Un nuevo estudio ha descubierto que la trayectoria evolutiva de un genoma puede estar influenciada por su historia evolutiva, en lugar de determinada por numerosos factores y casualidades. La investigación, que desafía la vieja creencia sobre la imprevisibilidad de la evolución, podría permitir a los científicos explorar qué genes podrían ser útiles para abordar problemas del mundo real como la resistencia a los antibióticos, las enfermedades y el cambio climático.

El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, fue dirigido por el profesor James McInerney y el Dr. Alan Beavan de la Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad de Nottingham, y la Dra. María Rosa Domingo-Sananes de la Universidad de Nottingham Trent.

‘Las implicaciones de esta investigación son nada menos que revolucionarias’, afirmó el profesor McInerney, autor principal del estudio. ‘Al demostrar que la evolución no es tan aleatoria como alguna vez pensábamos, hemos abierto la puerta a una variedad de posibilidades en biología sintética, medicina y ciencia ambiental’.

El equipo llevó a cabo un análisis del pangenoma (el conjunto completo de genes dentro de una especie determinada) para responder a la pregunta crítica de si la evolución es predecible o si las trayectorias evolutivas de los genomas dependen de su historia y, por lo tanto, no son predecibles en la actualidad. Utilizando un enfoque de aprendizaje automático conocido como Random Forest, junto con un conjunto de datos de 2 500 genomas completos de una sola especie bacteriana, el equipo llevó a cabo varios cientos de miles de horas de procesamiento informático para abordar la cuestión.

Después de introducir los datos en su computadora de alto rendimiento, el equipo primero creó ‘familias de genes’ a partir de cada uno de los genes de cada genoma. ‘De esta manera, podríamos comparar genomas similares’, dijo la doctora Domingo-Sananes. Una vez identificadas las familias, el equipo analizó el patrón de cómo estas familias estaban presentes en algunos genomas y ausentes en otros. ‘Descubrimos que algunas familias de genes nunca aparecían en un genoma cuando otra familia de genes en particular ya estaba allí, y en otras ocasiones, algunos genes dependían en gran medida de la presencia de una familia de genes diferente’, agregó.

En efecto, los investigadores descubrieron un ecosistema invisible donde los genes pueden cooperar o entrar en conflicto entre sí. ‘Estas interacciones entre genes hacen que algunos aspectos de la evolución sean algo predecibles y, además, ahora tenemos una herramienta que nos permite hacer esas predicciones’, añadió Domingo-Sananes. El Dr. Beavan dijo: ‘A partir de este trabajo, podemos comenzar a explorar qué genes ‘apoyan’ un gen de resistencia a los antibióticos, por ejemplo.

Por lo tanto, si estamos tratando de eliminar la resistencia a los antibióticos, podemos atacar no sólo el gen focal, sino también puede apuntar a sus genes de apoyo. ‘Podemos utilizar este enfoque para sintetizar nuevos tipos de construcciones genéticas que podrían usarse para desarrollar nuevos medicamentos o vacunas. Saber lo que sabemos ahora ha abierto la puerta a una gran cantidad de otros descubrimientos’. Las implicaciones de la investigación son de gran alcance y podrían conducir a:

– Diseño novedoso del genoma: permite a los científicos diseñar genomas sintéticos y proporciona una hoja de ruta para la manipulación predecible del material genético.

– Combatir la resistencia a los antibióticos: comprender las dependencias entre genes puede ayudar a identificar el ‘elemento de apoyo’ de genes que hacen posible la resistencia a los antibióticos, allanando el camino para tratamientos específicos.

– Mitigación del cambio climático: los conocimientos del estudio podrían informar el diseño de microorganismos diseñados para capturar carbono o degradar contaminantes, contribuyendo así a los esfuerzos para combatir el cambio climático.

– Aplicaciones médicas: la previsibilidad de las interacciones genéticas podría revolucionar la medicina personalizada al proporcionar nuevas métricas para el riesgo de enfermedades y la eficacia del tratamiento.

Ver más información:  Beavan A, Domingo-Sananes MR, McInerney JO. Contingency, repeatability, and predictability in the evolution of a prokaryotic pangenome. PNAS[Internet].2023[citado 6 ene 2024]; 121 (1): e2304934120. https://doi.org/10.1073/pnas.2304934120

8 enero 2024|Fuente: Europa Press| Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina.

Investigadores de la compañía Roche han desarrollado un nuevo antibiótico, la zosurabalpina, para tratar la bacteria multirresistente ‘Acinetobacter baumannii’, lo que no solo ofrece esperanzas a los pacientes, sino que también puede constituir un importante avance científico. Se trata de una de las bacterias que encabezan las listas de patógenos prioritarios de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y de amenazas urgentes de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de Estados Unidos y que a menudo también están presentes en el entorno hospitalario.

Allí pueden causar infecciones graves con una elevada tasa de mortalidad, sobre todo en pacientes vulnerables en cuidados intensivos. En una investigación descrita en la revista ‘Nature‘, los científicos de Roche y sus colaboradores Dan Kahne, catedrático Higgins de Química y Biología Química de la Facultad de Artes y Ciencias de Harvard (Estados Unidos), y Andrew Kruse, catedrático de Química Biológica y Farmacología Molecular de la Facultad de Medicina de Harvard, describen la nueva molécula, y cómo actúa para detener en seco a ‘Acinetobacter baumannii’. El mecanismo de acción de esta clase de moléculas implica el bloqueo del transporte del lipopolisacárido bacteriano desde la membrana interna hasta su destino en la membrana externa, motivo de la resistencia a los antibióticos de siempre. Así, el fármaco trata eficazmente tanto ‘in vitro’ como en modelos de infección en ratones, superando los mecanismos de resistencia a los antibióticos existentes.

A diferencia de muchos antibióticos tradicionales, conocidos como antibióticos de amplio espectro, que pueden matar muchos tipos diferentes de bacterias –incluidas bacterias importantes y deseables que nos ayudan a las personas a mantenerse sanas en lugar de enfermas–, el nuevo antibiótico potencial es específico para dicha bacteria. En un modo de acción sin precedentes, impide que la bacteria construya adecuadamente su membrana protectora. Y lo que es más importante, la nueva molécula ayudará a descubrir nuevos conocimientos biológicos sobre la construcción de las membranas bacterianas.

Sin embargo, el objetivo final es desarrollar un posible nuevo medicamento que mate eficazmente lo que antes era una bacteria poco común y ahora es uno de los mayores retos de las enfermedades infecciosas para la salud pública. ‘La resistencia a los antimicrobianos es lo que se denomina una ‘pandemia silenciosa’ y, en los próximos 30 años, se prevé que se cobre más vidas que las que hoy se cobra el cáncer’, ha señalado el jefe de Enfermedades Infecciosas de Roche Pharma Research and Early Development (pRED), Michael Lobritz.

Los antibióticos eficaces son la base de la medicina moderna y son necesarios para procedimientos rutinarios como la cirugía o la terapia inmunosupresora. Sin embargo, con el tiempo, las bacterias evolucionan para evitar ser eliminadas por los antibióticos, desarrollando resistencia a uno o más fármacos y haciendo así ineficaces estos medicamentos.

A pesar de la necesidad de antibióticos y del aumento de la farmacorresistencia, desde 1968 no se ha comercializado ningún nuevo tipo de antibiótico eficaz contra una clase de patógenos conocidos como bacterias gramnegativas. ‘El desarrollo de estos nuevos medicamentos potenciales es un viaje científico intenso, que empieza con la identificación de moléculas eficaces, sigue con el intento de comprender su estructura y su funcionamiento y, por último, realiza los ajustes de seguridad necesarios para reducir la toxicidad de la molécula para los pacientes’, concluyen desde Roche, en un comunicado. Hasta ahora, los científicos de Roche han dedicado nueve años a desarrollar posibles nuevas moléculas antibióticas distintas de las desarrolladas hasta ahora.

Ver más información:  Pahil KS, Gilman MSA, Baidin V, Clairfeuille T, Mattei P, Bieniossek C, et al. A new antibiotic traps lipopolysaccharide in its intermembrane transporter. Nature[Internet]. 2024[citado 6 ene 2024]. https://doi.org/10.1038/s41586-023-06799-7

8 enero 2024|Fuente: Europa Press| Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina.

Un análisis realizado en el marco de una revisión de estudios lista recientes descubrimientos sobre esta enfermedad dermatológica inflamatoria crónica que afecta a alrededor de un 10 % de los adultos y hasta a un 25 % de los niños.

La dermatitis atópica (DA) es una enfermedad inflamatoria crónica de la piel que lleva al surgimiento de lesiones y picazón en personas con predisposición genética. La manifestación de los síntomas depende de las interacciones entre el sistema inmunitario, factores ambientales y la microbiota intestinal. Pese a que aún faltan detalles necesarios para dilucidar totalmente este rompecabezas, en estudios recientes se han identificado piezas relevantes: las alteraciones en la composición de la microbiota pueden hacer su aporte a la gravedad del cuadro (y factores ambientales tales como los alérgenos y la polución atmosférica empeoran el problema), ciertas variaciones genéticas están asociadas a la susceptibilidad al problema, y la dieta y el trasplante fecal constituyen estrategias de tratamiento prometedoras.

La comprensión de cómo se correlacionan estos factores es fundamental para entender mejor la enfermedad y abrirle espacio a posibles abordajes terapéuticos, según se consigna en un artículo de revisión publicado en el International Journal of Molecular Sciences por investigadores de la Universidad de São Paulo (USP) y de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp), en Brasil.

También conocida como eccema atópico, la dermatitis atópica afecta a entre un 7 % y un 10 % de los adultos y hasta a un 25 % de los niños más pequeños –aún no existe en consenso al respecto de qué género se ve más afectado– y se ha venido registrando un aumento considerable de casos en el siglo XXI. Los científicos atribuyen este cambio a una serie de factores tales como la genética, la autoinmunidad, el compromiso de la integridad de la barrera cutánea, infecciones virales y alteraciones en la composición de la microbiota intestinal, de los hábitos alimentarios y en el estilo de vida.

Otra hipótesis que se ha planteado para explicar el aumento de casos de DA en los países desarrollados ha sido la falta de exposición a bacterias beneficiosas, lo que afecta la maduración inmunológica (el proceso mediante el cual el sistema inmunitario desarrolla una respuesta tras el primer contacto con microorganismos).

La importancia del microbiota intestinal

En la referida revisión de estudios, que cuenta con el apoyo de la FAPESP, los investigadores muestran que la microbiota intestinal se ubica en el centro de las investigaciones más recientes. “Aparte de ser responsable del 70 % de la regularización de nuestro sistema inmunológico, del mantenimiento de la integridad de la barrera dérmica y de la estructura del tracto gastrointestinal, al controlar la absorción de nutrientes y el equilibrio de energía, está conectada directamente con la piel”, explica Sabri Saeed Sanabani, investigador del Instituto de Medicina Tropical de la USP (IMT-USP) y coordinador del trabajo. “Es el llamado eje intestino-piel.”

Este trabajo reúne evidencias recientes de que la composición alterada de la microbiota intestinal puede contribuir en la patogénesis de la dermatitis atópica. En los pacientes con DA se registran  aumento de Clostridium difficile, Escherichia coli y S. aureus y una disminución de la cantidad de bacterias productoras de ácidos grasos de cadena corta, tales como Bifidobacterium, Bacteroidetes y Bacteroides; todo esto en comparación con personas no afectadas por la inflamación en la piel. Se sabe que la merma en los niveles de ácidos grasos de cadena curta puede derivar en una inflamación intestinal en personas sanas.

En lo que concierne a los genes, los estudios más actuales sobre el tema comprenden una asociación genómica completa (de las siglas en inglés GWAS, es decir, una análisis para traducir características de un fenotipo en un genotipo) y ya se han identificado diversos marcadores relacionados con la susceptibilidad y la progresión de la enfermedad, incluso mutaciones en el gen de la filagrina (la proteína que se conecta a las fibras de queratina en las células epiteliales), que constituyen el factor de riesgo mejor determinado para la dermatitis atópica. No obstante, aún no se sabe si las alteraciones en la microbiota están determinadas genéticamente.

Si bien los factores ambientales asociados siguen siendo en gran medida desconocidos, es sabido que los alérgenos, agentes irritantes, la contaminación del aire y la exposición microbiana contribuyen a la disfunción de la barrera cutánea y la disbiosis microbiana.

En la revisión se analizaron también abordajes terapéuticos con evidencia científica para la dermatitis atópica. Las alteraciones epigenéticas han venido siendo exploradas como potenciales blancos terapéuticos, y existen estudios que muestran que las alteraciones en la diversidad microbiana intestinal pueden modularse a través de la dieta, con prebióticos y probióticos y mediante el trasplante de microbiota fecal. “Como toda revisión de estudios, nuestra idea consistió en organizar los trabajos científicos disponibles y verificar lagunas de conocimiento que entren en la mira de investigaciones futuras”, remarca Saeed Sanabani.

Ver más información:  Pessôa R, Clissa PB, Sanabani SS. The Interaction between the Host Genome, Epigenome, and the Gut–Skin Axis Microbiome in Atopic Dermatitis. Int J Mol Sci[Internet].2023[citado 5 ene 2024]; 24: 14322. https://doi.org/10.3390/ijms241814322

6 enero 2023| Fuente: Dicyt.com| Tomado de Noticias

Los científicos creen que la orientación sexual está influida por una combinación de factores genéticos y ambientales.

Por primera vez científicos identificaron variaciones genéticas asociadas con el comportamiento bisexual humano, y descubrieron que esas variaciones están vinculadas a la toma de riesgos y a una mayor descendencia cuando los portadores son hombres heterosexuales.

El estudio fue publicado el miércoles en Science Advances. Jianzhi «George» Zhang, profesor de la universidad de Michigan y autor principal de la nueva investigación dijo que el estudio ayuda a responder la vieja incógnita evolutiva de por qué la selección natural no eliminó la genética que sustenta la atracción por el mismo sexo.

La investigación estuvo basada en los datos de más de 450 000 personas de ascendencia europea que se inscribieron al Biobanco de Reino Unido, un proyecto genómico de largo plazo que ha demostrado ser de gran ayuda para la investigación en salud.

Parte de la base de otros estudios recientes, como un artículo publicado en 2019 en Science, según el cual las variantes genéticas influían en cierta medida en el comportamiento homosexual, aunque los factores ambientales eran más importantes.

Firmas genéticas distintas

«Nos dimos cuenta de que, en el pasado, la gente metía en el mismo saco todos los comportamientos homosexuales… pero en realidad hay un espectro», indicó Zhang.

Al combinar los datos genéticos de los participantes con sus respuestas en los cuestionarios, los autores concluyeron que las firmas genéticas asociadas a la homosexualidad y a la bisexualidad eran en realidad diferentes.

El estudio determinó que los marcadores genéticos asociados a la bisexualidad también están ligados a una mayor afinidad al riesgo en los portadores hombres, lo que probablemente favorezca más relaciones sexuales sin protección, ya que ese mismo marcador genético está asociado a un mayor número de hijos.

Los resultados «sugieren» que estos marcadores genéticos «son probablemente ventajosos para la reproducción, lo que puede explicar su persistencia en el pasado y predecir su prevalencia futura», escribieron los autores.

Ver más información: Siliang Song, Jianzhi Zhang. Genetic variants underlying human bisexual behavior are reproductively advantageous. Sci Adv[Internet].2024[citado 5 ene 2024]. DOI:10.1126/sciadv.adj6958

6 enero 2024| Fuente: DW.com| tomado de | Ciencia

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Es difícil vaticinar qué puede deparar la ciencia biomédica a lo largo de todo un año. Las sorpresas están garantizadas, si bien algunas áreas de investigación iniciadas en años previos seguramente estarán presentes: de la inteligencia artificial a la edición génica. Read more

Los investigadores y colaboradores de Mayo Clinic han identificado una proteína expresada en células inmunitarias que podría desempeñar un rol clave en el desarrollo de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), también conocida como enfermedad de Lou Gehrig. El equipo también descubrió que un tratamiento inmunomodulatorio que bloquea la proteína era capaz de restaurar la función motriz en modelos preclínicos. Los hallazgos indican que la proteína, conocida como integrina α5 (pronunciado integrina alfa 5), es un posible blanco terapéutico para la ELA. Read more