Los primeros cromosomas humanos artificiales se desarrollaron hace 25 años, pero el método tenía limitaciones que dificultan su uso. Un problema que queda superado con una nueva técnica para crearlos con más precisión y que puede abrir la puerta a mejores terapias celulares para enfermedades como el cáncer.

El avance se presenta en un estudio que publicado Science y que firman, entre otros las universidades de Pensilvania, Edimburgo, y el Instituto Craig Venter.

La tecnología de cromosomas artificiales está muy avanzada para los más pequeños y sencillos de organismos inferiores como bacterias y levaduras, pero crear los humanos es mucho más complicado, en especial por su mayor tamaño y la complejidad de sus centrómeros, la región central en forma de X donde se unen sus dos brazos.

Los métodos usados hasta ahora se habían visto limitados porque las construcciones de ADN utilizadas para lograrlos tienden a unirse (multimerizarse) en series impredeciblemente largas y con reordenamientos que tampoco se pueden prever, lo que complica su uso terapéutico o científico.

El nuevo método permite fabricar cromosomas artificiales humanos (HAC por sus siglas en inglés) con mayor rapidez y precisión, lo que acelerará el ritmo de la investigación sobre el ADN y permitirá ampliar la terapia génica. Con el tiempo, y con un sistema de administración eficaz, ‘esta técnica podría conducir a mejores terapias celulares para enfermedades como el cáncer’, según explica la Universidad de Pensilvania.

La nueva técnica revisó ‘por completo el antiguo planteamiento de diseño y suministro de HAC’, explicó Ben Black, del mismo centro educativo y uno de los firmantes de la investigación.

El científico destacó que los nuevos HAC son ‘muy atractivos para su eventual despliegue en aplicaciones biotecnológicas, por ejemplo, cuando se desee la ingeniería genética de células a gran escala’. Una ventaja es que no alteran los cromosomas naturales de la célula. Los investigadores demostraron que su método era mucho más eficaz para formar HAC viables que los procedimientos estándar, y además eran capaces de reproducirse durante la división celular.

Estos nuevos cromosomas artificiales tienen construcciones iniciales de ADN de mayor tamaño que contienen centrómeros más grandes y complejos, lo que permite que se formen a partir de copias únicas de estas construcciones.

Para su administración a las células, utilizaron un sistema basado en células de levadura capaz de transportar cargas de mayor tamaño. El problema de la multimerización se pudo eludir aumentando el tamaño de la construcción de ADN de entrada para que tendiera de forma natural a permanecer en la forma predecible de una sola copia, detalló Black. Las ventajas potenciales de los cromosomas artificiales -suponiendo que puedan introducirse fácilmente en las células y funcionar como cromosomas naturales- son muchas, recuerdan los firmantes. Por ejemplo, ofrecerían plataformas más seguras, productivas y duraderas para expresar genes terapéuticos, en contraste con los sistemas de administración de genes basados en virus, que pueden desencadenar reacciones inmunitarias e implicar la inserción viral nociva en los cromosomas naturales.

La expresión normal de los genes en las células también requiere muchos factores reguladores locales y distantes, que son prácticamente imposibles de reproducir artificialmente fuera de un contexto cromosómico.  Black mostró su esperanza en que el mismo planteamiento general que han desarrollado sea útil para fabricar cromosomas artificiales para otros organismos superiores, incluidas plantas para aplicaciones agrícolas como cultivos resistentes a plagas y de alto rendimiento.

Ver artículo: Gambogi CW, Birchak GJ, Mer E, Brown DM, Yankson G, Kixmoeller K, et al. Efficient formation of single-copy human artificial chromosomes. Science[Internet].2024[citado 22 mar 2024];383(6689): 1344-9. DOI: 10.1126/science.adj3566

Redacción Ciencia, 21 marzo 2024|Fuente: EF | Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

El método, desarrollado bajo la dirección de científicos del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), integra de forma simultánea y no invasiva información de los cambios mecánicos y eléctricos en la arritmia.

Con la fibrilación auricular, la sangre puede quedar atrapada en el pequeño apéndice auricular izquierdo y formar un coágulo, como en esta representación 3D.

Diagnosticada en al menos diez millones de personas en Europa (más de 700 000, en España), esta arritmia cardiaca puede conducir a complicaciones como ictus o insuficiencia cardiaca.

La fibrilación produce una serie de cambios en las características eléctricas, mecánicas y estructurales de las aurículas (lo que se conoce como remodelado auricular). Contar con una «foto» lo más precisa posible de esas alteraciones en cada paciente y por tanto, contribuye a un manejo personalizado de la arritmia.

Un nuevo sistema, cuyos detalles se publican en se publican hoy viernes en Nature Communications, conseguiría afinar ese diagnóstico y el pronóstico de la enfermedad.

La técnica ha sido desarrollada por científicos del CNIC) en una colaboración durante diez años con investigadores nacionales e internacionales. El procedimiento efectúa una evaluación de forma simultánea y no invasiva de la actividad eléctrica y mecánica (contráctil) de las aurículas durante fibrilación auricular.

“Era un reto sin resolver”, comenta el investigador principal del estudio, David Filgueiras, jefe del grupo Desarrollo Avanzado sobre Mecanismos y Terapias de las Arritmias del CNIC y cardiólogo del Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Clínico San Carlos (IdISSC). Por un lado, “la tecnología disponible no permitía integrar ambos tipos de información para obtener un marcador que proporcionara una evaluación más completa”; por otro, “durante la fibrilación auricular los movimientos de contracción de las aurículas del corazón son de baja intensidad y su caracterización supone todo un reto tecnológico”.

Unir dos señales

Con este trabajo se demuestra que “es posible integrar la información eléctrica y mecánica de las aurículas de los pacientes en fibrilación auricular y así obtener información pronóstica personalizada con respecto a la evolución clínica de la arritmia”, afirma Filgueiras.

Para ello, en una primera fase trabajaron clínicos, ingenieros y físicos hasta dar con una solución que integrara los datos electromecánicos. Lo consiguieron uniendo la señal de imagen Doppler tisular de las aurículas para evaluar la actividad mecánica, con la señal del electrocardiograma de superficie, para evaluar la actividad eléctrica.

Las dos señales se registran de manera no invasiva durante un estudio de ecocardiografía transtorácica, una sencilla prueba que evalúa la forma y función del corazón y parte de sus estructuras internas.

Distingue la velocidad de progresión

La clasificación de los pacientes con fibrilación auricular se basa en esencia en criterios que atañen al tiempo que el paciente ha estado con la arritmia. Sin embargo, explica David Filgueiras, “esta clasificación temporal no permite determinar el grado de remodelado subyacente de un paciente en concreto, lo cual tiene especial importancia en los primeros meses de evolución de la fibrilación auricular cuando el grado de avance de los procesos patológicos subyacentes puede seguir distintas velocidades de progresión”.

Para Filgueiras, “la relevancia de este nuevo abordaje diagnóstico se pone de manifiesto en su capacidad para hacer una evaluación personalizada del grado de avance del remodelado auricular en un paciente en concreto, más allá de la clasificación clínica basada en un criterio temporal”.

Las estatinas reducen el riesgo de ACV en pacientes con fibrilación auricular

La irregularidad de los ciclos menstruales aumenta el riesgo de fibrilación auricular

El cribado de la fibrilación auricular en población anciana podría reducir los ictus Read more

La crioestimulación del cuerpo (WBC, por sus siglas en inglés) es un tratamiento «complementario» útil para la obesidad, tal como se expone en una investigación presentada en el Congreso Europeo sobre Obesidad (ECO), que se celebra estos días en Dublín (Irlanda), en la que se constata que los niveles de colesterol y otras grasas en la sangre mejoraron en las personas con obesidad y que estuvieron expuestas al frío extremo durante un corto período de tiempo, en comparación con las personas que recibieron un tratamiento simulado.

Aquellos que recibieron crioestimulación de todo el cuerpo también experimentaron una mayor reducción en la circunferencia de la cintura y en los niveles de azúcar en la sangre. El Dr. Jacopo Fontana, del Instituto Auxologico Piancavallo IRCCS, Italia, señaló al respecto: «Sabemos por investigaciones anteriores que WBC puede tener efectos beneficiosos en el organismo»

Entre dichos efectos, los investigadores detallaron: aumentar la actividad del sistema nervioso parasimpático, así como actuar como tratamiento antiinflamatorio y antioxidante. La unión de ambos pueden tener efectos beneficiosos sobre la composición corporal, incluida la proporción de tejido adiposo.

«La WBC es una terapia adyuvante o complementaria útil para una variedad de afecciones, tales como, artritis reumatoide, fibromialgia, esclerosis múltiple, afecciones musculoesqueléticas inflamatorias y COVID prolongado», añadieron los investigadores.

El Dr. Fontana y su equipo estudiaron el efecto de WBC en la composición corporal, la presión arterial, la variabilidad de la frecuencia cardíaca, los perfiles de lípidos y hematológicos y el rendimiento físico en personas que viven con obesidad.

Para su estudio, seleccionaron 29 participantes (12 hombres y 17 mujeres, IMC >30 kg/m 2 ), hospitalizados para un programa de rehabilitación multidisciplinar (que incluía un plan de alimentación personalizado, apoyo psicológico y actividad física supervisada) y asignados de forma no aleatoria a un grupo que recibía 10 Sesiones de WBC de 2 minutos a menos 110 °C en una cámara criogénica durante dos semanas (WBC) o un grupo de control que recibe la misma intervención a temperaturas no crioestimulantes de menos 55 °C (SHAM).

Los triglicéridos, el colesterol total y los niveles de colesterol HDL y LDL cayeron en ambos grupos, pero las reducciones fueron el doble en el grupo de glóbulos blancos. Después de dos semanas, los niveles promedio de triglicéridos habían disminuido un 17 % en el grupo WBC, en comparación con un 8,7 % en el grupo SHAM, colesterol total (20,2 % de disminución en el grupo WBC frente a 9,4 % de disminución en el grupo SHAM), HDL (12,7 % disminución frente a disminución del 6,3 %), LDL (disminución del 24,7 % frente a disminución del 10,5 %).

De manera similar, los niveles de glucosa en sangre (disminución del 10,3 % frente a disminución del 2,8 %) y la circunferencia de la cintura (disminución del 5,6 % frente a disminución del 1,4 %) cayeron en ambos grupos, pero las disminuciones fueron mucho mayores en el grupo de glóbulos blancos.

Los investigadores barajan que estos resultados se deban a que las bajas temperaturas promueven la conversión de tejido adiposo blanco en tejido adiposo marrón. En temperaturas frías, la grasa parda descompone el azúcar (glucosa) y las moléculas de grasa para generar calor y ayudar a mantener la temperatura corporal.

La presión arterial diastólica disminuyó más en el grupo WBC (disminución del 9,9 % frente a una disminución del 3,9 %), mientras que la frecuencia cardíaca disminuyó en el grupo SHAM pero aumentó en el grupo WBC. Asimismo, el rendimiento físico, medido en pruebas de fuerza de prensión manual y velocidad al caminar, mejoró en la misma medida en ambos grupos.

La actividad del sistema nervioso parasimpático, la rama del sistema nervioso autónomo que relaja el cuerpo después de períodos de estrés y controla la frecuencia cardíaca, la presión arterial, la digestión y otras respuestas «automáticas» (involuntarias) durante los tiempos de descanso, aumentó en ambos grupos pero el incremento fue mayor en el grupo WBC.

El Dr. Fontana indicó al respecto que «la actividad del sistema nervioso parasimpático, o el tono parasimpático, se asocia en estudios clínicos con el bienestar mental y físico y un menor riesgo de mortalidad, particularmente con respecto a la enfermedad cardiovascular. Un aumento en el tono parasimpático, como se ve aquí, tiene beneficios potenciales para la salud a corto y largo plazo para los participantes».

Los investigadores consideran que la temperatura de menos 110°C en el grupo WBC indujo efectos más fuertes en los perfiles metabólicos y hematológicos (glucosa y lípidos), la composición corporal (circunferencia de la cintura) y los signos vitales que los menos 55°C experimentados por el grupo SHAM.

«Nuestros resultados indican que la crioestimulación de todo el cuerpo es beneficiosa en el tratamiento de la obesidad. Las mejoras en las grasas y la glucosa en la sangre fueron particularmente sorprendentes, pero se necesitan estudios más grandes y de mayor duración para confirmar estos resultados preliminares», concluyó el Dr. Fontana.

Mayo 19/2023 (IMMédico) – Tomado de Atención Primaria, I+D+I, E. Infecciosas y Microbiología, Reumatología, Medicina Interna  Copyright 2023 Copyright: Publimas Digital.

El veneno de un gran número de animales venenosos como los escorpiones, apenas ha sido estudiado, y cuando se ha hecho, el animal ha tenido que ser sacrificado. Un nuevo método, aplicado directamente sobre el veneno, ha permitido analizar en profundidad como estos artrópodos producen esta sustancia sin que mueran.   Read more

El Hospital Dexeus aplica una técnica combinada de fijación externa con cirugía microvascular para revascularizar la cabeza femoral. Read more