Nuestro sistema inmunitario nos protege de múltiples amenazas: cáncer, virus, bacterias y microbios que causan enfermedades (patógenos). Sin embargo, en ocasiones, se activa de manera incorrecta y ataca a nuestras propias células, desarrollando un grupo de patologías conocido como enfermedades autoinmunes.

Tradicionalmente, la autoinmunidad se ha asociado con una hiperactividad del sistema inmunitario, y en consecuencia, su tratamiento se ha basado mayoritariamente en la inhibición farmacológica de sus células. Pero las observaciones clínicas más recientes sugieren que, por el contrario, en algunas ocasiones la autoinmunidad puede estar causada por una activación insuficiente de las células del sistema inmunitario.

En estos casos, la estrategia de inhibición farmacológica puede ser contraproducente, y lo más adecuado sería aplicar estrategias de activación o sustitución. Inspirados en este nuevo concepto, investigadores de la Universidad de Friburgo (Alemania) y del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC, Madrid) han identificado una proteína, Caveolina-1, como regulador clave en un modelo único de autoinmunidad causada por el funcionamiento insuficiente del sistema inmune.

La acción de los linfocitos B

Los linfocitos B son células del sistema inmune que reconocen a los patógenos gracias a su receptor de membrana: el BCR (del inglés, B cell Receptor). El BCR actúa como una antena que reconoce patógenos, virus y bacterias, transmitiendo esas señales al interior del linfocito B, logrando así su activación. Estas señales activan la producción de anticuerpos y señales químicas que neutralizan la amenaza.

Investigaciones de referencia de la Universidad de Friburgo y del Cancer Research Institute en Londres habían demostrado previamente que el BCR no está distribuido homogéneamente en la membrana celular sino que, por el contrario, estos receptores se agrupan en estructuras conocidas como islas proteicas (?protein islands?). Cuando los linfocitos B reconocen una amenaza, las propiedades de estas islas proteicas cambian, pero hasta ahora se desconocía si estos cambios eran necesarios para el funcionamiento de los linfocitos B.

Ahora, en el estudio publicado por la revista Nature Immunology, Susana Minguet y sus colaboradores han demostrado que la proteína Caveolin-1 es la responsable de la organización de estos receptores en la membrana de los linfocitos B.

Usando modelos experimentales, los autores revelan que en ausencia de Caveolina-1, los BCR están desorganizados y, lo más importante, no reconocen eficientemente las amenazas, activando las células B de forma deficiente y por tanto generando respuestas inmunes insuficientes. Estos resultados demuestran por primera vez que la organización de los receptores en la membrana de los linfocitos B garantiza la correcta activación de estas células.

Los investigadores han visto, paradójicamente, que los linfocitos B que carecían de Caveolina-1 causaban en modelos animales manifestaciones clínicas similares a las descritas en pacientes con enfermedades autoinmunes, lo que ha posibilitado descubrir un modelo idóneo para el estudio de autoinmunidad causada por la incompleta activación de los linfocitos B. Estas células se generan a lo largo de nuestra vida en la médula ósea y allí son ‘educadas’ para no reconocer y atacar nuestro propio organismo. De esta manera, los linfocitos B se vuelven ?tolerantes? con el propio organismo.

Este estudio demuestra que este proceso educativo, o de establecimiento de tolerancia, depende de las señales transmitidas a través del BCR, y estas a su vez, dependen de que Caveolina-1 organice correctamente estos receptores en la membrana de los linfocitos B.
agosto 21/2017 (agenciasinc.es)

Investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC) han desarrollado nuevos métodos para inducir y analizar mosaicos genéticos. Estos ocurren cuando en un tejido celular hay varios subgrupos de células con un genotipo distinto y conocido, lo que permite estudiar las diferencias que dicho genotipo genera entre ellas.

Estos métodos, que se publican recientemente en la revista Cell, permitirán que cualquier investigador pueda generar mosaicos genéticos multiespectrales en modelos de investigación de animales vertebrados, como el ratón o el pez cebra. Según los investigadores esta nueva tecnología resultará útil para entender cómo funcionan e interaccionan distintos genes entre sí, con gran resolución espacio-temporal, durante el desarrollo de órganos o en procesos patológicos. Los genes codifican la información necesaria para sintetizar proteínas, los elementos básicos para el funcionamiento de nuestras células.

La mejora de los métodos para estudiar la función génica permitirá ?ampliar el conocimiento sobre la función que tiene nuestro genoma en los numerosos tipos celulares que constituyen nuestro organismo y establecer las redes de interacción génica y sus jerarquías regulatorias?, aseguran desde el CNIC. Además, este conocimiento es clave para diseñar estrategias terapéuticas eficientes enfocadas a modificar o corregir la actividad génica en enfermedades.

La capacidad para modificar la actividad génica ha cambiado radicalmente la manera en la que se estudian procesos de relevancia biológica o biomédica. Actualmente, la mayoría de investigadores analizan la función de un único gen a la vez, mediante la modificación de su actividad, ya sea aumentándola o eliminándola, en todas o parte de las células de un órgano o de un animal. El análisis de las alteraciones que dichas modificaciones genéticas producen en el desarrollo, funcionamiento o enfermedad del órgano o animal, permiten entender la función del gen estudiado en estos procesos.

Alteraciones inducibles en determinadas células

En el caso de ensayos experimentales utilizando mosaicos genéticos inducibles, explica Rui Benedito, responsable del estudio, estas alteraciones se inducen únicamente en algunas células del animal (células mutantes) manteniendo el resto sin alterar (células normales).

?El uso de mosaicos genéticos inducibles es muy importante ya que permite estudiar cómo se comportan células con distintos genotipos en un mismo ambiente celular, por lo que cualquier diferencia en su comportamiento se debe a la alteración genética inducida?, comenta el investigador del CNIC.

Este tipo de procedimiento es mucho más preciso e informativo que los estudios genéticos clásicos en los que la modificación genética no es inducible y está presente en todas las células del animal, lo que puede generar alteraciones secundarias que no se pueden controlar en el tiempo ni en el espacio y podrían distorsionar la interpretación de la función del gen en el proceso biológico estudiado.

El análisis de mosaicos genéticos es un método científico común en organismos invertebrados como la mosca de la fruta, debido a su facilidad experimental, lo que ha contribuido enormemente al conocimiento de la función de los genes y su papel en la biología celular. Sin embargo, señalan los investigadores en su trabajo, el estudio de mosaicos genéticos en el ratón, el principal modelo de investigación biomédica, ha estado mucho más limitado, debido a una mayor dificultad técnica para generar e insertar las moléculas de ADN necesarias en su genoma.

Biología molecular y transgénesis

Con el objetivo de estudiar mosaicos genéticos en ratón, investigadores del Laboratorio de Genética Molecular de la Angiogénesis del CNIC han desarrollado nuevos métodos de biología molecular y transgénesis que permiten inducir simultáneamente, en un solo ratón, diversas modificaciones genéticas en mosaico, asociadas a la expresión de distintos marcadores fluorescentes detectables por microscopia multiespectral de alta resolución.

Para facilitar el uso de estas nuevas herramientas genéticas por otros laboratorios, los investigadores del CNIC inicialmente desarrollaron una estrategia de ingeniería de ADN de código abierto, que puede ser utilizada por cualquier investigador y que simplifica la producción de grandes moléculas de ADN conteniendo los genes y los marcadores fluorescentes que se pretenden expresar. También han desarrollado nuevos métodos basados en el sistema CRISPR/Cas9 para introducir estos fragmentos de ADN en células madre o en cigotos para producir ratones transgénicos de manera más sencilla, rápida y consistente.

Con estas herramientas y ratones transgénicos, los investigadores han podido analizar en un mismo tejido y mediante microscopia avanzada de fluorescencia, el comportamiento de hasta 15 poblaciones celulares que expresan distintas proteínas fluorescentes, cada una asociada a una modificación genética especifica.

Según Rui Benedito, ?esta tecnología permite, por primera vez, inducir y analizar mosaicos genéticos múltiples, de manera combinatoria, en distintas células individuales de un mismo ratón. Como todas las distintas poblaciones celulares se encuentran en el mismo animal o tejido, y se pueden detectar simultáneamente, el análisis de las diferencias entre sus comportamientos permitirá obtener datos más precisos y reveladores sobre la función de los genes estudiados, que los obtenidos con procedimientos de análisis genético tradicionales, que requieren el estudio y comparación de células presentes en distintos animales, con o sin modificaciones genéticas?.
agosto 21/2017 (agenciasinc.es)

Según los científicos, esta técnica permitiría aliviar la grave escasez de órganos a la que se enfrentan las operaciones de trasplante en las personas. Sin embargo, el riesgo de transmisión cruzada de los PERV, entre otros factores, ha impedido su utilización en seres humanos.

Un equipo internacional de científicos, liderado por George Church del laboratorio eGenesis de la Universidad de Harvard (Estados Unidos), ha empleado ahora el sistema de CRISPR Cas9 para eliminar en animales vivos genes de retrovirus del genoma del cerdo, un hito que hasta ahora solo se había conseguido con éxito en líneas celulares. Así han podido crear los primeros cerdos libres de PERV.

Los investigadores comenzaron confirmando, también por primera vez, que estos retrovirus de células de cerdo se pueden transmitir a células humanas cuando se cultivan juntas. Incluso al exponer células humanas infectadas con PERV a otras no infectadas se producía la transmisión, lo que resalta la necesidad de desactivar estos elementos víricos porcinos si algún día se producen los xenotrasplantes.

Los científicos caracterizaron e identificaron 25 retrovirus endógenos en el genoma de células de fibroblastos (tejido conectivo) de cerdo, y utilizaron la herramienta de corta-pega genético CRISPR para desactivarlos, de una forma eficiente y precisa. Mediante un protocolo propio (que incluye clonaciones celulares, una estrategia para evitar la muerte de las células durante las múltiples ediciones, el uso de factores reparadores del ADN y la transferencia de células somáticas nucleares), el equipo fue capaz de desarrollar células viables con una desactivación del 100 % de los PERV.

Después, tras implantar los embriones en hembras de cerdo, comprobaron primero que los fetos no se reinfectaban con los retrovirus, y posteriormente corroboraron también que estos elementos víricos tampoco aparecían en los lechones recién nacidos.

Primer estudio sobre cerdos sin retrovirus endógenos 

?Este es el primer estudio que informa sobre la producción de cerdos sin PERV?, indica Luhan Yang, cofundadora y directora científica de eGenesis, y autora del trabajo que se publica en Science. De hecho, durante los cuatro meses posteriores al nacimiento de los lechones, el equipo supervisó y monitorizó la presencia de retrovirus y pudo confirmar su completa desactivación.

?Esta investigación representa un avance importante en cuanto a los temas de seguridad sobre la transmisión viral entre especies. Nuestro grupo seguirá diseñando la cepa de cerdo libre de PERV para proporcionar un xenotrasplante seguro y efectivo?, asegura la autora.

A partir de ahora, el equipo tratará de combinar los beneficios de seguridad de los cerdos libres de retrovirus endógenos con la edición adicional de genes que abordan la respuesta inmunológica. De este modo, se aumentará la compatibilidad inmunológica y funcional del órgano.
agosto 21/2017 (agenciasinc.es)

En España las enfermedades cerebrovasculares son la segunda causa de muerte ?en el caso de las mujeres es la primera?. Es además la primera causa de discapacidad permanente y la segunda de demencia. Hay unos 120 nuevos casos por cada 100 000 habitantes al año, y más de la mitad de los pacientes acaban incapacitados o fallecen. A pesar de su gran impacto social, no hay un tratamiento terapéutico adecuado para la mayoría de los afectados.

Ahora, un equipo multidisciplinar con investigadores del Instituto de Química Orgánica General de Madrid (CSIC), del Hospital Ramón y Cajal de Madrid (IRYCIS), y del Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBIS), ha identificado la molécula quinolil nitrona RP19 como un potente agente neuroprotector en modelos experimentales In vitro e In vivo de isquemia.

El trabajo, publicado en la revista ACS Chemical Neuroscience, confirma el potencial terapéutico de esta molécula y abre nuevas y prometedoras perspectivas para el inicio de los estudios preclínicos para evaluar su potencial uso en la terapia del ictus.

?Las enfermedades cerebrovasculares o ictus comprenden un conjunto de trastornos como consecuencia de una disminución del flujo sanguíneo cerebral, o de procesos hemorrágicos cerebrales, que causan graves secuelas neurológicas. La disminución del flujo sanguíneo induce un proceso isquémico (detención o disminución de la circulación de la sangre a través de las arterias), de manera transitoria o permanente, que puede afectar a solo una parte (isquemia focal) o a todo el cerebro (isquemia global)?, explica el doctor José L. Marco-Contelles, coautor del estudio.

Falta de tratamientos adecuados

Ante esta enfermedad, la atención médica a los pacientes afectados súbitamente por un ictus isquémico debe ser urgente y especializada, y preferiblemente dentro de las primeras 3 horas del inicio de los síntomas. Sin embargo, no hay un tratamiento adecuado para la mayoría de los afectados, reducido solo a la reperfusión por medios mecánicos (tromboctomía) o por agentes trombolíticos, como el activador recombinante de plasminógeno tisular (rtPA), pero que presentan importantes limitaciones, o una ventana terapéutica muy estrecha.

En el cerebro, la reperfusión inicial después de un evento isquémico provoca un estrés adicional por la producción de especies oxigenadas reactivas (ROS). Es por ello que las nitronas, por sus propiedades químicas y su actividad biológica como atrapadoras de ROS, se han evaluado tradicionalmente como agentes terapéuticos, aunque sin éxito clínico hasta la fecha.

?En este equipo multidisciplinar hemos diseñado, sintetizado y evaluado en modelo animal de isquemia cerebral la quinolil nitrona RP19 como agente permeable y adecuado que mejora las propiedades farmacológicas de citicolina, o de otras nitronas como PBN o NXY-059. La nitrona RP19 se ha ensayado en tres modelos experimentales de daño isquémico: en el de deprivación de oxígeno?glucosa en cultivos neuronales primarios; en isquemia global transitoria, y en isquemia focal, según el modelo de la oclusión transitoria de la arteria cerebral media.

De estos resultados experimentales podemos concluir que la quinolil nitrona RP19 es un potente agente neuroprotector en la isquemia experimental inducida en neuronas, y frente al daño isquémico por isquemia transitoria inducida en modelo animal, en una extensión y capacidad como no se había observado antes en otras nitronas ensayadas en modelos similares?, indica Marco-Contelles.

Por todo ello, ?la nitrona RP19 puede tener interés para la terapia del ictus y la estrategia terapéutica para el ictus basada en la neuroprotección debe ser tenida en cuenta en el diseño de fármacos para el tratamiento de esta patología?, concluye el investigador.
agosto 21/2017 (agenciasinc.es)

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Más sorprendentes fueron los resultados de otro estudio realizado por el grupo de la UIB en el que se encontraron que los músicos también tienen aumentada la percepción a los estímulos dolorosos en comparación con la población en general. Ambos resultados sugieren, de manera indirecta, que las regiones del cerebro implicadas en la detección e integración sensorial podrían estar también experimentando cambios plásticos debido a la práctica continúa con el instrumento musical.

La ínsula: una región cerebral clave

Ahora, en un estudio publicado recientemente en la revista Human Brain Mapping, los investigadores de la UIB, han explorado la organización de las redes neuronales de la ínsula, una de las regiones más importantes en la integración y la percepción sensorial. Este estudio ha sido realizado en colaboración con investigadores de la Universidad Ramon Llull y de la Universidad de Aarhus (Dinamarca).

Para ello, los investigadores estudiaron la conectividad de esta región con otras áreas del cerebro mediante el uso de la resonancia magnética funcional, una técnica de imagen que permite medir los cambios metabólicos que ocurren en el cerebro.

Se comparó el cerebro de los músicos y de los no músicos, y se observó que los primeros tenían un incremento de la conectividad funcional de la ínsula con regiones relacionadas con la detección y el procesamiento de estímulos (corteza cingulada anterior), procesamiento de información y el control (cortex prefrontal), así como con el sistema de recompensa y procesamiento emocionales (corteza orbitofrontal).

A su vez se observó que los músicos con más experiencia tenían una mayor conectividad con regiones del cerebro básicas para la práctica musical como son las regiones del procesamiento sensitivo-motor (corteza motora y somatosensorial primaria), así como las del procesamiento auditivo y visual (corteza auditiva primaria y occipital).

En conclusión, estos resultados indican que, efectivamente, la práctica musical también genera cambios a nivel de la organización de las redes neuronales, tal vez para reducir los tiempos de integración sensorial durante la práctica musical y mejorar el tiempo de reacción o ejecución instrumental. A su vez, estos resultados expanden los conocimientos que se tienen acerca del incremento de la percepción sensorial en músicos profesionales, sugiriendo que la práctica musical puede generar cambios también a nivel de la información corporal.
agosto 21/2017 (agenciasinc.es)