domingo, 22 de julio de 2012

Novedades en terapia génica y VIH: dos medicamentos controvertidos aprobados


Esta semana la Agencia Europea del Medicamento (AEM) recomendaba aprobar el primer producto de terapia génica, Glybera, para tratar una enfermedad muy poco frecuente  y la Food and Drug Administration (FDA) daba su visto bueno para la comercialización de Truvada, un cóctel de antiretrovirales para disminuir el riesgo de contagio de VIH. Ambas noticias han resultado controvertidas y el debate está abierto.

La deficiencia de la lipoproteína lipasa (DLPL, LPLD en inglés) es una enfermedad hereditaria que  afecta aproximadamente a una persona de cada millón, habiendo en Europa unos 200 casos. Las personas que padecen este trastorno no tienen una versión correcta de la proteína encargada de transportar  las grasas ingeridas, la lipoproteína lipasa, y por tanto acumulan un exceso de grasa en la sangre y padecen dolores abdominales, altos niveles de  triglicéridos  y sufren graves pancreatitis recurrentes.  Hasta ahora no se disponía de ningún tratamiento más allá de seguir una dieta baja en grasas, que en muchos casos no era suficiente para aliviar los síntomas, pero el  panorama cambiará próximamente cuando se apruebe definitivamente el medicamento Glybera, producido por la empresa holandesa uniQure

Se trata de un producto de terapia génica que pretende remplazar el gen defectuoso del paciente por la versión correcta y para ello se necesita un vehículo que lleve la copia adecuada del gen hasta las células donde se necesita, el denominado vector. Los virus son especialistas en introducir material genético en la célula y por ello los científicos pensaron ya en los años 70 que serían una buena herramienta para construir con ellos la maquinaria del vehículo-medicamento.  En el caso de Glybera se  utiliza un tipo de adenovirus, una clase de virus que causa infecciones leves como el resfriado común y a los que normalmente todo el mundo ha estado expuesto, y se modifica para que no sea capaz de replicarse y para que no cause problemas en la célula donde va a introducirse.  
 

El medicamento se inyecta en varios puntos de la pierna del paciente y Glybera hace el resto del trabajo: introducirse en las células musculares y comenzar a producir lipoproteína lipasa. En los ensayos clínicos efectuados hasta ahora se ha observado presencia de la lipoproteína lipasa correcta a largo plazo (52 semanas tras una única administración de Glybera) y un metabolismo de las grasas mejorado.  Sin embargo, parece que conseguir la recomendación de la AEM  no ha sido un camino de rosas: en los últimos años la aprobación se había rechazado tres veces, pues había dudas sobre el planteamiento del ensayo clínico (en el que sólo participaron 27 pacientes), sobre su eficacia y  sobre  los riesgos que conllevase el uso de Glybera para la salud de los pacientes. Los antecedentes en terapia génica en humanos no ayudaban a su aprobación: si bien hace unos años se habían logrado más de una decena de curaciones de niños burbuja, un par de pacientes tratados desarrollaron leucemia debido a los vectores que se habían utilizado en ese tratamiento (virus del tipo retrovirus, que se integran al azar en el genoma pudiendo provocar graves daños si se insertan en genes problemáticos). En otro de los proyectos, esta vez también con vectores adenovirales, uno de los niños tratados murió por la fuerte respuesta inmunitaria que desarrolló su cuerpo ante el tratamiento.  La AEM ha compensado sus dudas pidiendo un estricto seguimiento del producto. Así las cosas, los expertos consideran la aprobación de Glybera una buena noticia, pero son cautos y esperan que Glybera no sea un nuevo desengaño que suponga un serio revés para la terapia génica. Otros apuntan que la terapia génica no es la única solución para las enfermedades raras: especialmente en el caso de las enfermedades donde sólo un gen está afectado existen otras vías muy prometedoras, como la administración de la proteína recombinante. En cualquier caso, la aprobación del medicamento es un hito en terapia génica que puede abrir las puertas a la cura de otras enfermedades.

La otra aprobación controvertida de la semana la protagoniza el medicamento Truvada, una pastilla que combina dos antiretrovirales que inhiben de la retrotranscriptasa del VIH, una enzima esencial en el ciclo de vida del virus. Inicialmente sólo estaba indicado para el tratamiento de la infección por VIH pero su uso ha sido extendido ahora por la FDA a personas con alto riesgo de contraer la infección, concretamente a homosexuales y parejas heterosexuales con uno de los miembros ya infectado.



En los ensayos clínicos desarrollados en el este de África el uso de Truvada supuso una disminución del 75% del riesgo de contagio en personas con parejas infectadas por VIH. En otro estudio realizado en Estados Unidos con hombres homosexuales el riesgo disminuía un 44%. Sin embargo, la ampliación del público diana de este medicamento está resultando controvertida. Por un lado, en los estudios previos se ha observado que si se contrae el VIH mientras se está tomando Truvada, se generan virus resistentes al tratamiento y estos antiretrovirales dejan de ser eficaces. También preocupa el hecho de que la píldora debe ser tomada a diario y si la medicina no se toma debidamente se estaría exponiendo al virus a unas dosis insuficientes de retrovirales que podrían favorecer la adquisición de resistencia al medicamento. Así, el uso de Truvada debe ser riguroso y estaría únicamente indicado para personas que han dado negativo en la prueba del virus del sida, requiriéndose controles periódicos que lo confirmasen.  Precisamente podría ayudar en esta tarea la llegada al mercado este otoño de un test (OraQuick) en el que con tan solo una muestra de saliva el usuario puede comprobar en su propia casa si está infectado con el VIH. 
 
Por otro lado, Truvada como todos los medicamentos puede tener efectos secundarios, como acidosis láctica grave, problemas en el hígado, mal funcionamiento de los riñones o debilitamiento óseo y por sí sola no protege frente al VIH: las prácticas sexuales seguras seguirían siendo necesarias.
Así las cosas los expertos están divididos entre aquellos que ven en este medicamento una ayuda complementaria para impedir que el número de nuevos infectados aumente inexorablemente año tras año (sólo en Estados Unidos el número de hombres homosexuales infectados aumenta un 8% cada año desde 2001) y aquellos que opinan que el preservativo es más efectivo y más barato y creen que la toma incorrecta de este medicamento puede ser el origen de un  grave problema sanitario (uno de los ensayos clínicos de Truvada que se llevaron a cabo en África fue suspendido por ineficacia del medicamento y posteriormente los análisis de sangre demostraron que  sólo un 40% de los participantes había tomado la pastilla a diario).
Quizás la ansiada vacuna acabe de un plumazo con la controversia. Hasta entonces el debate está sobre la mesa.


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Novedades en terapia génica y VIH: dos medicamentos controvertidos aprobados


Esta semana la Agencia Europea del Medicamento (AEM) recomendaba aprobar el primer producto de terapia génica, Glybera, para tratar una enfermedad muy poco frecuente  y la Food and Drug Administration (FDA) daba su visto bueno para la comercialización de Truvada, un cóctel de antiretrovirales para disminuir el riesgo de contagio de VIH. Ambas noticias han resultado controvertidas y el debate está abierto.

La deficiencia de la lipoproteína lipasa (DLPL, LPLD en inglés) es una enfermedad hereditaria que  afecta aproximadamente a una persona de cada millón, habiendo en Europa unos 200 casos. Las personas que padecen este trastorno no tienen una versión correcta de la proteína encargada de transportar  las grasas ingeridas, la lipoproteína lipasa, y por tanto acumulan un exceso de grasa en la sangre y padecen dolores abdominales, altos niveles de  triglicéridos  y sufren graves pancreatitis recurrentes.  Hasta ahora no se disponía de ningún tratamiento más allá de seguir una dieta baja en grasas, que en muchos casos no era suficiente para aliviar los síntomas, pero el  panorama cambiará próximamente cuando se apruebe definitivamente el medicamento Glybera, producido por la empresa holandesa uniQure

Se trata de un producto de terapia génica que pretende remplazar el gen defectuoso del paciente por la versión correcta y para ello se necesita un vehículo que lleve la copia adecuada del gen hasta las células donde se necesita, el denominado vector. Los virus son especialistas en introducir material genético en la célula y por ello los científicos pensaron ya en los años 70 que serían una buena herramienta para construir con ellos la maquinaria del vehículo-medicamento.  En el caso de Glybera se  utiliza un tipo de adenovirus, una clase de virus que causa infecciones leves como el resfriado común y a los que normalmente todo el mundo ha estado expuesto, y se modifica para que no sea capaz de replicarse y para que no cause problemas en la célula donde va a introducirse.  
 

El medicamento se inyecta en varios puntos de la pierna del paciente y Glybera hace el resto del trabajo: introducirse en las células musculares y comenzar a producir lipoproteína lipasa. En los ensayos clínicos efectuados hasta ahora se ha observado presencia de la lipoproteína lipasa correcta a largo plazo (52 semanas tras una única administración de Glybera) y un metabolismo de las grasas mejorado.  Sin embargo, parece que conseguir la recomendación de la AEM  no ha sido un camino de rosas: en los últimos años la aprobación se había rechazado tres veces, pues había dudas sobre el planteamiento del ensayo clínico (en el que sólo participaron 27 pacientes), sobre su eficacia y  sobre  los riesgos que conllevase el uso de Glybera para la salud de los pacientes. Los antecedentes en terapia génica en humanos no ayudaban a su aprobación: si bien hace unos años se habían logrado más de una decena de curaciones de niños burbuja, un par de pacientes tratados desarrollaron leucemia debido a los vectores que se habían utilizado en ese tratamiento (virus del tipo retrovirus, que se integran al azar en el genoma pudiendo provocar graves daños si se insertan en genes problemáticos). En otro de los proyectos, esta vez también con vectores adenovirales, uno de los niños tratados murió por la fuerte respuesta inmunitaria que desarrolló su cuerpo ante el tratamiento.  La AEM ha compensado sus dudas pidiendo un estricto seguimiento del producto. Así las cosas, los expertos consideran la aprobación de Glybera una buena noticia, pero son cautos y esperan que Glybera no sea un nuevo desengaño que suponga un serio revés para la terapia génica. Otros apuntan que la terapia génica no es la única solución para las enfermedades raras: especialmente en el caso de las enfermedades donde sólo un gen está afectado existen otras vías muy prometedoras, como la administración de la proteína recombinante. En cualquier caso, la aprobación del medicamento es un hito en terapia génica que puede abrir las puertas a la cura de otras enfermedades.

La otra aprobación controvertida de la semana la protagoniza el medicamento Truvada, una pastilla que combina dos antiretrovirales que inhiben de la retrotranscriptasa del VIH, una enzima esencial en el ciclo de vida del virus. Inicialmente sólo estaba indicado para el tratamiento de la infección por VIH pero su uso ha sido extendido ahora por la FDA a personas con alto riesgo de contraer la infección, concretamente a homosexuales y parejas heterosexuales con uno de los miembros ya infectado.



En los ensayos clínicos desarrollados en el este de África el uso de Truvada supuso una disminución del 75% del riesgo de contagio en personas con parejas infectadas por VIH. En otro estudio realizado en Estados Unidos con hombres homosexuales el riesgo disminuía un 44%. Sin embargo, la ampliación del público diana de este medicamento está resultando controvertida. Por un lado, en los estudios previos se ha observado que si se contrae el VIH mientras se está tomando Truvada, se generan virus resistentes al tratamiento y estos antiretrovirales dejan de ser eficaces. También preocupa el hecho de que la píldora debe ser tomada a diario y si la medicina no se toma debidamente se estaría exponiendo al virus a unas dosis insuficientes de retrovirales que podrían favorecer la adquisición de resistencia al medicamento. Así, el uso de Truvada debe ser riguroso y estaría únicamente indicado para personas que han dado negativo en la prueba del virus del sida, requiriéndose controles periódicos que lo confirmasen.  Precisamente podría ayudar en esta tarea la llegada al mercado este otoño de un test (OraQuick) en el que con tan solo una muestra de saliva el usuario puede comprobar en su propia casa si está infectado con el VIH. 
 
Por otro lado, Truvada como todos los medicamentos puede tener efectos secundarios, como acidosis láctica grave, problemas en el hígado, mal funcionamiento de los riñones o debilitamiento óseo y por sí sola no protege frente al VIH: las prácticas sexuales seguras seguirían siendo necesarias.
Así las cosas los expertos están divididos entre aquellos que ven en este medicamento una ayuda complementaria para impedir que el número de nuevos infectados aumente inexorablemente año tras año (sólo en Estados Unidos el número de hombres homosexuales infectados aumenta un 8% cada año desde 2001) y aquellos que opinan que el preservativo es más efectivo y más barato y creen que la toma incorrecta de este medicamento puede ser el origen de un  grave problema sanitario (uno de los ensayos clínicos de Truvada que se llevaron a cabo en África fue suspendido por ineficacia del medicamento y posteriormente los análisis de sangre demostraron que  sólo un 40% de los participantes había tomado la pastilla a diario).
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martes, 17 de julio de 2012

Descubierta una mutación que protege frente al Alzheimer y el deterioro cognitivo


Un grupo de investigadores ha encontrado una mutación en el gen de la proteína precursora amiloide beta que protege a sus portadores del Alzheimer y el deterioro cognitivo. El descubrimiento abre una nueva vía para buscar tratamientos efectivos de la enfermedad.

La enfermedad de Alzheimer afecta a 30 millones de personas en todo el mundo y está detrás de dos de cada tres casos de demencia en los países occidentales. A pesar de las cifras de afectados y de lo dramático de la enfermedad, aún no se conoce con exactitud la causa del Alzheimer.  Sin embargo, si bien hay distintos factores implicados en este trastorno, los investigadores de este campo están obteniendo resultados prometedores estudiando una de las características de la enfermedad: la acumulación de proteínas amiloides formando placas en el cerebro de los afectados. 

El debate siempre ha estado abierto: ¿son las placas un síntoma de la enfermedad o la causa? Alrededor de estos acúmulos proteicos se reúnen neuronas anormales y células defensivas tipo microglía. De nuevo surgían preguntas: ¿son las placas producidas por las células de microglía o por el contrario las placas atraen las defensas? Un grupo de investigadores de la Harvard Medical School, que trabaja con modelos murinos, descubrió en 2008 que las placas se formaban primero y en cuestión de horas, reclutando a los pocos días a las células de microglía. Las deformaciones en las neuronas circundantes se observaban a las dos semanas. Así, parece que al menos en ratones las placas son el origen de la enfermedad y atajar su formación sería una posible aproximación para tratar la enfermedad.

Pero, ¿cómo se forman estas placas? Primero se sintetiza una proteína precursora, la APP, que es procesada por dos proteasas, primero la beta, que corta en un punto concreto y luego la gamma, que corta en varios sitios, principalmente en dos posiciones, generando los péptidos amiloides. Esta semana se ha publicado en Nature un artículo que describe la primera mutación en el gen de la APP protectora frente al Alzheimer y el deterioro cognitivo: se trata de un SNP (Single Nucleotide Polymorphism, un cambio en un nucleótido) que provoca un único cambio de aminoácido, de alanina a treonina, cerca del sitio de corte de la proteasa beta. Al parecer este cambio disminuye la eficiencia de corte de la proteasa y reduce un 40%  la formación de péptidos amiloidogénicos, al menos in vitro. Lo más importante es que esta mutación se ha descubierto estudiando los genomas secuenciados de 1795 islandeses, comparando las secuencias del gen APP entre un grupo control de ancianos que habían vivido al menos hasta los 85 años sin Alzheimer y un grupo afectado por la enfermedad. Después este estudio se amplió a otras poblaciones de escandinavos. Analizando los datos los investigadores han calculado que aquellos que portan esta mutación tienen 5 veces más probabilidades de cumplir 85 años sin desarrollar Alzheimer y casi el doble de probabilidades de llegar a esta edad. Además entre aquellos ancianos que no habían sido diagnosticados de Alzheimer, los portadores de la mutación tenían mejores capacidades cognitivas.

Alzheimer/Cerebro sano
Así, parece que bloquear la actividad de una de las proteasas encargadas de procesar la APP se confirma como una vía para proteger frente al Alzheimer y el deterioro cognitivo. La idea no es nueva: varias compañías farmacéuticas han pasado la última década buscando inhibidores de esta enzima y algunas de estas drogas ya están siendo testadas en ensayos clínicos. Sin embargo, según Philippe Amouyel, epidemiólogo francés, parece que la mayor dificultad reside en determinar el momento en que el efecto tóxico generado por los péptidos amiloides aún puede ser revertido. Aún queda camino por recorrer.


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Descubierta una mutación que protege frente al Alzheimer y el deterioro cognitivo


Un grupo de investigadores ha encontrado una mutación en el gen de la proteína precursora amiloide beta que protege a sus portadores del Alzheimer y el deterioro cognitivo. El descubrimiento abre una nueva vía para buscar tratamientos efectivos de la enfermedad.

La enfermedad de Alzheimer afecta a 30 millones de personas en todo el mundo y está detrás de dos de cada tres casos de demencia en los países occidentales. A pesar de las cifras de afectados y de lo dramático de la enfermedad, aún no se conoce con exactitud la causa del Alzheimer.  Sin embargo, si bien hay distintos factores implicados en este trastorno, los investigadores de este campo están obteniendo resultados prometedores estudiando una de las características de la enfermedad: la acumulación de proteínas amiloides formando placas en el cerebro de los afectados. 

El debate siempre ha estado abierto: ¿son las placas un síntoma de la enfermedad o la causa? Alrededor de estos acúmulos proteicos se reúnen neuronas anormales y células defensivas tipo microglía. De nuevo surgían preguntas: ¿son las placas producidas por las células de microglía o por el contrario las placas atraen las defensas? Un grupo de investigadores de la Harvard Medical School, que trabaja con modelos murinos, descubrió en 2008 que las placas se formaban primero y en cuestión de horas, reclutando a los pocos días a las células de microglía. Las deformaciones en las neuronas circundantes se observaban a las dos semanas. Así, parece que al menos en ratones las placas son el origen de la enfermedad y atajar su formación sería una posible aproximación para tratar la enfermedad.

Pero, ¿cómo se forman estas placas? Primero se sintetiza una proteína precursora, la APP, que es procesada por dos proteasas, primero la beta, que corta en un punto concreto y luego la gamma, que corta en varios sitios, principalmente en dos posiciones, generando los péptidos amiloides. Esta semana se ha publicado en Nature un artículo que describe la primera mutación en el gen de la APP protectora frente al Alzheimer y el deterioro cognitivo: se trata de un SNP (Single Nucleotide Polymorphism, un cambio en un nucleótido) que provoca un único cambio de aminoácido, de alanina a treonina, cerca del sitio de corte de la proteasa beta. Al parecer este cambio disminuye la eficiencia de corte de la proteasa y reduce un 40%  la formación de péptidos amiloidogénicos, al menos in vitro. Lo más importante es que esta mutación se ha descubierto estudiando los genomas secuenciados de 1795 islandeses, comparando las secuencias del gen APP entre un grupo control de ancianos que habían vivido al menos hasta los 85 años sin Alzheimer y un grupo afectado por la enfermedad. Después este estudio se amplió a otras poblaciones de escandinavos. Analizando los datos los investigadores han calculado que aquellos que portan esta mutación tienen 5 veces más probabilidades de cumplir 85 años sin desarrollar Alzheimer y casi el doble de probabilidades de llegar a esta edad. Además entre aquellos ancianos que no habían sido diagnosticados de Alzheimer, los portadores de la mutación tenían mejores capacidades cognitivas.

Alzheimer/Cerebro sano
Así, parece que bloquear la actividad de una de las proteasas encargadas de procesar la APP se confirma como una vía para proteger frente al Alzheimer y el deterioro cognitivo. La idea no es nueva: varias compañías farmacéuticas han pasado la última década buscando inhibidores de esta enzima y algunas de estas drogas ya están siendo testadas en ensayos clínicos. Sin embargo, según Philippe Amouyel, epidemiólogo francés, parece que la mayor dificultad reside en determinar el momento en que el efecto tóxico generado por los péptidos amiloides aún puede ser revertido. Aún queda camino por recorrer.


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martes, 10 de julio de 2012

Refutan definitivamente el artículo de la bacteria que utilizaba arsénico para construir ADN


En diciembre de 2010 saltó a la fama una diminuta habitante del lago Mono de California: una bacteria de la familia de las halomonadáceas. Su descubridora, Felisa Wolfe-Simon, la bautizó como GFAJ-1, Give Felisa A Job o dale a Felisa un trabajo y  fue presentada al mundo como la bacteria que rompía todas las reglas de la bioquímica conocida, siendo capaz de construir sus biomoléculas a partir de arsénico.  La investigadora norteamericana sabía las grandes repercusiones que iba a tener su artículo publicado en Science, pero quizás no imaginase la polvareda que iba a levantar ni  el trabajo que ella iba a darle a la comunidad científica.

Lago Mono
La expectación fue muy alta desde el principio: la NASA había anunciado una rueda de prensa que tendría un gran impacto en la búsqueda de evidencias de vida extraterrestre. En este caldo de cultivo y ante multitud de periodistas,  el equipo de Wolfe-Simon nos presentó  a una bacteria aislada del lago Mono,  capaz de vivir en medios con alta concentración de arsénico y sin apenas fósforo que revolucionaba toda la bioquímica conocida: no sólo toleraba el arsénico sino que a falta de fósforo  utilizaba este elemento tóxico para construir entre otras moléculas su ADN.  Se nos vendía una nueva forma de vida, con un metabolismo distinto y una capacidad única de adaptación pero, ¿estaba el equipo de Felisa en lo cierto o se habían emborrachado de entusiasmo?

Felisa en la conferencia de la NASA
Expertos en el campo no tardaron en poner en duda las conclusiones del trabajo: según la mayoría se trataba de un caso de adaptación de la bacteria, que más bien era capaz de secuestrar todo el arsénico posible y vivir a costa de rapiñar cualquier átomo de fósforo a su alcance.  Se argumentaba principalmente que no se demostraba inequívocamente la incorporación  del arsénico a ninguna de las moléculas orgánicas de la bacteria (a pesar de que se hubiera podido hacer de manera sencilla por varios métodos) y también que, según los datos obtenidos durante décadas de trabajo  en la química del arsénico y el fósforo, los enlaces que el arsenato es capaz de formar son órdenes de magnitud menos estables que los correspondientes del fósforo. Por otro lado en las bacterias crecidas con más arsénico se veían grandes vacuolas y no se aislaba ARN: los críticos deducían que la bacteria estaba secuestrando el arsénico y probablemente había detenido la producción de ARN para conservar el fosfato. Incluso algunos autores de artículos citados en el texto de la publicación como apoyo de las teorías de Wolfe-Simon quisieron corregir las interpretaciones que el equipo de la NASA había dado a algunos de sus datos (es el caso de Cotner y Hall, que no creían comparables los requerimientos de fosfato de una E. coli con los de una bacteria ambiental como GFAJ-1).
Ante la tormenta desatada la revista Science publicó en Junio de 2011 el paper junto con 8 comentarios técnicos que advertían de sobreinterpretaciones o falta de evidencias. Además también adjuntaban  la repuesta del equipo de Wolfe-Simon, que no se daban por vencidos y seguían defendiendo a capa y espada la extraordinaria naturaleza de su criatura.

No ha sido hasta esta semana cuando se han publicado en la misma revista dos trabajos que refutan definitivamente los resultados de Wolfe-Simon y su equipo: a pesar de utilizar las GFAJ-1 que  el equipo de la NASA les envió, ninguno de los dos grupos ha sido capaz de reproducir los resultados presentados en el  artículo original. El grupo de Rosie Redfield, una de las microbiólogas más críticas y entusiasta defensora de la ciencia en abierto, que desde el principio publicó las debilidades del paper de Wolfe-Simon en su blog, no ha encontrado ninguna forma de arsénico incorporada en el ADN de las bacterias. Por su parte el otro grupo, liderado por Julia Vorholt desde Zúrich, describe que las GFAJ-1 no  crecen en medio sin fósforo y con arsénico: parece que en los medios de Felisa había más fósforo del que ella misma pensaba. Ambos grupos están de acuerdo en que las GFAJ-1 son tolerantes a arsénico pero dependientes de fósforo como cualquier otro organismo.

Rosie Redfield, con su original pelo azul
Felisa admite ahora que su bacteria necesite fósforo pero sin embargo se defiende  y responde que las pequeñas cantidades de arsénico incorporadas por la bacteria pueden ser muy difíciles de encontrar, más aún porque podrían ser muy inestables tras romper las células. Después de lo ocurrido,  ¿seguirán teniendo las próximas publicaciones de Wolfe-Simon la misma repercusión?  Esperemos al menos que los revisores de sus futuros artículos pidan como decía Carl Sagan,  pruebas excepcionales para apoyar teorías excepcionales.  Para que al menos tenga una oportunidad sólo le deseo que no le toque como revisora Rosie Redfield, que recientemente declaraba: “We've done our part. This is a clean demonstration, and I see no point in spending any more time on this,” (Hemos hecho nuestra parte. Esta es una demostración limpia y no veo por qué deberíamos perder más tiempo en esto). Ahí queda eso.

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El hashtag que Rosie Redfield propone para hablar del tema en Twitter #arseniclife


Refutan definitivamente el artículo de la bacteria que utilizaba arsénico para construir ADN


En diciembre de 2010 saltó a la fama una diminuta habitante del lago Mono de California: una bacteria de la familia de las halomonadáceas. Su descubridora, Felisa Wolfe-Simon, la bautizó como GFAJ-1, Give Felisa A Job o dale a Felisa un trabajo y  fue presentada al mundo como la bacteria que rompía todas las reglas de la bioquímica conocida, siendo capaz de construir sus biomoléculas a partir de arsénico.  La investigadora norteamericana sabía las grandes repercusiones que iba a tener su artículo publicado en Science, pero quizás no imaginase la polvareda que iba a levantar ni  el trabajo que ella iba a darle a la comunidad científica.

Lago Mono
La expectación fue muy alta desde el principio: la NASA había anunciado una rueda de prensa que tendría un gran impacto en la búsqueda de evidencias de vida extraterrestre. En este caldo de cultivo y ante multitud de periodistas,  el equipo de Wolfe-Simon nos presentó  a una bacteria aislada del lago Mono,  capaz de vivir en medios con alta concentración de arsénico y sin apenas fósforo que revolucionaba toda la bioquímica conocida: no sólo toleraba el arsénico sino que a falta de fósforo  utilizaba este elemento tóxico para construir entre otras moléculas su ADN.  Se nos vendía una nueva forma de vida, con un metabolismo distinto y una capacidad única de adaptación pero, ¿estaba el equipo de Felisa en lo cierto o se habían emborrachado de entusiasmo?

Felisa en la conferencia de la NASA
Expertos en el campo no tardaron en poner en duda las conclusiones del trabajo: según la mayoría se trataba de un caso de adaptación de la bacteria, que más bien era capaz de secuestrar todo el arsénico posible y vivir a costa de rapiñar cualquier átomo de fósforo a su alcance.  Se argumentaba principalmente que no se demostraba inequívocamente la incorporación  del arsénico a ninguna de las moléculas orgánicas de la bacteria (a pesar de que se hubiera podido hacer de manera sencilla por varios métodos) y también que, según los datos obtenidos durante décadas de trabajo  en la química del arsénico y el fósforo, los enlaces que el arsenato es capaz de formar son órdenes de magnitud menos estables que los correspondientes del fósforo. Por otro lado en las bacterias crecidas con más arsénico se veían grandes vacuolas y no se aislaba ARN: los críticos deducían que la bacteria estaba secuestrando el arsénico y probablemente había detenido la producción de ARN para conservar el fosfato. Incluso algunos autores de artículos citados en el texto de la publicación como apoyo de las teorías de Wolfe-Simon quisieron corregir las interpretaciones que el equipo de la NASA había dado a algunos de sus datos (es el caso de Cotner y Hall, que no creían comparables los requerimientos de fosfato de una E. coli con los de una bacteria ambiental como GFAJ-1).
Ante la tormenta desatada la revista Science publicó en Junio de 2011 el paper junto con 8 comentarios técnicos que advertían de sobreinterpretaciones o falta de evidencias. Además también adjuntaban  la repuesta del equipo de Wolfe-Simon, que no se daban por vencidos y seguían defendiendo a capa y espada la extraordinaria naturaleza de su criatura.

No ha sido hasta esta semana cuando se han publicado en la misma revista dos trabajos que refutan definitivamente los resultados de Wolfe-Simon y su equipo: a pesar de utilizar las GFAJ-1 que  el equipo de la NASA les envió, ninguno de los dos grupos ha sido capaz de reproducir los resultados presentados en el  artículo original. El grupo de Rosie Redfield, una de las microbiólogas más críticas y entusiasta defensora de la ciencia en abierto, que desde el principio publicó las debilidades del paper de Wolfe-Simon en su blog, no ha encontrado ninguna forma de arsénico incorporada en el ADN de las bacterias. Por su parte el otro grupo, liderado por Julia Vorholt desde Zúrich, describe que las GFAJ-1 no  crecen en medio sin fósforo y con arsénico: parece que en los medios de Felisa había más fósforo del que ella misma pensaba. Ambos grupos están de acuerdo en que las GFAJ-1 son tolerantes a arsénico pero dependientes de fósforo como cualquier otro organismo.

Rosie Redfield, con su original pelo azul
Felisa admite ahora que su bacteria necesite fósforo pero sin embargo se defiende  y responde que las pequeñas cantidades de arsénico incorporadas por la bacteria pueden ser muy difíciles de encontrar, más aún porque podrían ser muy inestables tras romper las células. Después de lo ocurrido,  ¿seguirán teniendo las próximas publicaciones de Wolfe-Simon la misma repercusión?  Esperemos al menos que los revisores de sus futuros artículos pidan como decía Carl Sagan,  pruebas excepcionales para apoyar teorías excepcionales.  Para que al menos tenga una oportunidad sólo le deseo que no le toque como revisora Rosie Redfield, que recientemente declaraba: “We've done our part. This is a clean demonstration, and I see no point in spending any more time on this,” (Hemos hecho nuestra parte. Esta es una demostración limpia y no veo por qué deberíamos perder más tiempo en esto). Ahí queda eso.

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El hashtag que Rosie Redfield propone para hablar del tema en Twitter #arseniclife


martes, 3 de julio de 2012

Grandes científicos: el descubrimiento del ARN mensajero


Hoy sabemos que el ARN mensajero es una secuencia de nucleótidos complementaria al ADN que contiene la información genética para sintetizar una proteína en los orgánulos de la célula encargados de esta función, los ribosomas. Sin embargo hasta 1960 el panorama era bien distinto: el ARN mensajero era una fracción del ARN  prácticamente desconocida y el papel de intermediario entre ADN y proteínas se lo había apropiado el ARN ribosómico.  Pronto Sydney Brenner y François Jacob iban a poner a cada uno en su lugar.

Sydney Brenner
En su biografía Sydney Brenner habla a menudo de la importancia que tiene en el descubrimiento científico la discusión con otros colegas, el hablar “constitutivamente”, aunque se digan tonterías, para lograr unir ideas que hasta ese momento permanecían inconexas. Fue en una de estas charlas, hablando en su cuarto del King’s College de Cambridge con varios amigos, entre ellos Francis Crick y François Jacob (Brenner tenía buen ojo para elegir amistades), cuando la mente de Brenner unió las piezas del rompecabezas que hasta ese momento era la relación ADN: proteína.

La teoría dominante en aquella época postulaba que, como las proteínas no se sintetizaban directamente en los genes, debía existir algún tipo de intermediario que llevase la información desde el ADN hasta los ribosomas y el candidato elegido era el ARN ribosómico. Así, cada gen codificaría para la síntesis de un ribosoma especializado que a su vez dirigiría la síntesis de una determinada proteína.  Sin embargo había varios datos que no cuadraban en esta hipótesis.
En primer lugar ya se sabía que el contenido G+C del ADN variaba entre distintas especies de bacteria, sin embargo el contenido del ARN era invariable, parecía tener la misma composición en todas las bacterias.  Pero si el papel de intermediario se basaba en la complementariedad de bases entre el ARN  y el ADN, ¿cómo podía darse esta paradoja?  Además, el tamaño de los ribosomas era homogéneo y esto no reflejaba el amplio rango de tamaños de las proteínas.
Asimismo, se sabía que cuando se infecta una bacteria con un fago ésta comienza a producir grandes cantidades de proteínas virales pero sin embargo la bacteria no sintetiza más ARN ribosómico. Si el ARN ribosómico era el intermediario, cuando el virus infectaba deberían sintetizarse los nuevos ribosomas del virus. Si a pesar de todo hubiese algún error en la cuantificación de ARN y se generasen unos pocos nuevos ribosomas, éstos deberían ser tremendamente eficientes para conseguir sintetizar tamañas cantidades de proteína.
Por otro lado, en 1956 Volkin y Astrachan habían publicado un artículo que había pasado bastante desapercibido. En él se hablaba de una pequeña fracción de ARN que se sintetizaba tras la infección de bacterias con un fago y que además resultaba tener una composición de bases similar a la del fago y no a la de la bacteria huésped. Podría tratarse de un intermediario entre ADN y proteínas, pero Volkin y Astrachan no confiaron del todo en sus datos: pensaban que podrían provenir de algún tipo de contaminación o incluso que el fago estuviera sintetizando este ARN para después transformarlo en ADN y hacer nuevas partículas virales.
François Jacob
La mecha que encendió la lamparita en la mente de Brenner la prendió François Jacob en aquella reunión informal en la habitación de Sydney.  Les estaba contando el experimento PaJaMo, nombrado así en honor de quienes lo diseñaron: Arthur Pardee, Jacob y Monod. En él se había marcado un gen bacteriano con fósforo radiactivo que luego, a través de la desintegración del fósforo, se destruía. El resultado era claro: tras destruir el gen no se encontraba enzima. Cuando faltaba el gen la síntesis de proteínas se detenía, lo que excluía que el intermediario entre el ADN y las proteínas fuera un intermediario estable, pues éste hubiera podido mantenerse en ausencia del gen.  Entonces Brenner enunció a borbotones su hipótesis: “Volkin-Astrachan; information intermediate; it’s short-lived; a short-lived intermediate! It must be!”

Había una fracción muy pequeña del ARN, que bautizaron como ARN mensajero, que debía ser el intermediario de vida corta que  explicaba el aumento de proteína viral tras la infección de los fagos, con una composición de bases variable entre especies (como la del ADN), que se inserta en los ribosomas, las máquinas que producen proteína de manera inespecífica. Si su hipótesis era cierta y tras la infección no se sintetizaban nuevos ribosomas sino ARN mensajero, el ARN mensajero del virus debería asociarse exclusivamente con ribosomas prexistentes y no con ribosomas nuevos. Así Brenner y Jacob decidieron que cultivarían bacterias en medio con isótopos pesados, las infectarían con fagos y después las pasarían a medio con isótopos ligeros al que añadirían fósforo radiactivo.  Separarían los ribosomas bacterianos en un gradiente de cloruro de cesio y si sus deducciones eran ciertas el pico de radiactividad debería asociarse únicamente con los ribosomas pesados, los prexistentes.
Tras unos meses en el laboratorio de Meselson pusieron a punto las condiciones y confirmaron su teoría: había nacido el ARN mensajero. Al mismo tiempo, se enteraron de que Jim Watson estaba trabajando en la misma hipótesis y estaba llegando a la misma conclusión, descubriendo una fracción del ARN de bacterias sin infectar que tenía un rápido turnover y que se unía a los ribosomas.  Decidieron esperar a que Watson terminara su trabajo y ambos artículos fueron publicado en Nature en Mayo del 61: el ARN mensajero tiene  apenas 50 años de vida.

En los siguientes enlaces Brenner nos explica el cambio en la síntesis proteíca tras la infección del fago: del rock and roll al minueto del virus.
http://www.dnalc.org/view/15285-RNA-transcription-translation-Sydney-Brenner.html
http://www.dnalc.org/view/15286-Viral-RNA-can-reprogram-the-ribosomes-Sydney-Brenner.html

Aquí se explica de manera simplificada el experimento que llevaron a cabo Brenner y Jacob:
http://www.dnalc.org/view/15877-The-RNA-experiment.html

Aquí podéis conocer a Meselson y a Jacob:
http://www.dnalc.org/view/15330-Messenger-RNA-Matthew-Meselson.html
http://www.dnalc.org/view/15274-The-production-of-messenger-RNA-Fran-ois-Jacob.html


Para saber más: 
My Life in Science, Sydney Brenner as told to Lewis Wolpert - BioMed Central Limited
Brenner S, Jacob F, Meselson M. An unstable intermediate carrying information from genes to ribosomes for protein synthesis. Nature 1961; 190:576-581.
Gros F, Hiatt H, Gilbert W, Kurland CG, Risebrough RW, Watson JD. Unstable ribonucleic acid revealed by pulse labelling of Escherichia coli. Nature 1961; 190: 581-585.

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Grandes científicos: el descubrimiento del ARN mensajero


Hoy sabemos que el ARN mensajero es una secuencia de nucleótidos complementaria al ADN que contiene la información genética para sintetizar una proteína en los orgánulos de la célula encargados de esta función, los ribosomas. Sin embargo hasta 1960 el panorama era bien distinto: el ARN mensajero era una fracción del ARN  prácticamente desconocida y el papel de intermediario entre ADN y proteínas se lo había apropiado el ARN ribosómico.  Pronto Sydney Brenner y François Jacob iban a poner a cada uno en su lugar.

Sydney Brenner
En su biografía Sydney Brenner habla a menudo de la importancia que tiene en el descubrimiento científico la discusión con otros colegas, el hablar “constitutivamente”, aunque se digan tonterías, para lograr unir ideas que hasta ese momento permanecían inconexas. Fue en una de estas charlas, hablando en su cuarto del King’s College de Cambridge con varios amigos, entre ellos Francis Crick y François Jacob (Brenner tenía buen ojo para elegir amistades), cuando la mente de Brenner unió las piezas del rompecabezas que hasta ese momento era la relación ADN: proteína.

La teoría dominante en aquella época postulaba que, como las proteínas no se sintetizaban directamente en los genes, debía existir algún tipo de intermediario que llevase la información desde el ADN hasta los ribosomas y el candidato elegido era el ARN ribosómico. Así, cada gen codificaría para la síntesis de un ribosoma especializado que a su vez dirigiría la síntesis de una determinada proteína.  Sin embargo había varios datos que no cuadraban en esta hipótesis.
En primer lugar ya se sabía que el contenido G+C del ADN variaba entre distintas especies de bacteria, sin embargo el contenido del ARN era invariable, parecía tener la misma composición en todas las bacterias.  Pero si el papel de intermediario se basaba en la complementariedad de bases entre el ARN  y el ADN, ¿cómo podía darse esta paradoja?  Además, el tamaño de los ribosomas era homogéneo y esto no reflejaba el amplio rango de tamaños de las proteínas.
Asimismo, se sabía que cuando se infecta una bacteria con un fago ésta comienza a producir grandes cantidades de proteínas virales pero sin embargo la bacteria no sintetiza más ARN ribosómico. Si el ARN ribosómico era el intermediario, cuando el virus infectaba deberían sintetizarse los nuevos ribosomas del virus. Si a pesar de todo hubiese algún error en la cuantificación de ARN y se generasen unos pocos nuevos ribosomas, éstos deberían ser tremendamente eficientes para conseguir sintetizar tamañas cantidades de proteína.
Por otro lado, en 1956 Volkin y Astrachan habían publicado un artículo que había pasado bastante desapercibido. En él se hablaba de una pequeña fracción de ARN que se sintetizaba tras la infección de bacterias con un fago y que además resultaba tener una composición de bases similar a la del fago y no a la de la bacteria huésped. Podría tratarse de un intermediario entre ADN y proteínas, pero Volkin y Astrachan no confiaron del todo en sus datos: pensaban que podrían provenir de algún tipo de contaminación o incluso que el fago estuviera sintetizando este ARN para después transformarlo en ADN y hacer nuevas partículas virales.
François Jacob
La mecha que encendió la lamparita en la mente de Brenner la prendió François Jacob en aquella reunión informal en la habitación de Sydney.  Les estaba contando el experimento PaJaMo, nombrado así en honor de quienes lo diseñaron: Arthur Pardee, Jacob y Monod. En él se había marcado un gen bacteriano con fósforo radiactivo que luego, a través de la desintegración del fósforo, se destruía. El resultado era claro: tras destruir el gen no se encontraba enzima. Cuando faltaba el gen la síntesis de proteínas se detenía, lo que excluía que el intermediario entre el ADN y las proteínas fuera un intermediario estable, pues éste hubiera podido mantenerse en ausencia del gen.  Entonces Brenner enunció a borbotones su hipótesis: “Volkin-Astrachan; information intermediate; it’s short-lived; a short-lived intermediate! It must be!”

Había una fracción muy pequeña del ARN, que bautizaron como ARN mensajero, que debía ser el intermediario de vida corta que  explicaba el aumento de proteína viral tras la infección de los fagos, con una composición de bases variable entre especies (como la del ADN), que se inserta en los ribosomas, las máquinas que producen proteína de manera inespecífica. Si su hipótesis era cierta y tras la infección no se sintetizaban nuevos ribosomas sino ARN mensajero, el ARN mensajero del virus debería asociarse exclusivamente con ribosomas prexistentes y no con ribosomas nuevos. Así Brenner y Jacob decidieron que cultivarían bacterias en medio con isótopos pesados, las infectarían con fagos y después las pasarían a medio con isótopos ligeros al que añadirían fósforo radiactivo.  Separarían los ribosomas bacterianos en un gradiente de cloruro de cesio y si sus deducciones eran ciertas el pico de radiactividad debería asociarse únicamente con los ribosomas pesados, los prexistentes.
Tras unos meses en el laboratorio de Meselson pusieron a punto las condiciones y confirmaron su teoría: había nacido el ARN mensajero. Al mismo tiempo, se enteraron de que Jim Watson estaba trabajando en la misma hipótesis y estaba llegando a la misma conclusión, descubriendo una fracción del ARN de bacterias sin infectar que tenía un rápido turnover y que se unía a los ribosomas.  Decidieron esperar a que Watson terminara su trabajo y ambos artículos fueron publicado en Nature en Mayo del 61: el ARN mensajero tiene  apenas 50 años de vida.

En los siguientes enlaces Brenner nos explica el cambio en la síntesis proteíca tras la infección del fago: del rock and roll al minueto del virus.
http://www.dnalc.org/view/15285-RNA-transcription-translation-Sydney-Brenner.html
http://www.dnalc.org/view/15286-Viral-RNA-can-reprogram-the-ribosomes-Sydney-Brenner.html

Aquí se explica de manera simplificada el experimento que llevaron a cabo Brenner y Jacob:
http://www.dnalc.org/view/15877-The-RNA-experiment.html

Aquí podéis conocer a Meselson y a Jacob:
http://www.dnalc.org/view/15330-Messenger-RNA-Matthew-Meselson.html
http://www.dnalc.org/view/15274-The-production-of-messenger-RNA-Fran-ois-Jacob.html


Para saber más: 
My Life in Science, Sydney Brenner as told to Lewis Wolpert - BioMed Central Limited
Brenner S, Jacob F, Meselson M. An unstable intermediate carrying information from genes to ribosomes for protein synthesis. Nature 1961; 190:576-581.
Gros F, Hiatt H, Gilbert W, Kurland CG, Risebrough RW, Watson JD. Unstable ribonucleic acid revealed by pulse labelling of Escherichia coli. Nature 1961; 190: 581-585.

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