Lanzamiento de un libro de Bentham Science Publishers

La nanobiotecnología es la aplicación de la nanotecnología al campo de la biología y la biotecnología. Implica el diseño, la caracterización, la producción y la aplicación de materiales, dispositivos y sistemas que funcionan a nanoescala con fines biológicos y médicos.

La nanobiotecnología es un campo multidisciplinar en el que actualmente participan investigadores de las ramas convencionales y avanzadas de la ingeniería y las ciencias naturales. Los recientes avances en nanobiotecnología han repercutido en diversos sectores socioeconómicos, como la medicina, la agricultura, la alimentación, el textil y otras industrias. Aunque la integración de los nanomateriales con la biología ha llevado al desarrollo de dispositivos de diagnóstico, agentes de contraste, herramientas analíticas, terapias y vehículos de administración de fármacos, la investigación en bionanotecnología está aún en pañales. Aún no se ha aprovechado todo el potencial de los avances en este campo. Este libro analiza diversos materiales de nanoingeniería o nanotransportadores que se utilizan en distintas situaciones. Presenta 8 capítulos que abarcan la aplicación de nanomateriales en la remediación ambiental, los nanofertilizantes, los nanobióticos contra la resistencia antimicrobiana, los nanobiosensores en la detección de patógenos y las evaluaciones de no toxicidad. Cada capítulo está estructurado en secciones de fácil lectura que explican conceptos fundamentales y aplicados de los nanomateriales.

Por ejemplo,

Administración de fármacos: Las nanopartículas pueden utilizarse como portadores para administrar fármacos a células o tejidos específicos del organismo. Por ejemplo, los liposomas, que son vesículas a nanoescala compuestas de lípidos, pueden cargarse con fármacos y dirigirse a las células cancerosas, lo que permite una administración más eficaz y selectiva de la quimioterapia.

Biosensores: Las nanopartículas pueden utilizarse para crear biosensores de alta sensibilidad para la detección de biomoléculas como proteínas, ácidos nucleicos y patógenos. Por ejemplo, las nanopartículas de oro pueden funcionalizarse con anticuerpos específicos para detectar la presencia de marcadores de enfermedades en la sangre.

Formación de imágenes: Las nanopartículas pueden utilizarse como agentes de contraste para la obtención de imágenes médicas, lo que permite visualizar tejidos o células específicos. Por ejemplo, las nanopartículas de óxido de hierro pueden utilizarse como agentes de contraste para la resonancia magnética (RM).

Los lectores obtendrán una visión actual de la aplicación biotecnológica de los nanomateriales y nanopartículas modernos. El libro está pensado para que sirva de referencia a estudiantes e investigadores en cursos de agricultura, biotecnología e ingeniería biomédica. Para más información, pulse aquí para descargar el libro: http://bit.ly/419kPfG

Abril 14/2023 (EurekAlert!) – Tomado de la Selección de Medicine and Health en español. Copyright 2023 by the American Association for the Advancement of Science (AAAS).

El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) es un virus que ataca el sistema inmunitario del organismo. Si no se trata, puede provocar el síndrome de deficiencia autoinmune (SIDA). Como ocurre con otros virus, cuando una sustancia extraña entra en nuestro cuerpo, el sistema inmunitario la reconoce como «no propia» y lanza una respuesta inmunitaria, que consiste en que varias células, tejidos y órganos trabajan juntos para identificar, atacar y eliminar esa sustancia extraña. En el caso del virus del VIH, primero ingresa al cuerpo a través de las células dendríticas, las células inmunitarias que están en contacto con el ambiente externo, patrullando nuestro cuerpo en busca de patógenos y protegiéndonos de infecciones.

La captura y transmisión del virus

Las células dendríticas son aquellas encargadas de procesar proteínas, moléculas o partículas extrañas y presentarlas a las células T del sistema inmunitario, actuando como mensajeros e iniciando la respuesta inmunitaria.

Un elemento clave que ayuda a que las células dendríticas reconozcan y se unan al virus es un grupo de proteínas de membrana encargadas de distinguir entre lo propio y lo ajeno. Una de esas proteínas, denominada Siglec-1, desempeña un papel clave en las primeras etapas de la infección por VIH, específicamente en la captura y transmisión del virus.

Cuando el VIH entra en el organismo lo primero que encuentra son las superficies mucosas, y allí se une a diversas moléculas. A continuación, las células dendríticas que expresan Siglec-1 pueden capturar y transmitir el virus a otras células, iniciando una respuesta inmunitaria. Pero en este trayecto, las partículas de VIH también pueden utilizar a las células dendríticas como vehículos para infectar a las células T auxiliares, también conocidas como células CD4+, propagando aún más la infección en un proceso conocido como trans-infección. Esto significa que, aunque puede ayudar a iniciar la respuesta inmunitaria, también puede facilitar la infección.

Aunque estudios previos, incluyendo aquellos de IrsiCaixa, ya habían identificado previamente a Siglec-1 como el principal receptor que se une a las partículas del VIH en las células dendríticas activas, aún se desconocen los mecanismos concretos de cómo esto ocurre. Entender el papel de Siglec-1 en la respuesta inmunitaria al VIH es fundamental para desarrollar tratamientos y terapias eficaces para las personas que viven con el VIH/SIDA.

Estudiando la formación de nanoclusters y compartimentos

Un equipo de investigadores describe en un nuevo artículo los mecanismos que subyacen a la captura de los virus del VIH en las células dendríticas, y el papel que desempeña Siglec-1 en la captura y el tráfico de estas partículas virales. El estudio, publicado en la revista eLife, ha sido desarrollado por los investigadores del ICFO Enric Gutiérrez, Nicolás Mateos, Kyra Borgman y Fèlix Campelo, liderados por la Prof. ICREA María García-Parajo, en colaboración con Susana Benet del Hospital Germans Trias i Pujol y de su Instituto de Investigación (IGTP), Itziar Ekizia, Núria Izquierdo-Useros y Javier Martínez-Picado de IrsiCaixa, Jon Nieto-Garai y Maier Lorizate de la Universidad del País Vasco (UPV) (UPV) y Carlo Manzo de la Universidad de Vic (UVic).

Mediante el uso de técnicas avanzadas como la microscopía de superresolución y el rastreo de partículas individuales, el equipo estudió la organización espacial de Siglec-1 en las membranas de las células dendríticas y su rol en las primeras fases de la infección. Curiosamente, han visto que cuando las células dendríticas se activan, se forman unos nanoclusters de Siglec-1, un agregado de estas moléculas, que son decisivos para potenciar la captura de partículas similares al VIH. Y lo que es más importante, la unión del virus a través de estos nanoclusters de Siglec-1 desencadena una transformación, masiva y global, del citoesqueleto de actina de las células dendríticas, que conduce a la formación de un único compartimento en forma de saco que acumula los virus. Ya se sabía previamente que estos compartimentos víricos están relacionados con la propagación e infección de las células T por el virus que conduce al sida, pero el mecanismo que causaba su formación era un misterio hasta ahora.

Además, los investigadores han descubierto que la organización y movilidad de estos nanoclusters están reguladas por la polimerización de actina, un proceso celular clave que tiene un papel destacado en varias funciones biológicas. También han visto que tanto la formación de estos nanoclusters como el confinamiento de los virus se producen en unas regiones específicas de la membrana celular caracterizadas por la actividad de RhoA, una proteína que también participa en la polimerización de la actina.

El potencial de la microscopía de superresolución

Las técnicas de microscopía de superresolución y de rastreo de una sola partícula han permitido a los investigadores comprender mejor los mecanismos que regulan la interacción entre los virus y las células, especialmente la distribución y función de los receptores. «Ver para creer», señala la profesora ICREA en ICFO María García-Parajo, «La mayoría de los virus son muy pequeños, con tamaños en torno a los 100 nm, y por tanto no se pueden resolver mediante microscopía óptica estándar. Aún más pequeños son los receptores a los que se unen en la membrana celular. Por ello, el uso de microscopía de superresolución y de métodos de obtención de imágenes de moléculas individuales son cruciales para visualizar directamente cómo los virus son captados por las células, y permiten a los investigadores seguir su destino hasta la infección final de las células inmunitarias».

Tal y como explica Javier Martínez-Picado, investigador en IrsiCaixa, “En 2012 IrsiCaixa descubrió que Siglec-1 era una proteína clave que funciona como receptor de unión del VIH en la superficie de determinadas células inmunitarias, facilitando la diseminación del virus en el organismo. Sin embargo, la manera en que Siglec-1 captura el virus en estas células específicas sigue siendo un misterio. Los resultados actuales nos ayudan a dibujar una imagen más precisa de la captura del VIH por parte de estas células y a desarrollar nuevas herramientas para bloquear este mecanismo”.

Aunque el papel exacto de Siglec-1 en el contexto de la infección por VIH-1 sigue siendo un área de investigación activa, y se requieren más estudios para evaluar completamente las interacciones complejas y su potencial como objetivo terapéutico, estos hallazgos ofrecen información valiosa sobre las interacciones complejas entre el virus y el sistema inmunitario.

(Fuente Revista eLife)

Abril 13/2023 (EurekAlert!) – Tomado de la Selección de Medicine and Health en español. Copyright 2023 by the American Association for the Advancement of Science (AAAS).

Ya sea al mover los dedos de los pies o al levantar las bolsas de supermercado, los músculos del cuerpo se expanden y contraen con suavidad. Algunos polímeros pueden hacer lo mismo —actuar como músculos artificiales— pero solo cuando se estimulan con voltajes peligrosamente altos. Ahora, investigadores de ACS Applied Materials & Interfaces informan de una serie de películas finas y elásticas que responden a cargas eléctricas mucho más bajas. Estos materiales representan un paso hacia músculos artificiales que algún día podrían funcionar de forma segura en dispositivos médicos.

Los músculos artificiales podrían convertirse en componentes clave de implantes robóticos blandos móviles y órganos artificiales funcionales. Los elastómeros electroactivos, como los polímeros bottlebrush, son materiales interesantes para este fin porque son blandos al principio, pero se endurecen al estirarlos. Además, pueden cambiar de forma cuando se cargan eléctricamente. Sin embargo, las películas de polímero bottlebrush disponibles actualmente solo se mueven a tensiones superiores a 4000 V, lo que supera el máximo de 50 V que la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de EE.UU. considera seguro. Reducir el espesor de estas películas a menos de 100 µm podría disminuir las tensiones que se requieren, pero esto aún no se ha hecho con éxito en el caso de los polímeros bottlebrush. Por eso, Dorina Opris y sus colegas querían encontrar una forma sencilla de producir películas más finas.

Los investigadores sintetizaron un conjunto de polímeros bottlebrush haciendo reaccionar macromonómeros de polidimetilsiloxano injertados con norborneno y reticulando los productos mediante luz ultravioleta. Un material de 60 µm de grosor fue el más electroactivo, con una expansión superior a la de los elastómeros anteriores y una tensión de funcionamiento de 1000 V. Y un actuador circular fabricado con ese material se expandió y contrajo más de 10 000 veces antes de degradarse. En otra serie de experimentos, los investigadores introdujeron cadenas laterales polares en los polímeros y produjeron materiales que respondían a tensiones tan bajas como 800 V. Sin embargo, no se expandían tanto como la película más electroactiva del equipo. A partir de los resultados, los investigadores afirman que, con algunos retoques, el material podría utilizarse algún día para desarrollar implantes duraderos y otros dispositivos médicos que funcionen a voltajes más seguros.

Los autores agradecen la financiación del Consejo Europeo de Investigación en el marco del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea, la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia, los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales y el Consejo de Becas de China.

American Chemical Society (ACS, por sus siglas en inglés) es una organización sin ánimo de lucro creada por el Congreso de los Estados Unidos. La misión de ACS es promover la química en general y a sus profesionales en beneficio tanto de nuestro planeta como de todos sus habitantes. La Sociedad es líder mundial en la promoción de la excelencia para la enseñanza de las ciencias, y el acceso a la información y la investigación relacionadas con la química a través de sus múltiples soluciones de investigación, publicaciones revisadas por expertos, conferencias científicas, libros electrónicos y el periódico semanal de noticias Chemical & Engineering News. Las revistas de ACS se encuentran entre las más citadas, fiables y leídas de la literatura científica; sin embargo, la propia ACS no realiza ninguna investigación química. Como líder en soluciones de información científica, su división de CAS colabora con innovadores de todo el mundo para acelerar los avances mediante la organización, la conexión y el análisis del conocimiento científico mundial. Las oficinas principales de ACS están en Washington D. C. y en Columbus, Ohio.

(American Chemical Society)

Abril 12/2023 (EurekAlert!) – Tomado de la Selección de Medicine and Health en español. Copyright 2023 by the American Association for the Advancement of Science (AAAS).

• A medida que ha aumentado la esperanza de vida humana, también lo ha hecho el número de personas que viven 100 años o más.
• Los investigadores han descubierto que los centenarios tienen una composición y una actividad celular inmunitaria únicas, lo que les confiere un sistema inmunitario que les ayuda a vivir más tiempo.
• Los científicos creen que estos hallazgos pueden servir para desarrollar terapias contra el envejecimiento saludable.

La esperanza de vida de los seres humanos en nuestro planeta se ha más que duplicado desde 1900. La esperanza de vida mundial ha pasado de 31 años en 1900 a 73,2 años en 2023, y se espera que siga aumentando hasta los 77,1 años en 2050.

También aumenta el número de personas que alcanzan los 100 años o más. Conocidos como centenarios, los investigadores estiman que había alrededor de 450.000 centenarios en todo el mundo en 2015, y se prevé que ese número aumente a 3,7 millones en 2050.

Investigaciones anteriores a principios de la década de 2000 estimaban que, a escala mundial, el número de personas que vivirían 100 años o más se quintuplicaría con creces entre 2005 y 2030.

Algo que aún se desconoce es qué permite a algunas personas vivir hasta los 100 años, mientras que otras no.

Dirigido por investigadores del Centro Médico Tufts y de la Facultad de Medicina de la Universidad de Boston, un nuevo estudio ayuda a responder a esta pregunta al descubrir que los centenarios poseen una composición y una actividad celular inmunitaria únicas, lo que les confiere un sistema inmunitario altamente funcional y les permite vivir más tiempo.

Los científicos creen que estos hallazgos podrían servir para desarrollar terapias contra el envejecimiento saludable. El estudio se ha publicado recientemente en la revista Lancet eBioMedicineFuente fidedigna.

¿Qué le ocurre a nuestro sistema inmunitario a medida que envejecemos?

A medida que envejecemos, todas las partes del cuerpo experimentan cambios, incluido el sistema inmunitario.

Según el Dr. Scott Kaiser, geriatra y director de Salud Cognitiva Geriátrica del Pacific Neuroscience Institute de Santa Mónica (California), hay dos conceptos principales en lo que se refiere a cómo cambia el sistema inmunitario a medida que envejecemos.

«Uno es la inmunosenescencia, que es el proceso de disfunción inmunitaria relacionado con la edad», explicó a Medical News Today.

«Así que los cambios en la composición y la función de nuestro sistema inmunológico con el tiempo pueden conducir a una mala función inmune en las personas mayores. Y eso está estrechamente relacionado con la vulnerabilidad de las personas a las infecciones, enfermedades autoinmunes, e incluso varios tipos de cáncer», dijo.

«Y luego está el tema del inflammaging (inflamatorio), que es un término que se ha utilizado para describir el aumento de la inflamación relacionada con la edad debido a los altos niveles de marcadores proinflamatorios en la sangre y en diferentes tejidos del cuerpo. Se trata de un importante factor de riesgo para todo tipo de enfermedades, incluidos los procesos neurodegenerativos como la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo», continuó el Dr. Kaiser.

«Así que hay mucho que estudiar en cuanto a la función inmunitaria a lo largo del tiempo y cómo los cambios de nuestro sistema inmunitario con la edad pueden hacernos más vulnerables o protegernos», añadió.

Examinar una inmunidad de “élite”

Según la Dra. Tanya Karagiannis, bioinformática sénior del Centro de Métodos Cuantitativos y Ciencia de Datos del Instituto de Investigación Clínica y Estudios de Política Sanitaria del Centro Médico Tufts y autora principal de este estudio, ella y su equipo decidieron estudiar el sistema inmunitario de los centenarios porque con la edad se producen cambios en nuestro sistema inmunitario, incluso en su función y composición celular, y estos cambios pueden provocar enfermedades relacionadas con el envejecimiento.

«Muchos centenarios experimentan retrasos en la aparición de enfermedades relacionadas con el envejecimiento, lo que sugiere la presencia de una inmunidad de élite que sigue siendo altamente funcional incluso en la vejez extrema», declaró a Medical News Today.

Para este estudio, los investigadores realizaron secuenciación unicelular en una categoría de células inmunitarias denominadas células mononucleares de sangre periférica (PBMC) a partir de muestras de sangre tomadas de siete centenarios inscritos en el New England Centenarian Study.

«Utilizamos datos unicelulares y aplicamos nuevos métodos computacionales para analizar las células inmunitarias que circulan por el sistema inmunitario a lo largo de la vida humana. Observamos las diferencias en la presencia de tipos específicos de células inmunitarias en edades más tempranas y en la vejez extrema, y descubrimos cambios específicos de los tipos celulares en el envejecimiento y la vejez extrema», explicó el Dr. Karagiannis.

«También tomamos los mismos tipos celulares y exploramos las diferencias en la expresión génica a través de las edades para descubrir diferentes patrones de expresión génica de la longevidad extrema que cambian con la edad, pero que también son exclusivos de la vejez extrema», añadió.

Tipos celulares únicos en centenarios

Tras el análisis, los investigadores confirmaron las observaciones realizadas en estudios anteriores sobre el envejecimiento, que identificaban cambios transcripcionales y de composición específicos de cada tipo celular que sólo se daban en los centenarios y que reflejaban una respuesta inmunitaria normal.

También descubrieron que los centenarios tenían firmas de tipo celular específicas de una longevidad excepcional, tanto en genes con cambios relacionados con la edad como en genes expresados de forma única en centenarios.

«No nos sorprendió tanto encontrar genes que cambian con la edad en los centenarios, ya que se trata de una población que envejece. Lo que nos sorprendió fueron los distintos patrones de envejecimiento que identificamos, incluidos genes específicos del envejecimiento en los que los niveles de expresión cambiaban con la edad, pero no en la longevidad extrema en diversas poblaciones celulares», afirmó el Dr. Karagiannis.

«Nuestros hallazgos pueden sentar las bases para explorar posibles impulsores de la vejez extrema que podrían conducir al descubrimiento de terapias para un envejecimiento saludable. Nos gustaría explorar los cambios longitudinales en las células inmunitarias de los centenarios y los individuos más jóvenes para ayudar a definir mejor los impulsores protectores de la longevidad extrema que proporcionan los resultados beneficiosos para la salud observados en estos individuos», continuó.

Nuevas terapias para enfermedades relacionadas con el envejecimiento

Después de revisar este estudio, el Dr. Kaiser dijo a Medical News Today que encontró este estudio interesante, ya que en realidad miró a las personas que han envejecido muy bien, que han desafiado la edad, por así decirlo, y luego miró lo que está pasando en ellos para ver si podemos aprender algo.

«Las posibles lecciones están en lo que nos hace más resistentes», explicó.

«Observar a estas personas que han tenido una longevidad extrema, viviendo hasta los 100 años e incluso más, y averiguar cuál es la naturaleza, cuál es la característica de su sistema inmunitario para que podamos entender mejor lo que podría estar pasando, y luego averiguar cómo eso podría traducirse en terapias potenciales para otras personas, para que más gente pueda disfrutar de eso».

    – Dr. Kaiser

MNT también habló conKathleen Cameron, directora sénior del Centro para el Envejecimiento Saludable del Consejo Nacional sobre el Envejecimiento, acerca de este estudio. Ella dijo que la comprensión de los cambios inmunológicos que vienen con el envejecimiento es importante para ayudar a las personas a vivir más tiempo. Y mucha gente quiere vivir más si también puede estar sana.

«Si podemos determinar qué es lo que crea esta resistencia inmunológica en las personas que viven más de 100 años, eso puede conducir a tratamientos que ayuden a las personas a vivir más tiempo. O, si hay ciertos comportamientos saludables que conducen a esta resistencia, eso también nos ayudaría», continuó Cameron.

Sin embargo, dijo que se trata de una investigación muy preliminar, ya que este estudio fue pequeño, y debería conducir a otros estudios para ayudar a los profesionales de la salud a comprender mejor esta resistencia inmunológica.

«Se necesita más investigación para comprender el efecto que tienen estos patrones inmunitarios en la longevidad. ¿Hay algo en la historia familiar de los centenarios u otras cosas que hayan sucedido en su vida, la exposición a ciertas cosas que podrían haber cambiado su sistema inmunológico? No lo sabemos gracias a este estudio. Saber más sobre esto podría conducir a nuevas terapias o nuevas formas de mejorar el sistema inmunitario.»

– Kathleen Cameron

Abril 11/2023 (Medical News Today) – Tomado de la Selección de Feature Stories. Copyright 2023 Healthline Media UK Ltd, Brighton, UK. Traducido al español por DeepL Traductor. Copyright 2023 DeepL.