“Tenemos completamente dilucidado las bases moleculares de la actividad antibacteriana de la miel lo que contribuye a la aplicabilidad de la miel en la medicina”, dijeron los autores del Departamento de Microbiología Médica en el Centro Médico Académico en Amsterdam. “La miel o los componentes derivados de la miel podrían ser de gran valor para la prevención y el tratamiento de infecciones causadas por bacterias resistentes a los antibióticos”.

Para hacer el descubrimiento, los autores investigaron la actividad antibacteriana de la miel en tubos de ensayo frente a un panel de bacterias resistentes a los antibióticos y causantes de enfermedades. A su vez desarrollaron un método para neutralizar los factores conocidos antibacterianos de la miel y determinar sus contribuciones individuales como antibacteriano. En última instancia, los investigadores aislaron la proteína defensina-1, que forma parte de la abeja de la miel del sistema inmunológico y se añade por las abejas a la miel. Tras el análisis, los científicos concluyeron que la gran mayoría de propiedades antibacterianas de la miel vienen de esa proteína. Esta información también arroja luz sobre el funcionamiento interno del sistema inmunológico de la abeja, que puede ayudar a los criadores para crear ambientes más saludables y más adecuados para las abejas productoras de miel.

“Hemos sabido durante milenios que la miel puede ser bueno para la salud, pero no hemos sabido cómo funciona”, dijo Gerald Weissmann, MD, redactor en jefe de la revista FASEB Journal, “Ahora que conocemos el ingrediente antibacteriano potente de la miel, podemos hacer aún más eficaz su uso contra las infecciones bacterianas. “

Referencia

P. H. S. Kwakman, A. A. te Velde, L. de Boer, D. Speijer, C. M. J. E. Vandenbroucke-Grauls, S. A. J. Zaat. How honey kills bacteria. The FASEB Journal, 2010; DOI: 10.1096/fj.09-150789

La inflamación del corazón y del músculo esquelético (HSMI), es una enfermedad a menudo fatal que fue detectada por primera vez en el salmón en una granja en Noruega en 1999, y ahora ha sido reportado en 417 granjas de peces en Noruega, así como en el Reino Unido. La enfermedad destruye el corazón y el tejido muscular y la mortalidad puede llegar al 20 por ciento de los peces infectados. Aunque los estudios han indicado una base infecciosa, los esfuerzos recientes para determinar el agente patógeno causante de la enfermedad han sido infructuosos.

Ahora, utilizando avanzadas técnicas de biología molecular, un equipo internacional del Centro de Infección e Inmunidad de Columbia University y de la Escuela de Salud Pública, han encontrado pruebas de que la enfermedad puede ser causada por un virus hasta entonces desconocido. El virus recientemente identificado está relacionado con distinto de retrovirus previamente conocidos, que son virus de doble cadena de ARN y que infectan a una amplia gama de vertebrados. Los resultados del estudio completo se publicaron en línea en la revista PLoS ONE.

“Nuestros datos proporcionan pruebas convincentes de que HSMI se asocia a la infección como un retrovirus nuevo”, dijeron loa autores.

“Si bien no hay evidencia de que esto podría extenderse a los seres humanos, es una amenaza para la acuicultura, y tiene el potencial de diseminarse a los salmones salvajes”, agregaron.

Para identificar el virus, los investigadores utilizaron modernos métodos de secuenciación de ADN y la bioinformática, incluyendo una nueva herramienta llamada Análisis de Frecuencia de Datos de Secuencia (EDAF). Los investigadores miraron las secuencias virales en muestras de corazón y riñón de salmón de 29 representantes de tres diferentes brotes HSMI y 10 muestras de peces de cría sanos. Veintiocho de los 29 (96,5%) de las muestras conocidas con HSMI y ninguna de las 10 muestras de salmón sanos fueron positivos. Los investigadores también probaron 66 muestras obtenidas del salmón silvestre que viven en nueve ríos de la costa de Noruega. El virus fue detectado en dieciséis de estas muestras (24,2%), aunque por lo general en concentraciones más bajas que las que se encontraron en los peces de cultivo en crisis.

Investigaciones adicionales serán necesarias para confirmar que el reovirus es la causa del HSMI. Mientras tanto, el trabajo ya ha comenzado en Noruega para desarrollar una vacuna para proteger al salmón del Atlántico.

Teniendo en cuenta que muchas de las ovas de los salmónidos que se cultivan en Chile provienen de Noruega es de esperar que al igual que sucedió con el virus ISA, este virus pueda llegar a Chile.

Referencia

Gustavo Palacios, Marie Lovoll, Torstein Tengs, Mady Hornig, Stephen Hutchison, Jeffrey Hui, Ruth-Torill Kongtorp, Nazir Savji, Ana V Bussetti, Alexander Solovyov, Anja B Kristoffersen, Christopher Celone, Craig Street, Vladimir Trifonov, David L Hirschberg, Raul Rabadan, Michael Egholm, Espen Rimstad, W Ian Lipkin. Heart and Skeletal Muscle Inflammation of Farmed Salmon Is Associated with Infection with a Novel Reovirus. PLoS ONE, 2010; DOI: 10.1371/journal.pone.0011487

La actividad física, social, u otras experiencias enriquecedoras promueen  la neurogénesis, es decir el nacimiento y la maduración de nuevas neuronas. Este crecimiento tiene lugar en el hipocampo, una zona clave del centro de memoria del cerebro. Pero incluso en el cerebro adulto normal, la mayoría de estas neuronas recién nacidas mueren durante el mes que se necesita para desarrollar y obtener los circuitos del cerebro. Para sobrevivir, las células  ejecutan un puñado de desafíos. Las neuronas del hipocampo recién nacidas les va mucho peor en los trastornos relacionados con el envejecimiento como el Alzheimer, marcada por la muerte celular fuera de control.

Con la esperanza de encontrar compuestos que pueden proteger las neuronas vulnerables durante este proceso, científicos evaluaron a más de 1000 pequeñas moléculas en ratones vivos. Uno de los compuestos, designado P7C3, corrigió el déficit en los cerebros de los ratones adultos modificados por carecer de un gen necesario para la supervivencia de las neuronas recién nacidas en el hipocampo. El suminisgtro de P7C3 a los ratones redujo la muerte programada de las células del recién nacido,  la normalización del retraso en el crecimiento de las extensiones ramificadas de las neuronas y el engrosamiento anormal de una capa delgada de células en un 40 por ciento. Entre las pistas sobre el mecanismo por el cual P7C3 actúa sobre lass neuronas, los investigadores descubrieron que protege la integridad de la maquinaria para mantener el nivel de energía en una célula .

“Este compuesto neuroprotector, llamado P7C3, promete especialmente debido a sus propiedades de fácil medicamento”, explicaron los autores. “Se puede tomar por vía oral, atraviesa la barrera hematoencefálica, con efectos a largo plazo, y con seguridad es tolerado por los ratones durante muchas etapas de su desarrollo.”

“Esta sorprendente demostración de un tratamiento que detiene el deterioro cognitivo relacionado con la edad en los animales vivos señala el camino hacia el desarrollo potencial de las curas contra enfermedades como el Alzheimer”, dijeron los autores.

Para saber si P7C3 podría recuperar la muerte neuronal asociada con el envejecimiento y el deterioro cognitivo, los investigadores les dieron el compuesto a las ratas viejas. Los roedores tratados con P7C3 durante dos meses superaron significativamente a sus pares no tratados en una tarea de laberinto de agua, un ensayo de calidad del aprendizaje dependiente del hipocampo. Las ratas se utilizaron en lugar de ratones en esta fase del estudio porque los ratones genéticamente modificados no sabían nadar.

El tratamiento prolongado de las ratas viejas con P7C3 además favorecido el nacimiento de nuevas neuronas. “Las ratas viejas normalmente muestran una disminución en la neurogénesis asociada a una incapacidad para formar nuevos recuerdos y aprender las tareas”, explicaron los autores. En su estudio, las ratas tratadas con P7C3 cada día mostraron evidencia de un aumento en la formación de neuronas recién nacidas y mejoras significativas en su capacidad para nadar a la ubicación de una plataforma, una prueba estandarizada de aprendizaje y de memoria en ratas.

La clave del éxito del tratamiento es la protección de las neuronas recién nacidas, informaron los investigadores. De hecho, explicaron, el proceso normal por el que las neuronas recién se incorporan en el cerebro a medida que las células maduran es largo y peligroso.

“Toma mucho tiempo – dos a cuatro semanas – desde el nacimiento de una neurona nueva hasta que se convierte en funcional”. “La mayoría de ellas mueren en el camino.” P7C3 esencialmente parece dar mejores probabilidades de sobrevida para que las neuronas recién nacidas.

Los investigadores identificaron un derivado de P7C3, llamado A20, que es aún más protector que el compuesto original. También produjeron evidencias que sugieren que otros dos compuestos neuroprotectores puedan ser posibles curas contra el Alzheimer ya que pueden trabajar a través del mismo mecanismo que P7C3. A20 demostó ser 300 veces más potente que uno de los compuestos en la actualidad en ensayos clínicos contra la enfermedad de Alzheimer. Esto sugirió que incluso químicos más potentes agentes neuroprotectores podría ser descubiertos usando los mismos métodos. Actualmente los investigadores  están buscando el blanco molecular de la molécula P7C3, aspecto clave para descubrir el mecanismo neuroprotector subyacente.

Referencia

Pieper AA, Xie S, Capota E, Estill SJ, Zhong J, Long JM, Becker GL, Huntington P, Goldman SE, Shen CH, Capota M, Britt JK, Kotti T, Ure K, Brat DJ, Williams NS, MacMillan KS, Naidoo J, Melito L, Hsieh J, Brabander JD, Ready JM, McKnight SL. Discovery of a Pro-neurogenic, Neuroprotective Chemical. Cell, July 8, 2010 DOI: 10.1016/j.cell.2010.06.018

Científicos estadounidenses han descubierto que la exposición al ADN extracelular (eDNA) como consecuencia de la muerte celular detiene la capacidad de adhesión de las células que permanecen vivas. Esto evita que las células se unan a las biopelículas bacterianas donde hay bacterias muertas. Es decir, las células se vuelven más pegajosas y por lo tanto más propensos a escapar de la colonia adonde las condiciones pueden ser mejores.

El inofensivo Caulobacter viven en lugares muy pobres en nutrientes, por ejemplo en ambientes acuáticos como lagos, ríos, e incluso el agua del grifo. Al igual que muchas otras bacterias, las biopelículas de Caulobacter forma agrupaciones de células en una matriz pegajosa producida por las propias bacterias. Las bacterias en biopelículas son más resistentes a los depredadores y los antibióticos, y se ven menos afectadas por el estrés ambiental. Sin embargo, si las condiciones ambientales empeoran, quedarse atrapado en la biopelícula puede ser una desventaja para las bacterias que la forman.

Esto presenta un problema especial para Caulobacter. En 2006, el microbiólogo Yves Brun, investigador principal del proyecto, y sus colegas de la Universidad Brown demostraron que el pegamento de azúcar y proteínas que las bacterias utilizan como matriz de la biopelícula es el más fuerte pegamento conocido en la naturaleza. Una vez que una célula se une a la colectiva, queda atrapada ahí.

Caulobacter resuelve el problema de quedarse atascado en condiciones de pobreza mediante la producción de un clon de sí mismo a través de la replicación celular. La célula madre heroicamente se queda atrás. Sin embargo, la célula hija, llamada Enjambre comienza su vida con un flagelo, que le permiten moverse a través del agua. La hija tiene la opción de la natación para distanciarse de su madre y sus parientes en la biopelícula, o de establecerse en el biofilm mismo donde nació.

“Parece que un producto de la muerte celular puede ayudar a estas células a elegir en que entorno vivir y determinar si éste es un buen lugar para instalarse”, dijeron los autores

Como ocurre a menudo en la ciencia, el descubrimiento fue el resultado de la serendipia.

Primero vieron si las bacterias estaban produciendo algo que les permitía cambiar entre estos dos estados muy diferentes de la vida bacteriana, quedarse donde nacieron en la biopelícula o dispersarse para colonizar nuevas superficies. Encontramos que el DNA liberado por las células muertas, producto de la lisis, se vinculaba directamente al disco adhesivo de las células del recién nacido haciéndolo menos pegajoso.  Es decir, es como tener una sustancia pegajosa en su yema del dedo y cubrirlo con polvo – una vez que el disco adhesivo está recubierta con el eDNA, no puede adherirse a una nueva superficie, por lo que la célula es más probable que nade en busca de otros nichos.

Los investigadores no saben con certeza si la conducta de escape de las células es el resultado de un accidente – un accidente feliz de que el disco de fijación y eDNA interactuan – o si la interacción representa un proceso activo que se ha modificado y ajustado a través de la selección natural. Independientemente, más células se mueren en peores ambientes, produciendo más eDNA, y estimulan más la dispersión de las nuevas células.

¿Qué mejor manera de detectar si el medio ambiente es malo para la especie que ser sensible a las muertes de sus parientes cercanos? En general, las biopelículas son buenas para las bacterias. Pero cuando sus hermanos empiezan a morir a tu alrededor, sabes que es hora de encontrar un lugar mejor para vivir “.

“¿Cómo Caulobacter discriminar entre sus hermanos de ADN de otro ADN en el medio ambiente?” Kysela preguntó. “Está claro que hay algo especial acerca del DNA de Caulobacter, ya que las células ignoran la natación con el ADN de especies no relacionadas. Todo lo que hemos visto hasta ahora indica que hay algo en la secuencia particular del ADN de Caulobacter que es responsable, pero aún estamos descubriéndolo.

Una gran cantidad de especies bacterianas alternan sus vidas entre las biopelículas y la vida libre. Será interesante ver si estas especies también responde a su propio ADN.

Referencia

Cécile Berne, David T. Kysela, Yves V. Brun. A bacterial extracellular DNA inhibits settling of motile progeny cells within a biofilm. Molecular Microbiology, 2010; DOI:10.1111/j.1365-2958.2010.07267.x

El estudio dirigido por David Baltimore,Premio Nobel de Fisiología o Medicina en el año 1975 aparece en la edición del 4 de junio de la revista Science.

El Tamiflu y otros medicamentos antivirales, a diferencia de las vacunas, actuan directamente sobre los virus. Las vacunas usualmente estimulan el sistema inmune de nuestro cuerpo para responder a los patógenos después de que una infección se ha establecido.

En una infección de la gripe, los virus se unen al ácido siálico en la superficie de una célula huésped utilizando una proteína llamada hemaglutinina (la “H” en H1N1). El virus luego entrar en la célula y puede replicarse. Cuando el virus “nuevo” quiere salir de la célula, también se unen al ácido siálico. El virus luego usa una proteína llamada neuraminidasa (la “N” en H1N1) para reducir el ácido siálico, liberándose para infectar nuevas células.

Este proceso, sin embargo, está bloqueado por el Tamiflu, que previene a la neuraminidasa de escindir el ácido siálico. Esta molécula se emplaza en el sitio activo de la neuraminidasa, donde normalmente se rompe el ácido siálico.

En general, para un que virus se vuelva resistente al Tamiflu, la proteína neuraminidasa tiene que ser capaz de “reconocer” la diferencia entre el ácido siálico y el Tamiflu.

Este reconocimiento es posible en los virus que tienen una mutación, conocida como H274Y, en la proteína neuraminidasa. Los cambios de la mutación alteran un aminoácido por otro en un lugar particular de la proteína neuraminidasa, lo que produce un ligero cambio conformacional en una región crucial de la estructura tridimensional de la proteína. “Una vez que esto sucede,” dicen los autores, “la neuraminidasa ya no se une fuertemente al Tamiflu, y aún es capaz de escindir el ácido siálico.”

“La gente sabe acerca de esta mutación H274Y desde hace más de una década”, añade, “pero la mutación parece interferir con la capacidad del virus para replicarse y transmitirse. Las bases moleculares de la interferencia no estaban claras y no eran de gran importancia clínica, hasta ahora”

Sin embargo, durante la temporada de gripe 2007-2008, versiones resistente a los virus H1N1 con la mutación H274Y comenzaron a aparecer en todo el mundo. Al año siguiente, en esencia todos los virus de la gripe estacional H1N1 de repente eran resistentes al Tamiflu a causa de la mutación.
La única diferencia: ahora estaban creciendo tan bien como los virus regulares.

“Pensamos que era un misterio evolutivo interesante”, dijeron los autores. “Algo pasó que hizo que el virus resistente al Tamiflu también fuera capaz de reproducirse y extenderse como virus de la gripe de tipo salvaje.”¿Cómo sucedió esto?

El primer paso para averiguarlo era determinar por qué la mutación H274Y generalmente obstaculiza el crecimiento y la propagación de un virus.
“Nuestra hipótesis”, dice Bloom, “es que la mutación de resistencia – como efecto fortuito – previene a la neuraminidasa de alcanzar la membrana celular.” Esta disminución en la disponibilidad de la neuraminidasa, que rompe los virus recién formados al exterior de sus amarres-(ácidos siálicos) de la célula huésped, lo que les permite es propagarse a infectar a otras células – disminuyendo la tasa de replicación viral. Los investigadores confirmaron esta teoría en los cultivos celulares.

“Ahora, si tienes una segunda mutación que soluciona este problema en los mutantes H274Y,” dice Bloom, “tendrá un virus que crece muy bien y es resistente al Tamiflu. Y eso es malo – para nosotros no para el virus “.

Los investigadores descubrieron uno de esas mutaciones secundarias – dos de ellas, de hecho – en el gen de la neuraminidasa de las cepas de la gripe resistente al Tamiflu de la temporada de la gripe entre 2007-2008.

Curiosamente, el análisis de las secuencias de la gripe mostraron que las dos mutaciones secundarias habían surgido antes de la mutación H274Y y habían empezado a extenderse. La existencia de estas mutaciones “pre-adaptativa”, dicen los investigadores, permitió la supervivencia y la proliferación de las repeticiones posteriores de la mutación H274Y.

Los cambios genéticos que sentaron las bases para ulteriores adaptaciones pueden representar un caso bastante común en la evolución.

“Este estudio muestra cómo la combinación de una comprensión de los mecanismos moleculares subyacentes a la evolución con los datos de la secuenciación histórica detallada de ñps aislamientos del virus de la influenza puede llevar a una comprensión más profunda del desafío que presenta este virus a la población humana”, dice Baltimore. “Esto demuestra que las mutaciones no son necesariamente” buenas “o” malas “, sino que sus efectos pueden depender de la contexto en el que aparecen”.

Referencia

Jesse D. Bloom, Lizhi Ian Gong, David Baltimore. Permissive Secondary Mutations Enable the Evolution of Influenza Oseltamivir Resistance. Science, 4 June 2010: Vol. 328. no. 5983, pp. 1272 – 1275 DOI: 10.1126/science.118781

En un nuevo informe de investigación publicado en línea en el diario FASEB estos científicos utilizaron ratones para demostrar que una cepa específica de Lactobacillus reuteri disminuye la fuerza de las contracciones musculares en los intestinos en cuestión de minutos de exposición. Esta bacteria ocurre naturalmente en el intestino de muchos mamíferos y se pueden encontrar en la leche materna humana. Este descubrimiento sugieren que el aumento de la inla gesta de esta bacteria puede ayudar a aliviar los síntomas de una amplia gama de trastornos digestivos, como el síndrome del intestino irritable, enfermedad inflamatoria intestinal, los trastornos funcionales del intestino y el estreñimiento.

“Científicamente los nuevos enfoques nutricionales intentan corregir el desequilibrio potencial de las bacterias en el intestino y así promover una mejor salud y posiblemente restaurar la salud en las enfermedades asociadas a estos desequilibrios”, dijeron los autores.

Para hacer este descubrimiento, los científicos expusieron a la bacteria Lactobacillus reuteri a pedazos del intestino delgado  tomado de los ratones sanos y de los ratones no tratados previamente. La bacteria fue introducida en una solución salina caliente que fluye a través del lumen del intestino y la presión causada por las contracciones naturales se midieron antes, durante y después de agregar la bacteria. La relajación del tejido muscular liso se comparó con la acción de la bacteria. Los investigadores también probaron la actividad eléctrica de las células nerviosas sensoriales presentes en el intestino.

Esta investigación muestra que la relación entre los humanos y los microbios puede ser beneficiosa para ambos. De seguro este nuevo Lactobacillus encuentará un lugar en los innumerables productos probióticos que se ofrecen hoy dia en el mercado.

Referencia

Bingxian Wang, Yu-Kang Mao, Caroline Diorio, Michael Pasyk, Richard You Wu, John Bienenstock, and Wolfgang A. Kunze. Luminal administration ex vivo of a live Lactobacillus species moderates mouse jejunal motility within minutes. FASEB J., DOI: 10.1096/fj.09-153841

En la revista Nature, virólogos del Instituto de Microbiología Médica de la Universidad de Friburgo colegas del Centro Max Delbrück para Medicina Molecular (MDC) de Berlín-Buch han decifrado la estructura de la proteína Mx y gracias a eso son capaces de explicar cómo se desarrolla su contra efecto viral.

Los uevos virus de la gripe “saltan” de los animales a los seres humanos con una frecuencia alarmante, como lo demuestra el virus de la gripe aviar H5N1, o, más recientemente, con el virus de la gripe humana H1N1. Aunque los seres humanos por lo general no tienen ninguna inmunidad preexistente frente a estos patógenos, afortunadamente el organismo humano no está completamente sin protección contra los invasores. Rápidamente se puede movilizar una estrategia de defensa que impide que el virus de la gripe prolifere sin control en el cuerpo.

Un elemento esencial de esta protección es una proteína producida por el organismo que reconoce muchos virus y evita que se dupliquen dentro de las células infectadas. En condiciones normales, esta proteína protectora no está en la célula en absoluto, pero después de la infección puede ser producida en grandes cantidades.

La proteína, conocida como Mx (abreviatura de la resistencia myxovirus), es una máquina molecular que no se desarrolla a plenitud hasta que las moléculas individuales se hayan unido para formar una red de anillo macromoleculares muy bien estructurada. Un elemento central de la formación de estas estructuras de anillo es la parte especial de Mx conocido como el tallo.

Los científicos han tratado de describir la estructura de este tallo durante años. En este trabajo han desentrañado el secreto de la estructura del tallo de Mx a nivel atómico. En combinación con los hallazgos bioquímicos previos, esta claro que la función de la estructura del tallo Mx es como una especie de pinza que sujeta y desactiva los componentes importantes del virus de la influenza en la célula infectada.

El hecho de que las nuevas formas de gripe puede provocar epidemias o pandemias, incluso a pesar de este mecanismo de defensa se debe a la potencia y agresividad de estos patógenos. Los investigadores están seguros de que sus nuevos hallazgos sobre la protección por la proteína Mx servirá de base para el desarrollo de nuevos medicamentos antivirales para combatir el virus de la gripe. Por otra parte, también están seguros de que este nuevo conocimiento acerca de la función de Mx aumentará su comprensión de los demás miembros de esta familia de proteínas.

Referencia

Song Gao, Alexander Von Der Malsburg, Susann Paeschke, Joachim Behlke, Otto Haller, Georg Kochs, Oliver Daumke. Structural basis of oligomerisaton in the stalk region of dynamin-like MxA. Nature, 2010; DOI: 10.1038/nature08972

Por muchos es conocido que los patos, a diferencias de los pollos y otras aves migratorias, no son capaces de transmitir el virus de la Influenza a los hombres. La causa de este curioso fenómeno parecen haberla descubierto unos científicos canadienses quiene identificaron un gen que les permite a los patos vivir sanoa y salvoa, como anfitriones de la gripe. El gen del pato se llama gen inducible por ácido retinoico-I (RIG-I), y permite que el sistema inmune del pato contenga el virus, que normalmente se extiende desde los patos a los pollos. Es en los pollos donde se muta y puede evolucionar de ser una amenaza mortal como el virus de la gripe H5N1.

Hay que señalar que los primeros casos de H5N1 en humanos se econtraron Hong Kong en 1997. Un total de sieciocho personas que estuvieron en estrecho contacto con los pollos se infectaron y muriendo seis de ellas.

La investigación demostró además que como es de esperar los pollos no tienen este gen (RIG-I). En un experimento definitivo los investigadores lograron transferir el gen de RIG-I de patos a las células de pollo. Un pollo sano puede morir dentro de 18 horas después de la infección, pero los investigadores han logrado con esta transferencia reducir la replicación viral a la mitad.

Muchos me imagino esten pensando en una potencial aplicación de esta investigación podría influir a la industria avícola en todo el mundo para la producción de pollos transgénicos con el gen del pato y por lo tanto resistentes a la gripe.

Referencias

Barber et al. Association of RIG-I with innate immunity of ducks to influenza. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010; 107 (13): 5913 DOI: 10.1073/pnas.1001755107

A las 3:21 am PDT el 5 de abril, los investigadores del Instituto Biodesign de la Universidad Estatal de Arizona, verán su último experimento lanzado a la órbita terrestre en la misión STS-131 a bordo del transbordador espacial Discovery. Los objetivos de la investigación del equipo liderado por por la Dra Cheryl Nickerson proporcionarán una nueva visión fundamental en el proceso de las enfermedades infecciosas y, además, analizar y difundir los de otras enfermedades degenerativas, incluyendo los trastornos del sistema inmune y el cáncer.

El conocimiento obtenido de este trabajo puede llegar a ayudar en el desarrollo de nuevos tratamientos para las enfermedades infecciosas, que siguen siendo una causa importante de la morbilidad humana y mortalidad a nivel mundial. Los resultados del estudio también serán usados para ayudar a mitigar los riesgos de las enfermedades infecciosas de las tripulaciones, que son particularmente vulnerables a la infección, debido a la redución de la función inmune que ocurre durante las misiones de los vuelos espaciales.

“La clave de esta investigación”, dijo Nickerson, es ver la forma en que las células humanas pueden adaptarse y responder al medio ambiente de microgravedad única de los vuelos espaciales. En respuesta a la microgravedad , las células presentan importantes propiedades biológicas que son directamente relevantes para la salud humana y las enfermedades, incluidos los cambios en la función inmune, las respuestas al estrés, y la virulencia. Estas condiciones no se observan con los enfoques tradicionales de experimentación en nuestro planeta”

Esta es la tercera vez que Nickerson y su equipo han “volado” sus experimentos financiados por la NASA a bordo de un transbordador espacial. Sus investigaciones previas a bordo de transbordadores Atlantis y el Endeavour fueron los primeros en demostrar que el vuelo espacial induce cambios importantes en la expresión genética y la virulencia del patógeno de los alimentos Salmonella (Ver referencia). Estos cambios se deben, al menos en parte, a la manera única que el líquido extracelular fluye alrededor de la superficie de las células. Esta perturbación física de la superficie celular causado por el flujo del fluido circundante  induce única respuesta celular, tanto en las bacterias (como la Salmonella) como en las células humanas.

La actual misión será la primera vez que las células humanas se someterán a la infección por un patógeno en los viajes espaciales. Específicamente, este experimento de trece días va a caracterizar el efecto de la microgravedad en las respuestas celulares intestinales antes y después de la infección con el patógeno de transmisión alimentaria, Salmonella typhimurium. Los resultados de este estudio serán analizados en un esfuerzo de colaboración entre el laboratorio de Nickerson y la de su co-investigador Mark Ott, un investigador del Centro Espacial Johnson de la NASA.

Los objetivos de estos experimentos son de dos 1) Entender mejor el efecto de los vuelos espaciales en las células humanas antes y después de la infección con una bacteria patógena invasiva – Información de vital importancia para garantizar la seguridad de los astronautas, y 2) Comparar y profundizar en las respuestas de las células humanas y de los patógenos tanto en el espacio como en su entorno habitual en el cuerpo humano en la Tierra.

Estaré bien al tanto para comentarles en bioBlogia cuando salgan a la luz los resultados del experimento.

Referencias

Wilson JW, Ott CM, Höner zu Bentrup K, Ramamurthy R, Quick L, Porwollik S, Cheng P, McClelland M, Tsaprailis G, Radabaugh T, Hunt A, Fernandez D, Richter E, Shah M, Kilcoyne M, Joshi L, Nelman-Gonzalez M, Hing S, Parra M, Dumars P, Norwood K, Bober R, Devich J, Ruggles A, Goulart C, Rupert M, Stodieck L, Stafford P, Catella L, Schurr MJ, Buchanan K, Morici L, McCracken J, Allen P, Baker-Coleman C, Hammond T, Vogel J, Nelson R, Pierson DL, Stefanyshyn-Piper HM, Nickerson CA. Space flight alters bacterial gene expression and virulence and reveals a role for global regulator Hfq. Proc Natl Acad Sci U S A.  2007 Oct 9; 104(41):16299-304.

Los virus han representado una amenaza para las poblaciones humanas en la historia y todavía representan una gran proporción de las enfermedades y muerte en el mundo. La identificación de variantes genéticas que modulan la susceptibilidad a las infecciones virales por lo tanto, es fundamental para el desarrollo de nuevos enfoques terapéuticos y vacunas.

Debido a la larga relación entre los seres humanos y los virus, las variantes de los genes que confieren una mayor resistencia a estos agentes patógenos probablemente han sido el blanco de la selección natural. Este concepto ha sido explotado para identificar dichas variantes en el genoma humano y que modulan la susceptibilidad a la infección o la severidad de la enfermedad resultante.

En particular, los autores basaron su estudio sobre la idea de que las poblaciones que viven en diferentes áreas geográficas han estado expuestos a diferentes cargas virales y por lo tanto han sido sometidos a un virus variable basado en la presión selectiva. Mediante el análisis de los datos genéticos para 52 poblaciones distribuidas en todo el mundo, los autores identificaron las variantes que muestran mayor frecuencia cuando la carga viral es alta. Con este enfoque, encontraron 139 genes humanos que modulan la susceptibilidad a las infecciones virales, los productos de las proteína de varios de estos genes interactúan entre sí y, a menudo con los componentes virales.

El estudio se basó en las predicciones generadas en las simulaciones por ordenador, por lo tanto será necesario la validación experimental de estos resultados. Los autores concluyen que con enfoques similar a la que se aplicaban podrían utilizarse para identificar variantes de susceptibilidad para las infecciones transmitidas por otros patógenos además de los virus.

Referencia

Fumagalli M, Pozzoli U, Cagliani R, Comi GP, Bresolin N, et al. Genome-Wide Identification of Susceptibility Alleles for Viral Infections through a Population Genetics Approach. PLoS Genetics, 2010; 6 (2): e1000849 DOI: 10.1371/journal.pgen.1000849