Archive for Nuevas Tecnologías

La trenza más pequeña del mundo

Investigadores de la Universidad de Mánchester (Reino Unido) han logrado sintetizar una trenza molecular de tres hebras o ‘hilos’, un avance sin precedentes que publican esta semana en la revista Science.

Este nudo molecular con ocho cruces es el más complejo ‘atado’ hasta ahora por los científicos

Se trata de un ‘nanonudo’ fabricado con una ‘cuerda’ de 192 átomos, con ocho cruces y de aproximadamente 20 nanómetros de longitud.

Los hilos moleculares se tejen alrededor de iones de hierro mediante una técnica de autoensamblaje, y sus extremos se fusionan con un catalizador hasta formar un lazo cerrado.

Este tipo de moléculas trenzadas se encuentran de forma natural en cadenas poliméricas, el ADN circular y algunas proteínas. Sin embargo, de los más de 6.000 millones de nudos conocidos, los científicos sólo han conseguido sintetizar tres tipos de topologías en el laboratorio, y hasta esta investigación, ninguna con tres hebras.

“El nudo molecular de ocho cruces es la molécula regular ‘tejida’ más compleja hecha por los científicos hasta ahora”, destaca el profesor David Leigh, coautor del estudio, que señala: “Atar nudos es un proceso similar a tejer, por lo que las técnicas que desarrollamos también se podrían aplicar para fabricar tejidos con filamentos moleculares”.

Tejer nuevos nanomateriales

“Por ejemplo, los chalecos antibalas y armaduras modernas están hechas de kevlar, un plástico de varillas moleculares rígidas y alineadas –explica–, pero las hebras de polímero entretejidas tienen el potencial de crear materiales mucho más resistentes”.

Los autores recuerdan que algunos polímeros, como la seda de araña, pueden ser dos veces más fuertes que el acero, por lo que conseguir trenzar hebras poliméricas puede conducir a nuevas generaciones de materiales mucho más ligeros, superresistentes y flexibles que los actuales, que se podrán aplicar en industrias como la textil y la construcción.

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Proceso de ensamblaje del nudo molecular y vídeo en 3D
(D.Leigh-University of Manchester//R.W.McGregor-Mcgregorfineart.com)

Referencia bibliográfica:

J.J. Danon et al. “Braiding a molecular knot with eight crossings”. Science, 12 de enero de 2017.

Fuente: SINC

Transistores flexibles que se adaptan a la piel

Los dispositivos vestibles o wearables se están convirtiendo en una tendencia con un gran potencial dentro de la electrónica de consumo. Ya es habitual ver relojes o pulseras inteligentes, pero todavía existen problemas de funcionalidad en otro tipo de gadgets debido su incapacidad de funcionar correctamente cuando tratan de adaptarse al movimiento de cuerpo humano.

El material mantiene su capacidad conductiva incluso cuando se dobla o estira al 100% de su longitud

Esta semana se publica en la revista Science un estudio de un grupo internacional de científicos, de EEUU, China, Corea del Sur, Canadá y Reino Unido, que muestra una tecnología de materiales semiconductores que logra mantener la conductividad eléctrica incluso cuando se estiran hasta el doble de su longitud normal.

Tradicionalmente se usan materiales basados en silicona para crear este tipo de dispositivos pero son demasiado rígidos y frágiles. Aunque existen formas de aumentar su flexibilidad manteniendo además las propiedades conductoras, el coste de fabricación aumenta demasiado como para que hasta ahora se hayan podido aplicar más allá de la creación de prototipos.

Los autores del trabajo han usado otra forma basada en polímeros con capacidades elásticas. Trabajando con polímeros semiconductores como el DPPT-TT dentro de un polímero gomoso, el SEBS, han creado transistores estirables. Los materiales no se mezclan pero, mediante el nanoconfinamiento, conviven y mantienen propiedades como la elasticidad y la conductividad eléctrica. El nuevo material se ha denominado Conphine.

“Para trabajar con materiales de silicona, se necesita una temperatura muy alta y vacío para procesarla. En nuestro caso, usamos capas de solución y las imprimimos, por lo que su coste de fabricación es menor”, explica a Sinc una de las autoras del estudio, Zhenan Bao, de la Universidad de Stanford (EE UU).

Los resultados del estudio y su posterior análisis muestran como este material experimenta cambios mínimos en su conductividad cuando lo estiran al 100% de su longitud o incluso al cubrir la superficie de un dedo y doblarse con su movimiento.

No solo ‘gadgets’

El uso de estos materiales, más baratos y flexibles, pueden ayudar a crear toda una nueva generación de dispositivos vestibles más allá de los relojes inteligentes y gadgets similares.

Sin embargo, los autores del estudio no apuntan exclusivamente a la electrónica de consumo como destino principal de estos materiales, también piensan en campos como la medicina. Bao nos da algunos ejemplos: “Nuestros circuitos podrán aplicarse para ayudar a mapear las corrientes eléctricas que generan tanto el cerebro como el corazón. También nos permitirán diseñar dispositivos electrónicos implantables en el cuerpo humano.”

Referencia bibliográfica:

J. Xu et al. “Highly stretchable polymer semiconductor films through the nanoconfinement effect”. Science, 2017 http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aah4496

Fotografía: Material transistor completamente estirable / J. Xu et al. / Science

Diez grandes avances científicos que impactaron al mundo en 2016

Science ha elegido como descubrimiento del año 2016 la detección de ondas gravitacionales, un hallazgo que confirmó una predicción centenaria de Albert Einstein y “sacudió al mundo científico”, según comenta Adrian Cho, escritor de la revista. También destaca investigaciones en astronomía, inteligencia artificial y biología. Todas ellas han superado el ámbito de alcance del mundo académico para protagonizar noticias de impacto en los medios de comunicación masivos.

Detección histórica de ondas gravitacionales

Era el 11 de febrero de 2016 cuando el Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales de EE UU (LIGO, por sus siglas en inglés) anunció un descubrimiento sin precedentes y muy esperado que venía a confirmar la teoría sobre las ondas gravitacionales que Albert Einstein había formulado cien años antes.

Por primera vez, los científicos lograron observar las ondas gravitacionales, ondulaciones en el espacio-tiempo producidas por un evento catastrófico en el universo, en este caso, la fusión de dos agujeros negros a más de 1.300 millones de años luz de distancia.

El Grupo de Relatividad y Gravitación (GRG) de la Universidad de las Islas Baleares (UIB) es el único en España que ha participado en este histórico éxito científico.

Para Science, el avance cambia todo el panorama científico y que ha seleccionado como su descubrimiento del año 2016.

Próxima b, un planeta similar a la Tierra

Ilustración de la superficie del planeta Próxima b con la estrella Próxima Centauri al fondo, donde también se observa muy pequeña la estrella doble Alfa Centauri. / ESO/M. Kornmesser

Entre los hallazgos seleccionados por Science que destacan en este 2016, se encuentra también el descubrimiento de un exoplaneta que orbita alrededor de Proxima Centauri, la estrella más cercana al Sol, y que tendría características similares a la Tierra.

El planeta ha sido llamado Próxima b y es el más cercano a la Tierra fuera de nuestro sistema solar. Es también uno de los candidatos a encontrar vida ya que se encuentra en una zona en la que su cercanía a la estrella permite la existencia de agua líquida.

El hallazgo ha sido liderado por Guillem Anglada (Terrassa, 1979), profesor de astrofísica en la Universidad Queen Mary de Londres. Anglada ha sido además, elegido como uno de los diez investigadores más importantes del año 2016 por la revista Nature.

La inteligencia artificial derrota a un campeón de Go

Han pasado 20 años desde que la supercomputadora Deep Blue de IBM batiese al campeón de ajedrez Gary Kasparov. Un hito similar es el logrado este año por AlphaGo, un programa de inteligencia artificial desarrollado por la firma DeepMind, que ha sido adquirida por Google.

La inteligencia artificial logró derrotar en cinco partidas de Go –juego de mesa milenario de origen chino– al tres veces campeón de Europa, Fan Hui. Una hazaña más dificil que la realizada por Deep Blue, dado que el Go es mucho más complejo y tiene multitud de variables y posibles movimientos si se compara con el ajedrez.

Como relatan los autores del estudio, publicado en la revista Nature, AlphaGo estudió miles de partidas en línea de Go jugadas entre humanos, aprendió de ellas y jugó contra diferentes versiones para así reforzar su aprendizaje. El resultado es una inteligencia artificial que ha podido ganar a un jugador humano y ha desarrollado algo parecido a la intuición.

Demis Hassabis, uno de los responsables del proyecto, ha sido elegido como uno de los 10 científicos del año por la revista Nature.

Retrasan los efectos del envejecimiento en ratones

Mus musculus, Labratory mice, Netherlands

Reducir los estragos de la edad se ha demostrado posible, al menos en ratones, mediante la extracción de células senescentes, es decir, que han dejado de reproducirse y que además pueden ser causantes de enfermedades relacionadas con la edad.

A medida que envejecemos, son más las células que dejan de reproducirse, lo que afecta al crecimiento de otras células cercanas y puede causar inflamación crónica. El estudio muestra cómo la eliminación de esas células en ratones produce efectos beneficiosos para su salud.

La investigación liderada por el equipo de Darren Baker y Jan van Deursen, de la Clínica Mayo de Minnesota (EE UU), se publicó en la revista Nature el pasado mes de febrero. Los resultados demostraron que, sin esas células, la vida útil de los roedores mejoró en hasta un 35%, se encontraron más sanos y se retrasó el deterioro del corazón, el sistema renal o la aparición de cataratas.

Un avance que quizá no haga que podamos vivir más, pero sí que nos ayudaría a vivir mejor.

Metalentes, una revolución de la tecnología óptica

Usando técnicas de computación, un grupo de científicos de la Escuela de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad de Harvard (EE UU) ha logrado crear lentes ópticas basadas en metamateriales que pueden enfocar todo el espectro visible de la luz. Son baratas, más finas que una hoja de papel y más ligeras que el cristal.

El estudio, liderado por Mohammadreza Khorasaninejad, se publicó en la revista Science el pasado mes de junio y puede suponer una revolución en la tecnología óptica que afectará a microscopios, cámaras de fotos y, por supuesto, dado el auge en los últimos años de estos artefactos, a las gafas de realidad virtual.

Los monos saben cuándo te equivocas

Este año, un estudio ha demostrado que los simios poseen capacidades cognitivas que tradicionalmente solo se asociaban a los seres humanos, como la habilidad para distinguir deseos, intenciones o el conocimiento de los demás.

Mediante pruebas realizadas a chimpancés, orangutanes y bonobos, los investigadores descubrieron que los simios eran capaces de percibir cuando las personas tenían ideas erróneas sobre un hecho concreto. Una capacidad cognitiva que está en el centro de múltiples habilidades sociales humanas, como explica el director del estudio Christopher Krupenye, de la Universidad de Duke (EE UU). Para comprobar si esta capacidad es o no exclusiva de los humanos sometieron a los monos a un test de falsas creencias.

Los simios observaron un vídeo donde un hombre guardaba una roca en una caja. Después vieron como otro hombre disfrazado de King Kong aparecía y robaba la piedra. Los monos centraban su atención en la caja, ahora vacía, donde el primer sujeto pretendía recuperar la piedra. Es decir, reaccionaban cuando sabían que el hombre iba a equivocarse.

Los resultados fueron similares a los obtenidos con niños de dos años. Es la primera vez que animales no humanos pasan un test de falsas creencias.

Diseño de proteínas

Son varias las investigaciones en este sentido que se han llevado a cabo en 2016. Equipos científicos han diseñado en laboratorio varias proteínas desde cero ayudándose de programas de ordenador que podían predecir su comportamiento.

El uso de estos programas en el diseño de proteínas ha sido crucial dado que hasta ahora las investigaciones se basaban en el método de prueba y error para comprobar cómo se comportarían tras su creación.

Esto ha abierto nuevas posibilidades en el campo de la ingeniería de proteínas que se han traducido en proyectos como el desarrollado por un equipo de la Universidad de Washington, Seattle (EE UU), creando una proteína que puede servir para la creación de vacunas universales contra todas las cepas de gripe.

Óvulos de ratones creados en laboratorio

Un grupo de científicos de la Universidad de Agricultura de Tokio y de la Universidad de Kyoto han logrado crear crías de ratón a partir de óvulos producidos íntegramente en el laboratorio. El logro ofrece a los investigadores nuevas formas de estudiar cómo se desarrollan los óvulos para, quizá, crear óvulos humanos de casi cualquier tipo de célula. Incluidas aquellas alteradas genéricamente.

Los resultados, publicados en la revista Nature, abren nuevas vías de investigación y esperanzas para la creación de tratamientos de fertilidad si los científicos pudiesen reproducir los mismos resultados con células madre en seres humanos.

Sin embargo, también aviva el debate ético y el miedo a que se pueda usar este tipo de técnicas para crear bebes de diseño. En cualquier caso, todas estas posibilidades están lejos de realizarse a corto plazo.

Una sola migración desde África pobló la Tierra

El tradicional baile de una mujer de la región de Uluru en el norte de Australia. / EFE

Cuando se estudia la forma en la que el Homo sapiens abandonó África para poblar el resto del globo, los investigadores debaten si se hizo en una sola migración o si, por el contrario, se produjo en distintas oleadas y en distintos momentos.

Este año se han publicado tres estudios que apuntan a que esa expansión produjo en una única oleada. De esa única población que emigró fuera de África descienden la gran mayoría de los antepasados del ser humano moderno.

Los científicos han trabajado con aborígenes de Australia, Papúa Nueva Guinea y África, tomando muestras de su genoma para poder describir y comparar la gran diversidad genética de estos grupos de población. En el estudio dirigido por David Reich, de la Harvard Medical School (EE UU), se ha secuenciado el genoma de 300 personas pertenecientes a 142 poblaciones diferentes.

Los resultados de otro estudio, el liderado por Luca Pagani, de la Universidad de Bolonia (Italia) muestran que al menos el 2% de los habitantes actuales de Papúa tiene una ascendencia procedente de una población distinta de la que divergió de los africanos antes que los euroasiáticos.

En el caso de los aborígenes australianos, los estudios liderados por Eske Willerslev, de la Universidad de Copenhague (Dinamarca), indican que sus antepasados y los de los euroasiáticos comenzaron a divergir de los africanos al mismo tiempo, hace unos 70.000 años. Otros estudios muestran el mismo patrón aunque reduciendo el tiempo a 50.000 años. En cualquier caso, todos sugieren que el éxodo de África se realizó en una sola oleada.

Secuenciar el genoma en la palma de tu mano

Este año ha comenzado a estar disponible un un dispositivo portátil que permite secuenciar el ADN. La tecnología, llamada secuenciación de nanoporos, puede leer directamente las letras de la secuencia del ADN.

Se trata de un dispositivo relativamente barato, que además, al menos en teoría, es capaz de descifrar el ADN sin límites de longitud. Es decir, no hace falta separar las secuencias para analizarlas y luego unirlas por ordenador. La firma británica Oxford Nanopore Technologies ha comenzado a comercializar el primer dispositivo este año.

Esta rapidez y su portabilidad hacen que pueda usarse para labores de biovigilancia, diagnósticos clínicos o bien para identificar brotes de enfermedades fuera del laboratorio. La herramienta ya se ha utilizado por científicos del European Mobile Laboratory Project para identificar el virus del Ébola en cuestión de horas o por Kate Rubins, astronauta de la NASA en la Estación Espacial Internacional, para secuenciar conjuntos de microbios en muestras de tierra.

¿Qué esperar de 2017?

En Science también han destacado las áreas en las que hay que estar atentos durante el próximo año para no perderse los grandes avances que vendrán.

Nuevos límites para los embriones

Hasta ahora, el límite para observar y estudiar embriones cultivados era de 14 días, el límite ético antes de que comenzase a formarse un sistema nervioso. La barrera también era teórica, ya que no se había logrado mantener un embrión en crecimiento por más de una semana.

Ahora que los científicos han demostrado que es posible mantener un embrión durante 14 días, ¿se deberían aumentar esos límites éticos a cuatro semanas, cuando se comienza a formar el organismo? Los científicos están abiertos a que exista un amplio debate sobre la cuestión.

Vacunas contra el zika

Las vacunas contra el virus del Zika comenzarán a probar su efectividad durante 2017. Ya se han probado en monos, con buenos resultados, y se han realizado ensayos en un grupo pequeño de humanos.

Si los resultados en humanos son satisfactorios, podrían entrar en la fase de aprobación este próximo año. Aun así, a los científicos les preocupa que los anticuerpos para el zika, en parte relacionados con el virus del Dengue, pueda causar que la gente sea más susceptible a esta otra enfermedad.

En busca del noveno planeta

El pasado mes de enero, los astrónomos Michael Brown y Konstantin Batygin, del Instituto de Tecnología de California (Caltech), anunciaron el descubrimiento de un planeta gigante helado más allá de la órbita de Plutón y que tendría el tamaño de Neptuno. Si se confirmara su existencia, podría tratarse del planeta nueve del sistema solar.

Los astrónomos no han podido ver directamente el planeta, sino que se ha descubierto a través de cálculos matemáticos y simulaciones por ordenador. El reto en este nuevo año está en los grupos de investigación que, mediante telescopios de largo alcance, rastrean el cielo para poder ubicarlo.

Impacto de la política

Tanto el resultado de las elecciones presidenciales en EE UU como la aprobación del brexit en Reino Unido son dos aspectos que preocupan enormemente a la comunidad científica y cuyo impacto en la investigación habrá que observar durante el próximo año.

La salida del Reino Unido de la Unión Europea puede tener consecuencias en la participación británica en proyectos de investigación europeos, así como en el tránsito de estudiantes, posdoctorados e investigadores en Reino Unido.

Otro problema es la llegada de Donald Trump a la presidencia de los EE UU, un político que ha calificado el cambio climático como un “fraude”. También preocupa que, tanto la Casa Blanca como el Congreso, estén controlados por un partido republicano conservador que siempre se ha mostrado en contra de la investigación en determinados campos, por ejemplo el de la células madre.
Zona geográfica: Internacional
Fuente: SINC

Ladrillos con alta resistencia a partir de residuos de construcción

Investigadores del departamento de Física aplicada de la Universidad de Huelva y de las Universidades Estatal Paulista y del Oeste Paulista de Brasil han conseguido nuevos materiales para la elaboración de ladrillos más resistentes a partir de una materia prima con muy bajo coste. El material se extrae directamente de las plantas de gestión de residuos de construcción sin necesitar apenas tratamiento y evita tener que invertir en material de relleno (gravas y arenas), o en cementadores (cemento o cal) para la fabricación de los nuevos bloques.

Actualmente, las exigencias de las normativas europeas y americanas fijan en 6 y 4 megapascales respectivamente, los mínimos que debe cumplir cualquier material que se utilice en construcción. El megapascal es la medida que utilizan para conocer la capacidad de carga para un ladrillo de pared. Sin embargo, los nuevos bloques ideados por los expertos consiguen una resistencia de más de 7 megapascales.

Se han conseguido nuevos materiales para la elaboración de ladrillos más resistentes a partir de residuos de construcción y con muy bajo coste
Además de su alta resistencia y menor coste, otra ventaja añadida es que aumenta la cantidad de materiales aprovechables en las plantas de gestión de residuos de la construcción. Hoy día, los materiales derivados del reciclado de tamaño inferior a 4,8 milímetros son desestimados para su uso, pero con la nueva técnica que plantean los expertos de Huelva se utiliza todo el material obtenido tras el proceso al no poner ningún tipo de limitación al tamaño de las partículas de las materias primas reutilizadas.

“En el estudio, centrado en el caso de Brasil, hemos determinado que la nueva técnica que proponemos para la fabricación de bloques para la construcción, puede suponer una solución efectiva e inmediata, especialmente en países donde no se recicla o donde es demasiado caro edificar, bien por la falta de material, bien por el encarecimiento en el transporte de materiales”, explica el investigador principal del proyecto Manuel Contreras, de la Universidad de Huelva.

Las conclusiones del estudio, publicado en la revista Construction and Building Materials, demuestran, precisamente, que los nuevos bloques podrían fabricarse sin necesidad de ninguna inversión previa, ahorrando en los costes de realización. Por ello, se proponen como una alternativa válida en países en vías de desarrollo en los que el acceso a la materia prima resulta más difícil.

Reciclar para ahorrar

El procedimiento que siguen los expertos, una vez obtenida la materia prima, es similar al de la fabricación de cualquier tipo de bloque, por lo que no es necesaria ninguna inversión en la industria ladrillera. Al igual que con otros materiales, se mezcla con agua y cal o cemento, procedentes también de otras industrias en las que se obtienen estas materias como producto de residuo. Tras la molturación, se homogeniza y se prensa en los moldes, utilizando la misma maquinaria. De hecho, los experimentos se han desarrollado en prensas con un rendimiento inferior al 30% con respecto a las que suelen usarse en Europa o América en la fabricación de ladrillos.

Presentan la ventajas de su aplicación en países como España, con una normativa sobre el tratamiento de residuos industriales procedentes de la construcción
Otro aspecto que han tenido en cuenta los investigadores durante el estudio son las ventajas de su aplicación en los países como España, en los que la normativa con respecto al tratamiento de residuos industriales procedentes de la construcción es clara. En ellos, es de obligado cumplimiento apilar en cubas todos los restos de demolición y de construcción. Una vez transportadas a las plantas de reciclaje, se separan todos los elementos metálicos de los que no lo son. Mientras los primeros son reciclados como chatarra, estos últimos son triturados para utilizarlos como material de relleno, como mortero o para hacer hormigón para su aplicación en carreteras, por ejemplo.

Sin embargo, un 40% de la masa total obtenida supera los 4,8 mm, por lo que hay mucha cantidad de residuo que no se recicla. La nueva técnica permite reutilizar el 100% de los restos de demolición.

Su implantación en otros países en vías de desarrollo, en los que los procedimientos de reciclaje y de fabricación no están tan desarrollados, favorecerá la aplicación y  el cumplimiento de la normativa internacional en gestión de residuos sólidos, al mismo tiempo que plantea una solución viable al problema del acceso a la materia prima de construcción.

Precisamente, los investigadores han desarrollado sus experimentos en Brasil donde, debido a su gran extensión, problemas de comunicación e incluso la escasez de algunos tipos de materias primas, hace complicada la producción de bloques por los costes añadidos del transporte de materiales. Tanto para la población local como para las empresas, el tratamiento de los restos de demolición suponen una doble ventaja. Por un lado, ahorra en los costes de materiales y por otro, se reducirían los vertederos incontrolados que proliferan por todo el país, y que suponen un conflicto medioambiental de índole nacional.

“El hecho de que la población pueda ver en la gestión de este tipo de residuos una posibilidad de ingresos extras, puede provocar el fin de estas prácticas habituales y que las industrias ladrilleras cuenten con un material de menor coste que el que supone la adquisición de cemento u hormigón, lo que supondría también un ahorro para las edificadoras”, añade el experto, que ha liderado el estudio financiado por la Consejería de Economía y Conocimiento de la Junta de Andalucía.

 

Referencia bibliográfica:

Manuel Contreras Llanes, Silvio Rainho Teixeira, Murilo Lucas : ‘Recycling of construction and demolition waste for producing new construction material (Brazil case-study)’, Construction and Building Materials, 2016.

Fotografía: Ladrillo / Fundación Descubre

Alargan la vida de ratones gracias a la reprogramación celular

Científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos en California (EE UU) han conseguido, en ratones con progeria –una enfermedad genética que provoca el envejecimiento prematuro–, aumentar su esperanza de vida desde una media de 18 semanas a 24, lo que supone un 30% más.

El hallazgo, publicado en la revista Cell, muestra cómo los investigadores han revertido los signos del envejecimiento en estos ratones a través de la reprogramación de marcas químicas en el genoma, conocidas como marcas epigenéticas.

La hipótesis del grupo de expertos es que dichas marcas –que controlan la expresión de los genes y protegen nuestro ADN– son las principales causantes del envejecimiento, pero que pueden ser maleables llegando incluso a reducirse.

“No hemos corregido la mutación que causa el envejecimiento prematuro de estos ratones”, explica el albaceteño Juan Carlos Izpisúa Belmonte, profesor del Laboratorio de Expresión Génica del Instituto Salk. “Alteramos el envejecimiento cambiando el epigenoma, lo que indica que se trata de un proceso flexible”.

“Los animales y las células de la piel usadas en nuestro estudio rejuvenecen por cambios epigenéticos, pero desconocemos exactamente cuáles son las marcas y los cambios responsables de este proceso”, añade a Sinc el investigador español.

En el futuro, el equipo espera aprender más sobre cómo cambia el epigenoma durante la reprogramación parcial y desarrollar nuevos métodos para revertir estos cambios de una manera más específica y optimizada. “Convertir completamente un programa epigenético viejo en uno joven”, subraya Izpisúa Belmonte.

En la imagen, Juan Carlos Izpisua Belmonte, investigador español en el Laboratorio de Expresión Génica del Instituto Salk. / UCAM

Reprogramación celular parcial

Este es el primer estudio en el que la reprogramación celular in vivo logra prolongar la vida útil de un animal vivo. Las investigaciones anteriores acabaron con ratones que murieron de inmediato o desarrollaron tumores extensos. Para evitar estas nefastas consecuencias, el equipo de expertos llevó a cabo una reprogramación celular parcial.

La reprogramación celular convierte a una célula adulta –en este caso células de la piel– en una célula pluripotente inducida (iPS), que se caracteriza por poseer una alta tasa de proliferación y todavía no está especializada para realizar funciones específicas.

Dicha reprogramación implica inducir la expresión de cuatro factores, conocidos como factores Yamanaka –llamados así por su descubridor, el premio Nobel Shinya Yamanaka– en estas células.

Los factores deben expresarse de 2 a 3 semanas para que las células alcancen la pluripotencia.

En este caso, el equipo del Salk utilizó la reprogramación parcial, que indujo la expresión de los factores de Yamanaka durante solo de 2 a 4 días. De esta forma, las células no alcanzan la pluripotencia, sino que continúan manteniendo su especificidad anterior.

Es decir, sin perder su identidad, estas células son capaces de dividirse indefinidamente, como las embrionarias, transformarse en cualquier tipo de célula presente en nuestro organismo y revertir los signos de la vejez.

Gracias a este proceso se consigue disminuir los signos de disfunción en la célula asociada a la edad. Así, la reprogramación parcial de células in vitro redujo la acumulación de daño del ADN y restauró la estructura nuclear.

 

¿Replicar en seres humanos?

El equipo indujo la expresión de los factores de Yamanaka en todas las células del organismo usando su enfoque de reprogramación parcial y varios órganos mejoraron. Los roedores tratados con este procedimiento parecían más jóvenes, su función cardiovascular había mejorado y vivían un 30% más que los ratones no tratados.

El envejecimiento es un gran problema social y es el principal factor de riesgo para todas las enfermedades que sufrimos. Los animales mostraban una recuperación celular de la afectación causada por la progeria y también de la causada por el paso del tiempo normal.

Por ejemplo, el tejido de la piel, el bazo, el riñón y el estómago tenían un aspecto renovado cuando se observaban bajo el microscopio.

“Es difícil decir específicamente por qué el animal vive más tiempo”, subraya Paloma Martínez-Redondo, también investigadora del Salk. “Pero sabemos que la expresión de estos factores induce cambios en el epigenoma, y esos cambios conllevan beneficios a nivel celular y del organismo”.

Sobre la posibilidad de replicar el hallazgo en humanos, Izpisúa Belmonte se muestra optimista: “Estamos desarrollando estrategias para inducir el rejuvenecimiento celular mediante reprogramación usando compuestos químicos. Comparado con los factores de reprogramación, estos nuevos métodos serán más fáciles de aplicar en la clínica y por lo tanto utilizarse en humanos”.

El científico español afirma que este tipo de compuestos podría estar en ensayos clínicos en los próximos diez años. “Nuestro objetivo no es solo lograr que vivamos más, sino que vivamos más años sanos. Mejorando cómo envejecemos reduciremos el riesgo de padecer muchas enfermedades”, concluye.

Referencia bibliográfica:

Ocampo et al.: ‘In vivo amelioration of age-associated hallmarks by partial reprogramming’. Cell

Imagen: Viñeta sobre el envejecimiento a través de la reprogramación celular. Instituto Salk

Una empresa impulsa la investigación sobre videojuegos en la universidad

El mundo de los videojuegos ha aterrizado en el entorno universitario para ofrecer entretenimiento y aprendizaje a través de la investigación. El artífice de esta unión es PadaOne Games, una empresa de base tecnológica (EBT) en la que participa la Universidad Complutense de Madrid (UCM).

PadaOne Games surge como una EBT de desarrollo de videojuegos por iniciativa de tres profesores de la facultad de Informática de la UCM: Pedro Antonio González, Marco Antonio Gómez y Pedro Pablo Gómez.

Todos ellos son miembros del Grupo de Aplicaciones de Inteligencia Artificial (GAIA) y llevan más de diez años trabajando en arquitectura software e inteligencia artificial de videojuegos, lo que les convierte en pioneros, al ser uno de los primeros equipos universitarios españoles en apreciar el potencial de este tipo de entretenimiento.

“El trabajo en una EBT nos ha permitido madurar como investigadores, pues nos obliga a enfrentarnos a problemas propios de la industria y la producción profesional de videojuegos”, destaca Pedro Antonio González.

 

De RTVE a PlayStation

Entre sus actuales líneas de investigación está la producción de herramientas para crear contenido sin necesidad de programar. El primer resultado es Behavior Bricks un middlewaresoftware de soporte al desarrollo de aplicaciones– para Unity 3D –plataforma de desarrollo de videojuegos–.

Otro de sus objetivos es la aplicación de la tecnología de los videojuegos con fines más allá del entretenimiento. Son los conocidos como juegos serios. PadaOne Games participó en el desarrollo del juego oficial de la serie de RTVE Carlos Rey Emperador que, asesorado por historiadores, recrea la política del reinado de Carlos I de España.

Actualmente, el grupo trabaja con el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte en el proyecto Enigma

Actualmente, el grupo trabaja con el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte en el proyecto Enigma. La visita al Museo Lázaro Galdiano va mucho más allá y se convierte en la búsqueda de un tesoro para niños y adultos, gracias a una aplicación con retos y pistas de las imágenes expuestas. “Buscamos el diálogo entre el adulto y el niño, entre lo digital y lo analógico”, apunta González.

La EBT también colabora con equipos españoles e internacionales. Por ejemplo, es uno de los coproductores del videojuego Zombeer, desarrollado para PlayStation 3, y se ha encargado de adaptar el videojuego Shiny the Firefly para la Wii U a partir de la versión móvil.

PadaOne Games, en su apuesta por la transferencia de conocimiento, quiere involucrar a los jóvenes estudiantes de máster, y servir como lanzadera para la publicación de juegos desarrollados por ellos mismos. “En un entorno donde la empresa vive de espaldas a la investigación, esta es una vía de tender puentes entre ambos mundos”, concluye el informático.

Fuente: Sinc e Universidad Complutense de Madrid
Imagen: Videojuego Shiny the Firefly, de PadaOne Games de Nintendo.

El disco duro más pequeño del mundo escribe información con átomos

En 1959, el físico estadounidense Richard Feynman pronunció su famosa conferencia There’s plenty of room at the bottom (Hay mucho sitio al fondo) donde planteó que si tuviéramos una plataforma en la que se pudieran organizar los átomos individuales en un patrón ordenado, sería posible almacenar una pieza de información en un átomo.

Se ha logrado construir una memoria de 1 kilobyte, donde cada bit está representado por la posición de un solo átomo de cloro

Ahora su sueño se ha hecho realidad. Un equipo de científicos del Instituto Kavli de Nanociencia de la Universidad de Delft (Países Bajos) ha logrado construir una memoria de 1 kilobyte (8.000 bits), donde cada bit está representado por la posición de un solo átomo de cloro sobre una superficie de cobre.

Además, en honor al visionario Feynman, los investigadores han codificado unos párrafos de la conferencia de Feynman en un espacio de 100 nanómetros de ancho. Para ello han utilizado un microscopio de efecto túnel (STM), cuya punta es capaz observar los átomos y moverlos de uno a uno al lugar deseado.

“Se podría comparar a un puzzle”, explica Sander Otte, el científico que lidera la investigación, publicada esta semana en Nature Nanotechnology. “Cada bit consiste en dos posiciones sobre la superficie de átomos de cobre, de tal forma que un átomo de cloro se puede deslizar hacia atrás y adelante entre estas dos posiciones”.

“Si el átomo de cloro está en la posición superior, hay un agujero debajo de ella, y correspondería a un bit 1 –añade el experto–. Si el orificio está en la posición superior y, por tanto, el átomo de cloro está en la parte inferior, entonces el bit es un 0”.

Como los átomos de cloro están rodeados por otros átomos del mismo elemento, excepto cerca de los agujeros, se mantienen en su lugar. Por este motivo el método de los huecos es mucho más estable que otros anteriores con átomos sueltos, además de ser más adecuado para el almacenamiento de datos, según los autores.

Cada día se generan más de mil millones de gigabytes de nuevos datos en nuestra sociedad tecnológica, y para almacenar tanta información cada vez es más importante que cada bit ocupe el menor espacio posible. Los científicos del Instituto Kavli han logrado llevar esa reducción al límite: construir una memoria de 1 kilobyte (8.000 bits), donde cada bit está representado por la posición de un solo átomo de cloro.

El equipo ha llegado a una densidad de almacenamiento 500 veces mayor que la del mejor disco duro comercial disponible en la actualidad

“En teoría, esta densidad de almacenamiento permitiría que todos los libros que ha sido creados por la humanidad pudieran ser escritos en un solo sello de correos”, destaca Otte.

En concreto, los científicos llegaron a una densidad de almacenamiento de 500 terabits por pulgada cuadrada (Tbpsi), 500 veces mayor que la del mejor disco duro comercial disponible actualmente.

Una de las limitaciones del dispositivo es que opera a temperaturas muy bajas, pero también mejora lo conseguido hasta ahora. Hoy se necesitan temperaturas en el rango del helio liquido (4 grados kelvin) para configuraciones estables, y la modificación de la posición de un solo átomo requiere la regeneración de toda la superficie de trabajo.

Sin embargo, Otte y sus colegas, entre los que figura el español Joaquín Fernández Rossier, han logrado preservar las posiciones de más de 8.000 vacantes de cloro (donde faltan átomos) durante más de 40 horas a 77 grados Kelvin. Al definir un alfabeto binario basado en posiciones de vacantes o puestos libres, se pueden almacenar sobre la superficie diferentes textos, como el fragmento de la conferencia de Feynman, y luego modificarlo a voluntad bit a bit.

La velocidad del proceso de escritura y lectura todavía es lenta (varios minutos) en este dispositivo, que tendrá que ser optimizado antes de poderlo aplicar en la tecnología cotidiana, pero estos resultados demuestran que se pueden crear memorias de almacenamiento de datos que superen en gran medida a los discos duros actuales.

Referencia bibliográfica: Sander Otte et al.”A kilobyte rewritable atomic memory”. Nature Nanotechnology, julio de 2016.

Fuente: Agencia Sinc

El CyberCamp 2016 acerca todo sobre la cyberseguridad a León

Del 1 al 4 de diciembre, con carácter abierto y gratuito, el Auditorio de León y la carpa de 3.500 metros cuadrados instalada en la explanada de la delegación territorial de la Junta acogerán la celebración del CyberCamp 2016, que organiza el Instituto Nacional de Ciberseguridad (Incibe) y que este año regresa a la ciudad tras celebrarse en 2015 en Madrid.

El recién nombrado director general del Incibe, Alberto Hernández, fue el encargado de desgranar hoy el amplio programa de actividades que compone la oferta de una cita que, subrayó, tiene como principal objetivo acercar a todos los públicos la ciberseguridad; un sector reciente, complejo y en constante evolución que en un futuro, subrayó, va a afectar a todas las profesiones y que ya está presente en numerosos ámbitos de la rutina diaria.

Tanto es así, que el Incibe ya ha detectado en lo que va de año 100.000 incidentes de ciberseguridad, el doble que durante todo 2015, y 363 incidentes en infraestructuras críticas; también más del doble que el pasado año. “Hay más pero se detectan mejor y su impacto es bajo; cada vez habrá más cosas pero estamos haciendo los deberes”, añadió.

Demanda de empleo

En España, la ciberseguridad mueve entre 700 y 800 millones de euros al año (71.000 millones en todo el mundo), con un crecimiento del 12 por ciento anual. Cifras que son multiplicadas por 12 en lo que se refiere al gasto que supone el cibercrimen que, dijo, “sigue siendo muy rentable para los criminales”. El enorme crecimiento del sector queda patente en el hecho de que se calcule que en todo el mundo existe una demanda de entre 700.000 y un millón de profesionales en el ámbito de la tecnología y la ciberseguridad.

Para que se pueda atender esa falta de expertos, dijo, hay que conseguir hacer la ciberseguridad más atractiva a los jóvenes; un aspecto en el que incidirá el CyberCamp 2016, con talleres técnicos y charlas con la participación de más de un centenar de ponentes que explicarán las novedades, retos y tendencias del sector.

3.500 inscritos

Aunque no es imprescindible hacerlo, ya hay 3.500 inscritos en el CyberCamp, de los que 2.026 son escolares. Y es que uno de los públicos objetivos preferentes de esta cita son los menores, a los que se quiere enseñar a protegerse de los riesgos que plantean las nuevas tecnologías y a los que en la mayoría de los casos se permanece ajeno.

Las familias también serán protagonistas de esta edición que también tiene como propósito acercar el talento a las empresas a través de la interacción directa entre reclutadores y futuros empleados. Todo ello, en un ambiente relajado y utilizando una fórmula alternativa a los tradicionales mecanismos de selección de personal.

Las sesiones, que suponen una oportunidad para identificar profesionales y hacer contactos dentro del sector, se llevarán a cabo los días 2 y 3 de diciembre en el Auditorio Ciudad de León. En cada una de ellas, se reunirán 60 talentos en ciberseguridad, seleccionados entre los mejor posicionados en competiciones y programas de ciberseguridad impulsados por el Incibe, y ocho reclutadores.

Además, se contará con la presencia de dos expertos que ofrecerán charlas inspiracionales para los participantes. Antonio Ramos, de Mundo Hacker Day, hablará sobre la manera de mejorar la empleabilidad y liderar una empresa propia mientras que Enrique Serrano, de Hacker High School, explicará cómo es la carrera de un hacker.

Entre las actividades del CyberCamp 2016 destaca también el II Foro de Empleo y Talento en Ciberseguridad ‘online’ que arrancará el próximo 29 de noviembre y concluirá el 13 de diciembre. Empresas, instituciones académicas, profesionales del sector o estudiantes que se sientan atraídos por la ciberseguridad podrán participar en este recinto ferial online formado por stands virtuales de empresas y centros de formación que ofrecerán vacantes de empleo y propuestas formativas para reclutar talento en ciberseguridad.

De este modo, las compañías podrán contactar directamente con jóvenes promesas o profesionales especializados en el campo de la ciberseguridad, los centros formativos podrán conectar con alumnos interesados en mejorar su formación y competencias en materia de ciberseguridad mientras que los demandantes de empleo, profesionales y estudiantes, podrán acceder a oportunidades laborales atractivas y a proyectos académicos interesantes.

Los servicios ‘Ciberempleo’ de CyberCamp 2016 también incluyen sesiones de ‘coaching corner’, que se celebrarán en el Auditorio de León. Del 1 al 4 de diciembre, los jóvenes que lo deseen podrán recibir asesoramiento personalizado para mejorar su empleabilidad. Para ello, contarán con expertos consultores que les ayudarán a optimizar su currículum y simularán entrevistas de trabajo para que los candidatos superen con éxito los procesos de selección.

Fuente: Agencia Ical

Imagen: El director general del Instituto Nacional de Ciberseguridad (Incibe), Alberto Hernández, presenta CyberCamp 2016. Carlos S. Campillo

Nueva herramienta de entrenamiento para hacer frente a los ‘hackers’

Los ejercicios de ciberseguridad sirven como entrenamiento para afrontar ciberataques cada vez más complejos y agresivos. Pero suelen requerir una gran infraestructura informática que muchas veces no existe en el aula. Esta herramienta reduce el peso de los programas y el tiempo de preparación del ejercicio sin afectar a la calidad del entrenamiento de los alumnos.

El alumno está mejor preparado para ataques complejos después del entrenamiento

Los futuros expertos en ciberseguridad se entrenan en escenarios virtuales que simulan el campo de batalla que se encontrarán en la realidad, donde hackers cada vez más capaces y con mejores estrategias tratarán de vulnerar sistemas, bases de datos, o páginas webs, algunos de ellos pertenecen a servicios públicos o contienen datos de carácter privado.

Para entrenar en el aula son necesarias herramientas que puedan simular esta complejidad utilizando el mínimo espacio posible pero con la suficiente capacidad como para generar escenarios muy complejos, como la que que han desarrollado Manuel Sánchez-Rubio y Germán López-Civera, investigadores de la Universidad Internacional de la Rioja (UNIR), junto a José Javier Martínez de la Universidad de Alcalá.

“Se trata de simular un entorno normal de trabajo, en el que una persona está utilizando el correo electrónico, programas de ofimática y servicios web en su ordenador”, explica Sánchez-Rubio, director del máster de seguridad Informática de UNIR e investigador principal del Grupo de Investigación Cibersecuritics.

En ese entorno, un equipo cualquiera, se instalaría esta herramienta que funciona dentro de la llamada plataforma de virtualización VNX. Tras las pruebas, los investigadores han comprobado que se pueden lograr ejercicios de una gran complejidad sin requerir una enorme cantidad de espacio.

Formación en ‘hacking’ ético

Según Manuel Sánchez-Rubio, “el principal objetivo, es formar al alumno en tareas de hacking ético, aprender a introducirse en sistemas ajenos a través de las distintas vulnerabilidades que ofrece el software instalado. Pero en el fondo, lo que está aprendiendo el alumno, no es a atacar sistemas, sino adquirir conocimientos para lo que realmente importa: defenderse de los ataques. Para poder defenderse, hay que saber atacar”.  Además, han comprobado el nivel de aprendizaje con competiciones informáticas tipo “caza la bandera”.

“Es indiscutible el aprendizaje del alumno. Es la mejor forma de prepararle para los peligros que se va a encontrar en el mundo real. Desgraciadamente, un entrenamiento nunca puede ser completo porque los cambios en este mundo son constantes”, afirma Manuel Sánchez Rubio, quien recientemente ha ganado la Medalla al Mérito Policial por sus aportaciones en ciberseguridad.

El trabajo de investigación que ha dado origen a la herramienta de entrenamiento fue presentada en el Congreso UNESCO-UNIR ICT & Education Latam Congress, organizado por el actual Vicerrectorado de Transferencia y Tecnología de UNIR, el Instituto de TIC para la Educación de la Unesco con base en Moscú, Rusia (IITE), y  la Cátedra UNESCO en eLearning. El artículo de investigación se ha publicado en un número especial de la revista JCR IEEE Latam.

Referencia bibliográfica: 

Rubio, M. S., Civera, G. L., & Herraiz, J. J. M. (2016). “Automatic Generation Of Virtual Machines For Security Training. IEEE Latin America Transactions”. JCR IEEE Latam. 14 (6), 2795-2800.

Fuente: Universidad Internacional de la Rioja UCC+i
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Foto: La nueva herramienta ayuda a formarse en ciberseguridad. / Tecnomovida Caracas

La edición genética restaura la visión en ratones ciegos

Científicos del Salk Institute for Biological Studies, en colaboración, entre otros, con investigadores del Hospital Clínic de Barcelona-IDIBAPS y la Universidad Católica San Antonio de Murcia, han descubierto una importante herramienta para la edición de genes. Es la primera vez que se consigue insertar ADN en una localización concreta en células que no se dividen, es decir, las células de la mayor parte de los órganos y tejidos adultos.

Esta técnica, con la que el equipo ha conseguido restablecer parcialmente la visión en roedores ciegos, abre nuevas vías para la investigación básica y para el desarrollo de una gran variedad de tratamientos en enfermedades de la retina, neurológicas o cardiacas. El estudio, dirigido por Juan Carlos Izpisua-Belmonte, profesor del Laboratorio de Expresión Genética del Salk Institute, se publica hoy en la revista Nature.

Hasta ahora, las técnicas existentes para modificar el ADN, como el sistema CRISPR-Cas9, han sido más eficaces en células en división, como las de la piel o el intestino, utilizando los mecanismos propios de copia de las células.
La nueva tecnología es diez veces más eficiente que otros métodos para incorporar nuevos ADN en cultivos de células en división, lo que la convierte en una herramienta prometedora para la investigación y la medicina.

Pero, lo que es más importante, la técnica permite por primera vez insertar un nuevo gen en una localización exacta del ADN en células adultas que ya no se dividen, como las del ojo, cerebro, páncreas o corazón, ofreciendo nuevas posibilidades para terapéuticas en estas células.

“Estamos entusiasmados con la tecnología descubierta porque es algo que no se podía hacer antes”, explica Izpisúa-Belmonte. “Por primera vez, podemos entrar en células que no se dividen y modificar el ADN. Las posibles aplicaciones de este descubrimiento son enormes”.

Por su parte, Josep Maria Campistol, director general del Hospital Clínic de Barcelona y nefrólogo que ha participado en el estudio, comenta que “esta innovadora tecnología abrirá nuevos horizontes en el tratamiento de enfermedades monogénicas. Izpisúa-Belmonte y su equipo están realizando importantísimas aportaciones en este campo”.

Tecnología pionera

Para lograrlo, los investigadores del Salk Institute se han centrado en una vía celular de reparación de la doble hebra ADN denominada recombinación no homóloga o unión de extremos no homólogos (NHEJ, por sus siglas en inglés). Emparejando este proceso con la tecnología existente de edición de genes, han conseguido colocar con éxito el nuevo ADN en una ubicación precisa en células que no se dividen.

“El uso de la vía de NHEJ para insertar ADN es revolucionario para la edición del genoma de organismos adultos vivos. Nadie ha hecho esto antes”, explica Keiichiro Suzuki, investigador asociado en el laboratorio de Izpisúa-Belmonte y uno de los autores principales del artículo.

En primer lugar, los investigadores trabajaron en la optimización de la maquinaria NHEJ para su uso con el sistema CRISPR-Cas9, que permite insertar el ADN en lugares muy precisos dentro del genoma. El equipo creó un paquete de inserción personalizado compuesto por un cóctel de ácidos nucleicos, al que denominaron HITI (homology-independent targeted integration). Después, utilizaron un virus inerte para entregar el paquete de instrucciones genéticas de HITI a neuronas derivadas de células madre embrionarias humanas.

“Ese fue el primer indicio de que HITI podría funcionar en células que no se dividen”, señala Jun Wu, coautor principal del estudio. Los investigadores entonces consiguieron transportar el paquete de inserción a cerebros de ratones adultos. Por último, para explorar la posibilidad de utilizar HITI para la terapia de reemplazo de genes, el equipo probó la técnica en un modelo de rata para retinitis pigmentosa, un trastorno hereditario causado por diversos defectos genéticos y que provoca ceguera en los seres humanos.

Por primera vez, podemos entrar en células que no se dividen y modificar el ADN. Las posibles aplicaciones de este descubrimiento son enormes

Esta vez, el equipo utilizó HITI para implantar en las células de la retina de ratas de tres semanas de edad, una copia funcional de uno de los genes dañados en esta enfermedad. El análisis, realizado cuando las ratas tenían ocho semanas de edad, mostró que los animales eran capaces de responder a la luz y se llevaron a cabo diversas pruebas que indicaban la curación en sus células retinianas.

“Hemos sido capaces de mejorar la visión de estas ratas ciegas”, explica Reyna Hernández-Benítez, otra de las coautoras principales del estudio e investigadora en el Salk Institute. “Este éxito sugiere que la tecnología es muy prometedora”.

Próximos pasos

Los próximos pasos del equipo serán mejorar la eficiencia de entrega del paquete de HITI. Al igual que con todas las tecnologías de edición del genoma, conseguir suficientes células para incorporar el nuevo ADN es un desafío. En lo que la tecnología HITI destaca es en que se puede adaptar a cualquier sistema de ingeniería genómica, no solo a CRISPR-Cas9. Así, a medida que la seguridad y la eficiencia de estos sistemas mejoren, también mayor será la utilidad de HITI.

“Ahora tenemos una tecnología que nos permite modificar el ADN de las células que no se dividen para reparar defectos en genes en el cerebro, el corazón y el hígado”, señala el Dr. Izpisúa-Belmonte. “Nos permite por primera vez poder soñar con curar enfermedades que antes no podíamos, lo que es muy emocionante”.

En el estudio han colaborado, además de Josep Maria Campistol, Jeronimo Lajara, Estrella Núñez y Pedro Guillén, investigadores de la Universidad Católica San Antonio de Murcia.

BIOMEDICINA Y SALUD: Otras especialidades médicas

La edición genética restaura la visión en ratones ciegos

Un equipo internacional de investigadores, entre ellos varios científicos españoles, ha logrado por primera vez restablecer parcialmente la visión en roedores ciegos insertando ADN en un lugar concreto en células del ojo con el sistema CRISPR-Cas9. Lo revolucionario de su técnica es que permite entrar en células adultas en un animal vivo y modificar su genoma.
Más información sobre:
CRISPR-CAS9
HITI
edición genética
retinitis pigmentosa
SINC | 17 noviembre 2016 10:08
En la imagen, parte del cerebro de un ratón adulto. En azul se muestran los núcleos de las células y, en verde, las neuronas editadas genéticamente. / Salk Institute
Científicos del Salk Institute for Biological Studies, en colaboración, entre otros, con investigadores del Hospital Clínic de Barcelona-IDIBAPS y la Universidad Católica San Antonio de Murcia, han descubierto una importante herramienta para la edición de genes. Es la primera vez que se consigue insertar ADN en una localización concreta en células que no se dividen, es decir, las células de la mayor parte de los órganos y tejidos adultos.

Esta técnica, con la que el equipo ha conseguido restablecer parcialmente la visión en roedores ciegos, abre nuevas vías para la investigación básica y para el desarrollo de una gran variedad de tratamientos en enfermedades de la retina, neurológicas o cardiacas. El estudio, dirigido por Juan Carlos Izpisua-Belmonte, profesor del Laboratorio de Expresión Genética del Salk Institute, se publica hoy en la revista Nature.

Hasta ahora, las técnicas existentes para modificar el ADN, como el sistema CRISPR-Cas9, han sido más eficaces en células en división, como las de la piel o el intestino, utilizando los mecanismos propios de copia de las células.

Esta técnica abre nuevas vías para la investigación de una gran variedad de tratamientos en enfermedades de la retina, neurológicas o cardiacas
La nueva tecnología es diez veces más eficiente que otros métodos para incorporar nuevos ADN en cultivos de células en división, lo que la convierte en una herramienta prometedora para la investigación y la medicina.

Pero, lo que es más importante, la técnica permite por primera vez insertar un nuevo gen en una localización exacta del ADN en células adultas que ya no se dividen, como las del ojo, cerebro, páncreas o corazón, ofreciendo nuevas posibilidades para terapéuticas en estas células.

“Estamos entusiasmados con la tecnología descubierta porque es algo que no se podía hacer antes”, explica Izpisúa-Belmonte. “Por primera vez, podemos entrar en células que no se dividen y modificar el ADN. Las posibles aplicaciones de este descubrimiento son enormes”.

Por su parte, Josep Maria Campistol, director general del Hospital Clínic de Barcelona y nefrólogo que ha participado en el estudio, comenta que “esta innovadora tecnología abrirá nuevos horizontes en el tratamiento de enfermedades monogénicas. Izpisúa-Belmonte y su equipo están realizando importantísimas aportaciones en este campo”.

Tecnología pionera

Para lograrlo, los investigadores del Salk Institute se han centrado en una vía celular de reparación de la doble hebra ADN denominada recombinación no homóloga o unión de extremos no homólogos (NHEJ, por sus siglas en inglés). Emparejando este proceso con la tecnología existente de edición de genes, han conseguido colocar con éxito el nuevo ADN en una ubicación precisa en células que no se dividen.

“El uso de la vía de NHEJ para insertar ADN es revolucionario para la edición del genoma de organismos adultos vivos. Nadie ha hecho esto antes”, explica Keiichiro Suzuki, investigador asociado en el laboratorio de Izpisúa-Belmonte y uno de los autores principales del artículo.

En primer lugar, los investigadores trabajaron en la optimización de la maquinaria NHEJ para su uso con el sistema CRISPR-Cas9, que permite insertar el ADN en lugares muy precisos dentro del genoma. El equipo creó un paquete de inserción personalizado compuesto por un cóctel de ácidos nucleicos, al que denominaron HITI (homology-independent targeted integration). Después, utilizaron un virus inerte para entregar el paquete de instrucciones genéticas de HITI a neuronas derivadas de células madre embrionarias humanas.

“Ese fue el primer indicio de que HITI podría funcionar en células que no se dividen”, señala Jun Wu, coautor principal del estudio. Los investigadores entonces consiguieron transportar el paquete de inserción a cerebros de ratones adultos. Por último, para explorar la posibilidad de utilizar HITI para la terapia de reemplazo de genes, el equipo probó la técnica en un modelo de rata para retinitis pigmentosa, un trastorno hereditario causado por diversos defectos genéticos y que provoca ceguera en los seres humanos.

“Por primera vez, podemos entrar en células que no se dividen y modificar el ADN. Las posibles aplicaciones de este descubrimiento son enormes”, dice Izpisúa
Esta vez, el equipo utilizó HITI para implantar en las células de la retina de ratas de tres semanas de edad, una copia funcional de uno de los genes dañados en esta enfermedad. El análisis, realizado cuando las ratas tenían ocho semanas de edad, mostró que los animales eran capaces de responder a la luz y se llevaron a cabo diversas pruebas que indicaban la curación en sus células retinianas.

“Hemos sido capaces de mejorar la visión de estas ratas ciegas”, explica Reyna Hernández-Benítez, otra de las coautoras principales del estudio e investigadora en el Salk Institute. “Este éxito sugiere que la tecnología es muy prometedora”.

Próximos pasos

Los próximos pasos del equipo serán mejorar la eficiencia de entrega del paquete de HITI. Al igual que con todas las tecnologías de edición del genoma, conseguir suficientes células para incorporar el nuevo ADN es un desafío. En lo que la tecnología HITI destaca es en que se puede adaptar a cualquier sistema de ingeniería genómica, no solo a CRISPR-Cas9. Así, a medida que la seguridad y la eficiencia de estos sistemas mejoren, también mayor será la utilidad de HITI.

“Ahora tenemos una tecnología que nos permite modificar el ADN de las células que no se dividen para reparar defectos en genes en el cerebro, el corazón y el hígado”, señala el Dr. Izpisúa-Belmonte. “Nos permite por primera vez poder soñar con curar enfermedades que antes no podíamos, lo que es muy emocionante”.

En el estudio han colaborado, además de Josep Maria Campistol, Jeronimo Lajara, Estrella Núñez y Pedro Guillén, investigadores de la Universidad Católica San Antonio de Murcia.
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Zona geográfica: Cataluña
Fuente: Hospital Clínic, Agencia Sinc

Foto: En la imagen, parte del cerebro de un ratón adulto. En azul se muestran los núcleos de las células y, en verde, las neuronas editadas genéticamente. / Salk Institute