El aumento de la población en los países del África subsahariana, que se estima será tres veces la actual en 2050, hará imposible que la demanda de comida pueda cubrirse como hasta ahora. El desafío, según un grupo de científicos, es mejorar la producción agrícola de la zona sin que eso suponga un impacto medioambiental negativo para la región.

Los países del África subsahariana producen el 80 % de los cultivos que necesitan para vivir. Su cultura eminentemente agrícola depende en gran parte de sí misma para subsistir. Sin embargo, esta autosuficiencia puede cambiar en los próximos años de forma drástica. Las estimaciones de crecimiento de la población para estos países se sitúan en un 250 % de cara a 2050. Esto significa que el consumo se triplicará, según esos datos de crecimiento. Sin embargo, no parece que las tierras de cultivo de la zona puedan hacer frente a esa demanda.

Un estudio realizado por científicos de la Universidad de Nebraska-Lincoln, la Universidad de Wageningen (Holanda) y varias instituciones africanas apunta que, si todo continúa como en los últimos 25 años, las tierras de cultivo de la región solo podrán producir entre un tercio y un 50 % del grano necesario para toda la población a mitad de siglo.

Para los autores, mantener siquiera ese 80 % de autosuficiencia requiere de una optimización de los métodos actuales de cultivo y de una ?revolución verde? similar a la que dinamizó la productividad agrícola en los Estados Unidos y en algunos lugares de la India a mediados del siglo XX, pero todo ello intentando que estos métodos no tengan un impacto medioambiental negativo.

?Se deberían usar variedades de cereales adaptadas a las condiciones locales, mejorar la fertilización usando fertilizantes orgánicos y minerales, e integrar el control de malas hierbas, plagas y enfermedades de las plantas para mejorar la producción?, declara a SINC Martin van Ittersum, uno de los autores del estudio. ?Además, hay zonas en las que, si se usan las variedades adecuadas de cereal, se pueden cultivar varias veces al año?.

La importancia de realizar esta evolución de forma sostenible es vital para mantener el ecosistema de la región. Son muchas las zonas que se han visto deforestadas para convertirse en tierras de labranza y podrían crecer aún más si no logran aumentar su producción. Esto derivaría, no solo en la pérdida de la biodiversidad de la zona, sino también en el incremento de la emisión de gases de efecto invernadero.

Sin embargo, a pesar de todos estos esfuerzos, el estudio destaca que la brecha en la producción para abastecer la demanda posiblemente no se reduzca. Por ejemplo, el cambio climático y su influencia en las cosechas podrían dificultar aún más el problema.

El problema de la comida y el incremento de la población no se encuentra solo en África. Se espera que la demanda global aumente en un 60 % también en 2050. Un desafío al que todos tendrán que hacer frente, especialmente en el subcontinente africano.

¿Qué pueden hacer los países enriquecidos para ayudar a mejorar esta situación sin incrementar el impacto medioambiental de la zona? En palabras de Martin van Ittersum a SINC: ?Invertir en investigación y desarrollo en África junto con las instituciones locales, además de mejorar la capacitación de científicos africanos en esta materia para que luego puedan poner en práctica sus conocimientos en África”.

También hace hincapié en la importancia de evitar lo máximo posible el impacto medioambiental: ?Tenemos que aprender de los errores que se cometieron tanto en Europa como en Asia. Evitar la sobrefertilización, buscar un equilibrio en la producción y usar los recursos de la forma más eficiente?.
diciembre 19/2016 (agenciasinc.es)

Referencia bibliográfica:

Van Ittersum, Martin K. et al. Can sub-Saharan Africa feed itself?. PNAS: Proceedings of the National Academy of Sciences

Científicos chinos han utilizado las ?tijeras moleculares? de la nueva tecnología CRISPR para cortar un gen que favorece el desarrollo del cáncer de pulmón. Este ensayo es el primero que se prueba en personas con la nueva herramienta de corta y pega genético, y supone el pistoletazo de salida de una carrera biomédica entre China y Estados Unidos.

Un equipo chino de investigadores se ha convertido en el primero que ha inyectado a una persona células con genes modificados gracias a la revolucionaria técnica CRISPR-Cas9, una herramienta molecular utilizada para ?editar? o ?corregir? el genoma de cualquier célula.

El pasado 28 de octubre, un grupo dirigido por el oncólogo Lu You, de la Universidad de Sichuan, introdujo células modificadas con este método a un paciente con cáncer de pulmón agresivo como parte de un ensayo clínico desarrollado en el West China Hospital, en la ciudad de Chengdú (China).

Primero los investigadores retiraron células inmunitarias (linfocitos T) de la sangre del receptor, y después inhabilitaron en ellas un gen con la técnica CRISPR-Cas9, que combina una enzima que corta el ADN junto a una guía molecular que indica dónde seccionar.

En este caso el gen deshabilitado codifica la proteína PD-1 que frena la respuesta inmune de las células. De hecho, los cánceres se aprovechan de esa actividad negativa para proliferar.

Lo que hizo el equipo de Lu es cultivar las células ?editadas? aumentando su número e inyectándoselas de nuevo al paciente. La esperanza es que, sin las proteínas PD-1, las células corregidas puedan atacar mejor y derroten al cáncer.

Seguridad y confidencialidad

El principal objetivo de este ensayo, que recibió en julio la aprobación ética de la junta de revisión del hospital, es evaluar la seguridad de los linfocitos T modificados para eliminar las PD-1 en el tratamiento de un tipo de cáncer: el de pulmón metastásico de células no pequeñas. Además, se recogerán muestras de sangre para investigar la evolución del paciente.

Según ha explicado Lu a la revista Nature, de momento el tratamiento ha funcionado sin problemas. El voluntario recibirá una segunda inyección, aunque el científico se ha negado a ofrecer más detalles sobre este asunto por temas de confidencialidad.

El equipo chino planea tratar a un total de diez personas, que podrán recibir dos, tres o hasta cuatro inyecciones. Los científicos insisten en que se trata de un ensayo de seguridad, en el que los participantes serán monitorizados durante seis meses para determinar si las inyecciones están causando efectos adversos graves. También harán un seguimiento más allá de ese tiempo para comprobar si los participantes parecen beneficiarse del tratamiento que, en última estancia, es lo que se pretende.

En el mismo artículo de Nature, diversos expertos en CRISPR señalan que este avance de los científicos chinos probablemente acelere la carrera por conseguir células genéticamente modificadas en medicina clínica en  todo el mundo. “Creo que esto va a desencadenar un ‘Sputnik 2.0′, un duelo biomédico creciente entre China y Estados Unidos; y esto es importante, ya que generalmente la competencia mejora el producto final”, comenta Carl June, especialista en inmunoterapia de la Universidad de Pensilvania (Filadelfia, Estados Unidos).

June es el asesor científico de un ensayo estadounidense que plantea usar CRISPR a principios de 2017 para editar tres genes en el marco de un estudio enfocado a tratar diversos tipos de cáncer. También el año que viene, en marzo, otro grupo de la Universidad de Pekín (China) confía en iniciar tres ensayos clínicos utilizando CRISPR para luchar contra cánceres de vejiga, próstata y renal. Estos ensayos todavía no están aprobados y necesitan financiación.

El término CRISPR-Cas9 corresponde a Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (en español: Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente interespaciadas) seguido de las siglas de CRISPR associated system 9, un sistema de enzimas endonucleasas asociado a CRISPR.
diciembre 19/2016 (agenciasinc.es)

Leer más sobre la técnica:

CRISPR-Cas systems for editing, regulating and targeting genomes

El trigo, uno de los cereales más consumidos del mundo, contiene gluten, un conjunto de proteínas que pueden ser tóxicas para las personas celiacas. Un nuevo estudio, que ha analizado los componentes tóxicos de estas proteínas en diferentes variedades de este cereal, da el primer paso hacia el desarrollo de productos seguros para celiacos a base de trigo.

El pan, las galletas, la pasta y la pastelería en general son los principales alimentos producidos a base de trigo y que están contraindicados para los celiacos. Al consumir un conjunto de proteínas que contiene este cereal ?el gluten?, los pacientes generan una respuesta inmune en su cuerpo.

La celiaquía, una de las enfermedades autoinmunes más comunes, provoca una atrofia en la vellosidad de la mucosa intestinal que conlleva no solo una pobre absorción de nutrientes, sino también malnutrición, diarrea, retraso en el crecimiento, anemia y fatiga. Por ahora, el único tratamiento es una estricta dieta libre de gluten de por vida.

En los últimos años, se ha potenciado la investigación para entender la relación entre las proteínas del gluten del trigo y la reacción que produce en las personas celíacas. Una de las hipótesis, sin claro fundamento científico, era que las prácticas modernas de cultivo de trigo para lograr una mayor viscoelasticidad de la masa del pan habían contribuido al incremento de la prevalencia de la celiaquía desde finales del siglo XX.

Sin embargo, un nuevo estudio publicado en Food Chemistry demuestra que incluso las variedades más antiguas de trigo, que no han estado sujetas a modificaciones, pueden llegar a presentar toxicidad a través de unos componentes del gluten, llamados epítopos y responsables de la respuesta autoinmune de los pacientes celíacos.

Los científicos analizaron diferentes tipos de trigo de varios países, cultivados todos en el mismo año agronómico (2013-2014) en la Estación Experimental de la Escuela de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas de Madrid, para evaluar la relación entre diferentes tipos de trigo y su toxicidad.

Para ello, se centraron en unas de las proteínas del gluten, las gliadinas. Las otras proteínas del gluten, las gluteninas, son las principales determinantes de la fuerza de la masa de la harina y las que le confieren viscoelasticidad. Esta característica, con un claro componente genético, hace que unas variedades de trigo sean más adecuadas para la fabricación de pan, mientras que otras se destinan a productos de pastelería.

?De las proteínas del gluten, las gliadinas son las que tienen una mayor relevancia clínica ante las respuestas inmunes innatas y adaptativas que dan lugar a la celiaquía?, dice a Sinc Marta Rodríguez-Quijano, investigadora en la Universidad Politécnica de Madrid y una de las autoras del estudio. Pero existen diferentes tipos de gliadinas en cada variedad de trigo.

Los científicos evaluaron la presencia de linfocitos T ?un tipo de células del sistema inmunitario? relacionadas con la enfermedad celiaca en los diferentes tipos de trigo gracias a un anticuerpo capaz de reconocer los epítopos tóxicos o determinantes antigénicos.

?Los resultados muestran que las distintas variedades de trigo generan respuestas inmunes significativamente diferentes, según las células T analizadas. Algunas variedades de este cereal, como la francesa ?Pernel? de T. aestivum ssp vulgare L., tienen poco contenido de epítopos tóxicos?, explica Rodríguez-Quijano.

Hacia productos seguros para los celiacos

Los resultados del estudio revelan el potencial de las prácticas de cultivo para desarrollar productos de trigo seguros para celiacos. ?La diversidad genética hace difícil obtener una variedad de trigo sin toxicidad a la vez que se mantienen las propiedades viscoelásticas del gluten. Por eso, conocer las diferentes variedades permitiría desarrollar técnicas de cultivo para lograrlo?, indica la experta.

El trabajo supone un primer paso hacia estas tecnologías, basadas, por ejemplo, en la modificación selectiva de los residuos de glutamina presentes en los componentes tóxicos. En el caso de la enfermedad celíaca, identificar la cantidad y distribución de los epítopos tóxicos es la clave.

?Esperamos que este estudio permita el desarrollo de productos seguros para los celiacos con procesos de desintoxicación que venzan las pobres características nutricionales y tecnológicas de los productos sin gluten y así contribuir a una mejora en la calidad de vida de los pacientes?, concluye Rodríguez-Quijano.
diciembre 19/2016 (agenciasinc.es)

Referencia bibliográfica:

Miguel Ribeiro et al. New insights into wheat toxicity: Breeding did not seem to contribute to a prevalence of potential celiac disease?s immunostimulatory epitopes. Food Chemistry 213 (2016) 8?18

La terapia genética combinada con trasplantes de piel obtenidos de células del paciente ofrece resultados prometedores para el tratamiento de la epidermólisis bullosa distrófica de herencia recesiva.

La terapia genética combinada con trasplantes de piel obtenidos de células modificadas del paciente puede ser  segura y efectiva para el tratamiento de enfermedades en humanos. Así concluye un reciente estudio de la Universidad de Stanford en el que se ha utilizado esta aproximación para tratar la epidermólisis bullosa, con resultados muy prometedores.

La epidermólisis bullosa engloba una serie de trastornos hereditarios de la piel, caracterizados por la frecuente formación de ampollas  debido a la fragilidad estructural de la piel. Además, como consecuencia de la constante inflamación de la piel producida por el proceso de reparación de la piel, los pacientes con epidermólisis bullosa presentan un mayor riesgo a desarrollar un cáncer de la piel muy agresivo, el carcinoma de células escamosas. En la actualidad, no existe cura para la enfermedad y los tratamientos que se utilizan son paliativos o preventivos de la formación de ampollas.

La epidermólisis bullosa distrófica con herencia recesiva, uno de los tipos de la enfermedad, está producido por la presencia de mutaciones en gen COL7A1, que codifica para el colágeno de tipo 7. Esta proteína es necesaria para el anclaje de las capas superiores e inferiores de la piel, por lo que su ausencia lleva a que ambas capas se deslicen entre ellas con facilidad, lo que da lugar a ampollas y heridas dolorosas.

En el trabajo, publicado en el Journal of the American Medical Association, se presentan los resultados de un ensayo clínico en fase I en el que se ha evaluado la tolerancia de la terapia génica con injertos de piel en cuatro pacientes con epidermólisis bullosa distrófica de herencia recesiva.

A partir de muestras de piel sana de los pacientes, todos ellos portadores de mutaciones en el gen COL7A1, los investigadores obtuvieron células de la piel que cultivaron en laboratorio y en las que introdujeron, mediante virus,  copias normales del gen. A continuación, utilizaron las células, ya productoras de colágeno tipo 7, para generar piezas de tejido con las que realizar el injerto de piel.

En total, el equipo realizó seis injertos en cada uno de los cuatro pacientes participantes, en regiones de la piel afectadas por la enfermedad pero sin muestras de carcinoma de células escamosas. Los investigadores hicieron el seguimiento de los injertos en intervalos de uno, tres y 6 meses a lo largo de un año, en los que evaluaron la estabilidad del tejido injertado, la ausencia de rechazo por parte del paciente, el mantenimiento de la expresión de COL71A y la recuperación de las lesiones.

Los resultados obtenidos en el ensayo muestran que todos los implantes de piel fueron bien tolerados por los pacientes, sin efectos adversos importantes.  No se detectó la presencia del virus utilizado para tratar las células en sangre, ni se desarrolló carcinoma en los tejidos injertados. Además, el equipo pudo detectar la presencia de colágeno tipo 7 en su correcta localización en la membrana basal entre la dermis y epidermis, en 9 de 10 biopsias tomadas a los tres meses, 8 de las 12 biopsias tomadas a los seis meses y 5 de las 12 muestras tomadas a los 12 meses.

Respecto a la recuperación de las heridas, los resultados también fueron variables, aunque prometedores. A los tres meses, 21 de los 24 injertos estaban intactos y las heridas con injertos mostraban más de un 75 % o más de recuperación. A los doce meses, únicamente 12 de los 24 injertos permanecían intactos. Sin embargo, los investigadores señalan que cualquier tipo de mejora representa un paso hacia adelante en el tratamiento de la devastadora y dolorosa enfermedad. ?Incluso una pequeña mejora en la recuperación de las heridas es un gran beneficio para la salud general de estos pacientes,? indica Jean Tang, profesora de dermatología en la Universidad de Stanford y co-directora del trabajo. ?Por ejemplo, podría reducir la probabilidad de desarrollar carcinoma de células escamosas que a menudo mata a estos pacientes al inicio de la edad adulta.?

Los resultados del trabajo indican que los injertos autólogos con piel obtenida de células de los pacientes corregidas genéticamente tienen un gran potencial para la corrección de piel afectada por epidermólisis bullosa recesiva hereditaria.

?Este ensayo representa la culminación de dos décadas de investigación clínica y básica en Stanford,? manifiesta Tang. ?Hemos estado trabajando durante largo tiempo para conseguir hacer llegar a los pacientes esta terapia potencial. Tuvimos que descubrir los genes y proteínas implicados y las mutaciones responsables. Entonces tuvimos que aprender a suministrar el gen corregido y hacer crecer a las células en láminas adecuadas para realizar los injertos.?

Entre sus planes de futuro, los investigadores planean  llevar a cabo un mayor seguimiento de los pacientes. Además, señalan la necesidad de llevar a cabo nuevos ensayos con un mayor número de pacientes para entender mejor la eficacia a largo plazo de los injertos de piel autólogos combinados con terapia génica. De momento, a la luz de los resultados obtenidos, el equipo ha obtenido el permiso de la Administración de Medicamentos y Alimentos de Estados Unidos. para iniciar un ensayo en fase 2A en el que utilizará esta aproximación terapéutica en pacientes de edad superior a los 13 años. En la actualidad, el ensayo (cuya información está disponible en NCT01263379) se encuentra en fase de reclutamiento.

?Nuestro ensayo en fase 1 muestra que el tratamiento parece seguro, y fuimos afortunados de ver algunos resultados clínicos buenos,? concluye Tang.  ?En algunos casos, heridas que no habían sanado en cinco años fueron curadas exitosamente con la terapia génica. Esto es una enorme mejora en la calidad de vida de estas personas.?
diciembre 19/2016 (revistageneticamedica.com)

Referencia: Siprashvili Z, et al. Safety and Wound Outcomes Following Genetically Corrected Autologous Epidermal Grafts in Patients With Recessive Dystrophic Epidermolysis Bullosa. JAMA. 2016 Nov 1;316(17):1808-1817. doi: http://dx.doi.org/10.1001/jama.2016.15588

Mantener las heridas crónicas y las úlceras diabéticas protegidas de la actividad microbiana es fundamental para prevenir posibles infecciones. Por ello es cada vez más frecuente que los apósitos -que originalmente solo apuntaban a proteger la zona dañada de su exposición al ambiente y a absorber los exudados- incorporen propiedades antibacterianas junto con otras cualidades que optimizan el proceso de sanación del área lastimada y evitan el dolor.

María Emilia Villanueva, becaria posdoctoral del CONICET y reciente ganadora de la Beca L?Oréal-UNESCO, integra un equipo de investigación en el Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA, CONICET-UBA), en Argentina, que desarrolla un apósito inteligente ?en base a hidrogeles de queratina- que al detectar contaminación bacteriana en la herida libera un agente biocida (nanoparticulas de oxido de zinc) para evitar las infecciones.

?Al haber mayor presencia de microbios se genera en la herida un pH básico ? es decir, mayor a 7- que hace que el hidrogel se hinche, se ensanchen sus poros y se liberen las nanopartículas de oxido de zinc alojadas en sus interior para liquidar las bacterias contaminantes. Cuando la herida se encuentra limpia su pH es acido ?menor a 7- por lo que el hidrogel se desinflama, sus poros se estrechan y limitan el paso de las nanopartículas?, explica Vilanueva.

Cuando diseñaron el producto, los investigadores se plantearon la necesidad de que fuera sencillo de manipular, estuviera compuesto por materiales biocompatibles y biodegradables y fuera económico. En resumen, que fuera sustentable. En este sentido, obtuvieron la queratina a partir de un tratamiento económico de cuerno de vaca (un residuo biodegradable de la industria ganadera) realizado en el laboratorio y sintetizaron las nanopartículas de óxido de zinc en un medio acuoso, lo que garantiza un bajo nivel toxicidad.

?Por otro lado, estas nanopartículas, que tienen un tamaño menor a 100 nanometros, son menos tóxicas para el ser humano que los iones de plata -el agente bactericida más frecuentemente utilizado en este tipo de productos- lo que permite cargar la matriz con mayores concentraciones de material antibacteriano. A esto se suma a la ventaja de que al tratarse de materiales inteligentes no se expone al paciente al agente bactericida si no hay necesidad. Por otra parte, el proceso para obtener las nanopartículas de óxido de zinc resulta más económico?, asegura Villanueva.

La mayor ventaja que ofrecen los apósitos en base a hidrogeles es mantener la herida en un ambiente húmedo y facilitar una cicatrización eficaz y menos dolorosa. Además, en este caso, el zinc ?amén de sus propiedades bactericidas- tiene la posibilidad de favorecer la migración de queratinocitos -células predominantes en la epidermis- a la herida, lo cual favorece la sanación.

?Estos materiales también son una alternativa a la utilización de antibióticos locales que a menudo generan resistencias y sensibilizan la piel? agrega la becaria.

En lo que hace a su proceso de manufacturación, Villanueva destaca que, al no ser necesario el uso de tecnologías avanzadas ni de equipos importados, es esperable que al momento de comercializarlos su producción pueda realizarse enteramente en la Argentina. ?Esperamos que este desarrollo pueda ser tomado por alguna empresa de productos médicos para colocarlo en el mercado y que así pueda llegar a la vida cotidiana de la gente?, concluye.
diciembre 19/2016 (noticiasdelaciencia.com)
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Dual antibacterial effect of immobilized quaternary ammonium and aliphatic groups on PVC

Una investigación, publicada en la revista Cell, aporta evidencias directas sobre el papel fundamental que tienen ciertos nanodominios lipídicos en la activación y regulación de la señalización celular mediada por el receptor IFNGR, una de las proteínas de la membrana celular. El estudio ofrece también posibles dianas terapéuticas para el tratamiento de pacientes portadores de la mutación en dicho receptor.

Cerca del 70 % de los fármacos que se desarrollan en la actualidad están dirigidos contra los receptores de membrana. Situados en el exterior de la célula, estos receptores desempeñan un papel determinante en la transmisión de información al interior de la célula.

Por ello, para poder avanzar en el desarrollo de medicamentos más específicos y eficientes, es necesario descifrar el mecanismo molecular que regula la actividad de dichos receptores. Una investigación en la que ha participado el investigador Ikerbasque del Instituto Biofisika (UPV/EHU, CSIC) Xabier Contreras ha conseguido un nuevo avance al desvelar cómo interaccionan los receptores con los nanodominios lipídicos de la membrana.

El estudio comenzó a partir del historial médico de 11 niños, todos los cuales tenían un desorden por infecciones por micobacterias. Descubrieron que todos ellos tenían el mismo fenotipo con la misma mutación, la cual estaba localizada en el receptor interferon-gamma (IFNGR), y el grupo comenzó a investigar qué provocaba esa disfunción.

La membrana celular se puede comparar con un océano, un mar formado principalmente por lípidos y proteínas, en el que hay islas compuestas por lípidos específicos, como el colesterol y los esfingolípidos. Sobre las islas se sitúan las proteínas de membranas y solo en esos nanodominios pueden realizar su función.

El receptor IFNGR es una de esas proteínas de membrana y se ocupa de activar genes involucrados en una gran variedad de procesos celulares, entre ellos la defensa contra agentes patógenos y cáncer. El equipo descubrió que una simple mutación en la cadena de 337 aminoácidos que lo conforma permite que se le añada un azúcar.

Ese azúcar es reconocido por una proteína de la familia de proteínas extracelulares llamadas galectinas. Cuando esa proteína se añade al receptor, lo saca de su nanodominio, y queda atrapado entre los filamentos de actina que conforman el citoesqueleto de la célula. Una vez fuera de su nanodominio, el receptor se bloquea y no puede ya transmitir la señal.

?La investigación aporta evidencias directas sobre el papel fundamental que tienen ciertos nanodominios lipídicos en la activación y regulación de la señalización celular mediada por el receptor IFNGR. Además, los resultados de este trabajo enfatizan la necesidad de estudiar la interacción entre galectinas y receptores de membrana altamente N-glicosilados y relacionados con varias enfermedades congénitas?, indica Xabier Contreras.

El estudio ofrece, así mismo, posibles dianas terapéuticas para el tratamiento de pacientes portadores de la mutación en el receptor IFNGR.
diciembre 19/2016 (agenciasinc.es)

Referencia bibliográfica:

Blouin CM, Hamon Y, Gonnord P, Boularan C, Kagan J, Viaris de Lesegno C, Ruez R, Mailfert S, Bertaux N, Loew D, Wunder C, Johannes L, Vogt G, Contreras FX, Marguet D, Casanova JL, Galès C, He HT, Lamaze C. Glycosylation-Dependent IFN-?R Partitioning in Lipid and Actin Nanodomains Is Critical for JAK Activation. Cell. 2016 Aug 11;166(4):920-34. doi: 10.1016/j.cell.2016.07.003.