíbulas e a morfología do cráneo, pese a ser moi anteriores a eles.

Así, consideráronse durante anos como antepasados dos neandertales, esa poboación típica europea que desapareceu fai uns 30.000 anos, sen que se atopou unha explicación definitiva e contundente dese calello sen saída evolutivo cando a especie humana actual dominou o continente.

Femur de hominido de fai 400.000 anos da Sima dos ósos (Atapuerca). / JAVIER TRUEBA (SCIENTIFIC FILMS)

Con todo, a secuencia do ADN mitocondrial indica que o humano da sima ?está moi relacionado co linaje do genoma dos denisovanos, un grupo irmán dos neandertales no leste Eurasiático?, escriben os investigadores. E aquí lanzan as catro hipótese para explicar esta estraña relación tan aparentemente afastada no espazo (de Europa Occidental ao sur de Siberia) e no tempo (os escasos restos denisovanos recuperados teñen uns 40.000 anos, fronte aos 400.000 da sima).

A primeira idea é que os devanceiros dos humanos da sima poderían estar relacionados cos dos denisovanos, pero Meyer, Arsuaga, Pääbo, Martínez e os seus colegas consideran esta hipótese pouco probable porque implicaría un solapamiento espacial en Europa Occidental dos antepasados dos siberianos cos dos neandertales e, entón, habería que explicar (difícilmente) a divergencia xenética posterior das dúas especies compartindo territorio. Ademais, os humanos da sima seguramente son anteriores á separación evolutiva entre denisovanos e os seus curmáns os neandertales.

O segundo escenario considera que os da sima serían un grupo distinto dos outros dous e que posteriormente contribuíu dalgún xeito co seu ADN mitocondrial aos denisovanos. Pero isto supoñería a urxencia de varios grupos independentes cn trazos neandertales en especies non neandertales. Parece difícil.

A terceira hipótese ?é plausible?, din os investigadores: os homes da sima poden estar relacionados cos devanceiros comúns de denisovanos e neandertales, pero entón hai que explicar a semellanza do genoma mitocondrial cos primeiros e non cos segundos. A cuarta idea suxire que o fluxo de xenes doutra poboación levou o ADN mitocondrial aos denisovanos e á Sima dos Ósos ou aos seus devanceiros? entón, máis dun linaje evolutivo humano andaría por Europa fai en torno a 400.000 anos.

As respostas deben de chegar da man de máis investigación. Na fronte xenética os seguintes pasos a dar están claros: os investigadores queren analizar máis ADN mitocondrial para estudar a súa variabilidade en diferentes individuos e intentar dar o salto ao ADN do núcleo da célula, moito máis escaso nos fósiles. E, por que non, atreverse con outros fósiles. ?Aínda que a conservación do ADN de fai tanto tempo pode estar favorecida polas condicións de conservación únicas da Sima dos Ósos, estes resultados mostran que as técnicas de secuenciación de ADN antigo fixéronse xa suficientemente sensibles como para facer futuras investigacións de ADN remanente en yacimientos nos que se atopan homínidos do pleistoceno medio?, conclúen Meyer e os seus colegas.

  

Femur de hominido de hace 400.000 años de la Sima de los huesos (Atapuerca).

Documental Hombres en peligro

Documental Hombres en peligro

¿La humanidad en vías de extinción?

O MICROBIO INMORTAL E OS XENES PROMISCUOS

              

  

As enfermidades infecciosas resistentes ás drogas e aos antibióticos son a causa dun terzo dos 52 millóns de mortes no mundo. Estas aumentaron notablemente durante os últimos vinte anos, en coincidencia co desenvolvemento da biotecnología de ingeniería xenética comercial. Existe unha evidencia abafadora de que a transferencia xenética horizontal a través das barreiras entre as especies é responsable da creación de novos patógenos virales e bacterianos, e de difundir a resistencia ás drogas e os antibióticos. A ingeniería xenética é inherentemente perigosa porque depende precisamente de deseñar vectores artificiais para cruzar todas as barreiras entre as especies, o que incrementa enormemente as posibilidades de xeración de novos patógenos virales e bacterianos por transferencia xenética horizontal e recombinación. Este perigo levou aos primeiros enxeñeiros xenéticos a declarar unha moratoria sobre o seu propio traballo en 1975; pero as presións para avanzar coa explotación comercial levaron a pautas regulatorias deseñadas principalmente sobre a base de supostos. Desde entón cada un destes supostos resultou invalidado polos descubrimentos científicos. Poderiamos estar experimentando o preludio dun pesadelo de epidemias de enfermidades infecciosas incontrolables e intratables. Debemos esixir un alto agora; non hai tempo que perder.

   

 HUMOR XENÉTICO