Una proteína que ayuda a los murciélagos a sobrevivir a enfermedades víricas podría servir de lección para desarrollar nuevos tratamientos antiinflamatorios.

Estudiando la inusual capacidad de los murciélagos para albergar virus sin sufrir enfermedades graves, científicos de la Facultad de Medicina Duke-NUS han descubierto una proteína que podría abrir nuevas estrategias para combatir enfermedades inflamatorias en humanos.

«Los murciélagos han sido objeto de gran atención como posibles reservorios del virus SARS-CoV-2 responsable de la pandemia de COVID-19″, afirma el profesor Wang Lin-Fa, del Programa de Enfermedades Infecciosas Emergentes (EID) de Duke-NUS, autor principal del estudio publicado en la revista Cell. «Pero esta capacidad única de albergar y a la vez sobrevivir a infecciones víricas también podría tener un impacto muy positivo en la salud humana si logramos entender y explotar cómo lo consiguen».

La investigación se centra en los complejos multiproteicos llamados inflamasomas, responsables de la inflamación hiperactiva que causa síntomas graves en muchas enfermedades. Los inflamasomas también están implicados en el declive funcional del envejecimiento.

El equipo Duke-NUS descubrió que una proteína murciélago llamada ASC2 tiene una poderosa capacidad para inhibir los inflamasomas, limitando así la inflamación.

«Esto sugiere que la actividad de alto nivel de ASC2 es un mecanismo clave por el que los murciélagos mantienen la inflamación bajo control, con implicaciones para su larga vida y su condición única como reservorio de virus», explicó la Dra. Matae Ahn, primera autora y coautora del estudio, que es investigadora adjunta del Programa EID y del Programa Clínico Académico de Medicina SingHealth Duke-NUS. El Dr. Ahn también es clínico a tiempo completo en el Programa de Residencia de Postgrado Año Uno (PGY1) de SingHealth después de graduarse en Duke-NUS en 2022.

Vivian Chen, coautora del estudio y candidata al doctorado en Duke-NUS, destacó que el equipo había podido demostrar el potencial de explotación de la proteína del murciélago en humanos al demostrar que también podía ser eficaz en ratones*. Explicó: «La expresión de la proteína murciélago en ratones modificados genéticamente amortiguó la inflamación y redujo la gravedad de las enfermedades provocadas por diversos desencadenantes, incluidos los virus».

El examen detallado de la proteína ASC2 identificó cuatro aminoácidos en la molécula que eran clave para que la proteína de murciélago fuera más eficaz para amortiguar la inflamación que su correspondiente proteína humana. Esto aporta información valiosa para el desarrollo de fármacos que puedan imitar el efecto antiinflamatorio de la proteína del murciélago.

El siguiente paso del equipo es investigar el potencial de sus hallazgos para el tratamiento humano. El profesor Wang afirmó: «Hemos solicitado patentes basadas en este trabajo y estamos explorando asociaciones comerciales para el descubrimiento de fármacos. Esperamos desarrollar una nueva clase de fármacos antiinflamatorios para enfermedades humanas causadas por el inflamasoma».

El profesor Wang cree firmemente que es hora de centrarse en los aspectos más prometedores de lo que hace especiales a los murciélagos «para ayudar a combatir las enfermedades humanas del futuro».

El Vicedecano Principal de Investigación de Duke-NUS, el profesor Patrick Casey, comentó sobre el estudio: «Incluso cuando la COVID-19 empieza a alejarse de la atención del público, el profesor Wang y su equipo siguen abriendo nuevos caminos con su investigación básica sobre la biología de los murciélagos, aportando conocimientos únicos que potencialmente pueden reforzar la preparación mundial frente a pandemias. Este es un excelente ejemplo del inmenso valor que la investigación científica básica aporta a la resolución de los grandes retos de la salud pública.»

Mayo 12/2023 (AsiaResearchNews) – Tomado de NewsRoom  Copyright 2004 – 2023 Asia Research News.

Cáncer de cabeza y cuello (CCC) es un término genérico que engloba varios tipos de cáncer, entre ellos el más frecuente, el carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello (CCECC). Los pacientes con CCC pueden ser tratados con una combinación de cirugía, radioterapia y/o quimioterapia. Sin embargo, el tratamiento no siempre es eficaz.

Rosemary Millen, primera autora compartida de un artículo publicado recientemente en la revista Med, explica: «Estos tratamientos provocan efectos secundarios graves, por lo que algunos pacientes no pueden terminarlos. Inclusive después de someterse a un tratamiento tan duro, el 60% de los pacientes recae». La limitada eficacia de los tratamientos podría explicarse en parte por el hecho de que la composición genética del tumor difiere mucho de un paciente a otro. En consecuencia, la terapia más adecuada es diferente para cada paciente.

«Los clínicos disponen actualmente de herramientas limitadas para distinguir adecuadamente este hecho. Por tanto, existe una necesidad urgente de mejores biomarcadores: indicadores que podamos medir en cada paciente individual para determinar de qué tratamiento se beneficiaría más. En el mejor de los casos, este enfoque personalizado evitaría sobrecargar innecesariamente a los pacientes con tratamientos que podrían no funcionar, y conduciría a un mejor pronóstico», explica Else Driehuis, autora correspondiente del artículo.

Creación de un biobanco

Un primer paso hacia esos tratamientos personalizados es desarrollar mejores modelos que reflejen con mayor precisión la variabilidad del tumor. Por ello, los investigadores crearon un biobanco de organoides de CCC: versiones en miniatura de tumores de pacientes cultivados en el laboratorio. Millen afirma: «En última instancia, el objetivo de este biobanco sería utilizar los organoides para guiar las decisiones de tratamiento personalizado en la clínica. Por supuesto, antes de poder hacerlo, primero necesitamos investigar si la respuesta al tratamiento en los organoides se correlaciona con la respuesta observada en los pacientes.»

El equipo pudo cultivar organoides de CCC a partir de los tejidos de los pacientes y confirmó que estos «mini tumores» se parecían mucho a los tumores de los pacientes, ya que conservaban las mismas características histológicas y genéticas. Millen afirma: «A continuación, tratamos los organoides con varios tipos de terapia y medimos la eficacia del tratamiento determinando cuántas células de los organoides morían. El siguiente paso fue correlacionar esto con la respuesta al tratamiento en los pacientes».

Comparación de organoides y pacientes

Tras tratar los organoides con radioterapia, el equipo demostró que la respuesta de los organoides se asemejaba a la de los pacientes. «Por tanto, los organoides tienen potencial para predecir los resultados en los pacientes. La correlación entre la respuesta de los organoides y la de los pacientes existía en los casos en que éstos recibían radioterapia adyuvante, es decir, se utilizaba radiación además de la resección quirúrgica del tumor. En los casos en que los pacientes recibieron radioterapia como tratamiento primario, tenemos que investigarlo más a fondo», explica Millen.

Los investigadores también estudiaron el efecto de la quimiorradioterapia, una combinación de radiación y quimioterapia. «Aquí demostramos que dos fármacos quimioterápicos específicos, el cisplatino y el carboplatino, tienen un efecto radiosensibilizador en los organoides. Esto significa que hacen que las células tumorales sean más sensibles a la radioterapia. Estos resultados son coherentes con lo que vemos en la clínica y, por tanto, subrayan de nuevo el potencial predictivo de los organoides en este escenario», afirma Driehuis.

Implicaciones clínicas

Algunos de los descubrimientos realizados por el equipo podrían tener implicaciones para los pacientes de CCC en un futuro próximo. Por ejemplo, demostraron que el fármaco cetuximab hacía que los organoides tumorales fueran menos sensibles a la radioterapia.

Driehuis explica: «Esto es sorprendente, porque la combinación de este fármaco y la radioterapia se administra a algunos pacientes de CCC en la clínica hoy en día. En los pacientes es difícil distinguir las contribuciones individuales del fármaco y la radioterapia al efecto global de este tratamiento combinado, pero en los organoides podemos separarlas».

«Nuestros resultados encajan con datos publicados recientemente que muestran que la supervivencia de los pacientes tratados con cetuximab y radioterapia es peor en comparación con el tratamiento con radioterapia sola. La implicación clínica de estos hallazgos sería que es mejor esperar con cetuximab hasta después de la radioterapia, pero este cambio en el momento del tratamiento es algo que habría que probar en los pacientes, por supuesto.»

El equipo también demostró que un inhibidor de la PRMT5, un nuevo fármaco que ya se está probando en ensayos clínicos para otros tipos de cáncer, podría ser eficaz en un subgrupo de pacientes con CCC.

Millen afirma: «Secuenciamos el ADN de los organoides para investigar la relación entre mutaciones genéticas específicas y la respuesta a los tratamientos. Al hacerlo, descubrimos que los tumores con pérdida del gen CDKN2A respondían al tratamiento con este nuevo fármaco. Sería muy interesante comprobar si este efecto se da también en los pacientes, sobre todo teniendo en cuenta que esta mutación está presente en más del 50% de los casos de CCECC.»

Driehuis concluye: «En conjunto, nuestros resultados ponen de relieve la relevancia clínica de los organoides derivados de tejido tumoral de pacientes. Uno de los próximos pasos sería diseñar un ensayo clínico, para utilizar realmente los organoides para guiar las decisiones de tratamiento en pacientes con CCC.»

Mayo 13/2023 (MedicalXpress) – Tomado de Oncology & Cancer – Biomedical technology  Medical Xpress 2011 – 2023 powered by Science X Network.

El 14 de abril de 2003 es una fecha importante para la historia de la ciencia. Aquel día de hace poco más de 20 años se anunció el fin del Proyecto Genoma Humano: la secuencia esencial de nuestro ADN había conseguido descifrarse después de muchos años de esfuerzo.

No obstante, ese ‘mapa’, que costó 3.000 millones de dólares y que comenzó a usarse como referencia del genoma humano, no estaba completo. Tenía lagunas en varias regiones genéticas y se basaba principalmente en el ADN de unos pocos individuos de origen europeo. Y aunque en estas dos décadas se han producido avances tecnológicos que han permitido ‘cartografiar’ esas lagunas -la secuencia completa se obtuvo en 2022- y abaratar el proceso, seguía faltando una referencia que fuera más global y diversa.

A partir de ahora, gracias a un consorcio internacional financiado por el Instituto de Investigación Nacional del Genoma Humano de EEUU, ese recurso -un pangenoma de referencia- estará disponible.

El nuevo ‘mapa’, que se presenta como un primer borrador, incluye la secuencia genética completa de 47 individuos de diferentes orígenes, lo que proporciona información detallada de 94 genomas debido a que cada individuo lleva en su ADN dos copias de genes ‘heredados’ de su padre y su madre. El objetivo del proyecto es seguir añadiendo datos al ‘mapa’, por lo que prevé que a mediados de 2024 incluya información genética de 350 personas de ascendencia étnica diversa.

«Hasta ahora, la referencia que usaba la comunidad científica estaba incompleta y carecía de diversidad», señaló en rueda de prensa Benedict Paten, director asociado del Instituto de Genómica Santa Cruz de la Universidad de California y uno de los líderes del proyecto. Este nuevo recurso, en cambio, proporciona una imagen más completa y permitirá realizar análisis más certeros a la hora de caracterizar la variabilidad genética de la población humana sea cual sea su origen, destacó.

De hecho, el nuevo pangenoma ya ha sacado a la luz más de 100 millones de nuevas bases -cada una de las letras que componen el genoma-, y ha destapado nuevos alelos en regiones estructuralmente complejas del genoma que hasta ahora no figuraban en el genoma de referencia. Los detalles de la investigación se publican en cuatro artículos en el último número de las revistas Nature y Nature Biotechnology.

Mediante técnicas computacionales de última generación, los investigadores han sido capaces de construir un recurso que, en lugar de ser único y lineal, como era hasta ahora la referencia GRCh38 que se utilizaba, aporta distintas versiones de una misma secuencia al mismo tiempo, lo que proporciona a los investigadores un mayor abanico de opciones para sus análisis. En el proyecto ha participado un equipo del Centro de Supercomputación de Barcelona liderado por Santiago Marco-Sola.

Qué supone un nuevo pangenoma para la investigación

«Hasta ahora nos hemos contentado con una sola secuencia del genoma que en su día se decidió arbitrariamente que era la secuencia referencia, formada por trozos de secuencia de un puñado de personas de ascendencia principalmente europea. Y si bien esto ha tenido una gran utilidad, también tiene muchas limitaciones», señala Jorge Ferrer, investigador del Centro de Regulación Genómica de Barcelona (CRG). «Por ejemplo, aunque resulte sorprendente, a cada uno de nosotros nos pueden faltar o sobrar unos cuantos trozos muy grandes del genoma. Si el pedazo de genoma escogido para ser la referencia es de alguien que no tiene ese trozo (o lo tiene suficientemente alterado), el mapa de referencia que utilizamos actualmente no serviría para una persona que tiene una mutación que afecta esa parte», aclara. Para complicar aún más las cosas, continúa, «el genoma puede variar enormemente en diferentes partes del mundo. Y si el mapa de referencia está hecho con variantes europeas, tiene menor utilidad para interpretar el genoma de una persona de Camerún o China».

El trabajo actual, apunta Ferrer, «es el primer paso para resolver estos problemas». «Han creado un sistema complejo que permite cotejar la secuencia genómica de una persona con todas estas posibles secuencias humanas, en lugar de con una sola secuencia y el consorcio tiene planes de desarrollar esta estrategia con la secuencia de muchos más individuos».

Para José Manuel Castro Tubío, líder del Grupo de Investigación de Genomas y Enfermedad del Centro de Investigación en Medicina Molecular y Enfermedades Crónicas (CIMUS) de Santiago, este nuevo recurso va a ayudar, en primer lugar, a «conocer mejor nuestra identidad, a conocer qué es lo que nos hace diferentes genéticamente a unos de otros». Y el hecho de «conocer lo que nos hace diferentes, qué secuencias de material genético nos hacen diferentes, nos va a permitir saber cosas acerca de nuestra evolución y nos va a permitir también saber cosas sobre las enfermedades genéticas que nos afectan».

«La variabilidad genética va asociada a rasgos biológicos y también a la predisposición de desarrollar enfermedades», explica. «Estos nuevos genomas que ahora se publican van a permitir descubrir muchas variantes que todavía no sabemos a qué se asocian».

Si bien la nueva referencia presentada todavía es un primer borrador y solo representa a un número todavía pequeño de individuos, contiene información que va a ser muy útil para avanzar en la investigación biomédica, concluye el investigador.

Mayo 10/2023 (Diario Médico) – Tomado de Genética – Investigación Copyright Junio 2018 Unidad Editorial Revistas, S.L.U. Todos los derechos reservados

Investigadores de la Universidad de Finlandia Oriental, la Universidad de Turku y la Universidad de Tampere han desarrollado un método basado en inteligencia artificial para la tinción virtual de muestras de tejido histopatológico como parte del consorcio nórdico ABCAP. La tinción química ha sido la piedra angular del estudio de la histopatología durante más de un siglo y se aplica ampliamente, por ejemplo, en el diagnóstico del cáncer.

«La tinción química hace visible la morfología de las secciones de tejido casi transparentes y de bajo contraste. Sin ella, analizar la morfología de los tejidos es casi imposible para la visión humana. La tinción química es irreversible y, en la mayoría de los casos, impide utilizar la misma muestra para otros experimentos o mediciones», explica la investigadora universitaria y vicedirectora del Instituto de Biomedicina de la Universidad de Finlandia Oriental Leena Latonen, que dirigió la parte experimental del estudio.

El método de inteligencia artificial desarrollado en este estudio produce imágenes computacionales que se asemejan mucho a las producidas por el proceso real de tinción química. Esta imagen teñida virtualmente puede utilizarse para inspeccionar la morfología de los tejidos. La tinción virtual reduce tanto la carga química como el trabajo manual necesario para el procesamiento de las muestras, al tiempo que permite utilizar el tejido para otros fines distintos de la propia tinción.

El punto fuerte del método de tinción virtual propuesto es que no requiere ningún hardware o infraestructura especial más allá de un microscopio óptico normal y un ordenador adecuado.

«Los resultados son muy aplicables. Quedan muchos temas por investigar y los métodos computacionales aún pueden mejorarse. Sin embargo, ya podemos vislumbrar varias áreas de aplicación en las que la tinción virtual puede tener un gran impacto en la histopatología», afirma el profesor asociado Pekka Ruusuvuori, de la Universidad de Turku, que dirigió la parte computacional del estudio.

Investigación pionera con financiación internacional

Uno de los factores clave que hicieron posible el estudio fue la financiación del consorcio obtenida de la convocatoria transnacional conjunta ERAPerMed. El consorcio ABCAP está formado por grupos de investigación nórdicos que desarrollan diagnósticos del cáncer de mama basados en inteligencia artificial con vistas a la medicina personalizada, y está financiado por ERAPerMed, la Unión Nórdica del Cáncer y la Academia de Finlandia. Tanto Latonen como Ruusuvuori dirigen sus propios subproyectos.

«Esta investigación es verdaderamente interdisciplinar. Sin la financiación del consorcio, sería muy difícil encontrar recursos suficientes tanto para el trabajo experimental de laboratorio como para el esfuerzo computacional que permiten estudios como éste», reconocen Ruusuvuori y Latonen.

Esta investigación interdisciplinar se basa en conocimientos de biología tisular, procesos histológicos, informática de bioimágenes e inteligencia artificial. La primera parte del estudio en dos fases se centró en la optimización de los pasos de procesamiento de muestras de tejidos y obtención de imágenes, y corrió a cargo de la investigadora doctoral Sonja Koivukoski, de la Universidad de Finlandia Oriental. La evaluación sistemática de la viabilidad histológica fue un componente único del estudio.

«El desarrollo de métodos computacionales mediante inteligencia artificial carece a menudo de una evaluación adecuada de la viabilidad desde la perspectiva del usuario final. Esto puede llevar a que se desarrollen y publiquen métodos que finalmente no se utilizan realmente en la práctica. Por tanto, es especialmente importante combinar los conocimientos computacionales y los basados en el dominio ya en la fase de desarrollo, como se hizo en nuestro estudio», afirman Latonen y Koivukoski.

Gran potencial de los métodos computacionales

Las redes neuronales profundas que aprenden a partir de grandes volúmenes de datos han transformado rápidamente el campo del análisis biomédico de imágenes. Además de las tareas tradicionales de análisis de imágenes, como su interpretación, estos métodos también son muy adecuados para las transformaciones de imagen a imagen. La tinción virtual es un ejemplo de este tipo de tareas, como se demostró con éxito en las dos partes publicadas del trabajo. La segunda parte se centró en la optimización de la tinción virtual basada en redes neuronales generativas adversariales, con el investigador doctoral Umair Khan, de la Universidad de Turku, como desarrollador principal.

«Las redes neuronales profundas son capaces de rendir a un nivel que no éramos capaces de imaginar hace un tiempo. La tinción virtual basada en inteligencia artificial puede tener un gran impacto hacia un procesamiento de muestras más eficiente en histopatología», afirma Khan.

Además de los algoritmos de inteligencia artificial, la clave del éxito fue la disponibilidad de servicios informáticos de alto rendimiento a través del CSC.

«En Finlandia tenemos una infraestructura excelente para la computación paralela de alto rendimiento. Una investigación de alta carga computacional como ésta no sería posible sin la capacidad que ofrece el CSC», afirma Ruusuvuori.

Los resultados del estudio se publicaron en dos revistas internacionales revisadas por pares, Laboratory Investigation y Patterns.

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

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).