Los investigadores de la División de Ciencias de la Salud y Tecnología del MIT-Harvard han descubierto una nueva manera de superar este reto, al encapsular las células vivas en cubos y colocarlos en las estructuras 3-D, al igual que lo haría un niño para la construcción de edificios de bloques en los Legos.

La nueva técnica fue publicada en la revista Advanced Materials y emplea un material gelatinoso que actúa como el cemento, al unir a las células (“ladrillos”) cuando se endurece.

Los “ladrillos” de células pequeñas tienen un potencial para la creación de tejidos artificiales u otros tipos de dispositivos médicosy además son muy elegantes y tienen una gran flexibilidad en la manera de crecer”, dicen los autores.

Para la obtención de las células para la ingeniería de tejidos, los investigadores tienen que romper el tejido primero mediante el uso de enzimas que digieren el material extracelular que normalmente mantiene las células juntas. Sin embargo, una vez que las células son libres, es difícil reunirlos en las estructuras que imitan la microarquitectura del tejido natural.

Algunos científicos han construido con éxito los tejidos simples, tales como la piel, el cartílago o la vejiga en andamios de espuma biodegradable. “Eso funciona, pero a menudo carece de una microarquitectura controlada”, es decir no se consiguen los tejidos con la misma complejidad que los tejidos normales.”

Los investigadores construyeron sus “Legos biológicos” al encapsular las células dentro de un polímero llamado polietilenglicol (PEG), que tiene muchos usos médicos. Su versión del polímero es un líquido que se convierte en un gel cuando se ilumina, así que cuando las células revestidas con el polímero son expuestos a la luz, el polímero se endurece y que retiene a las células en los cubos con longitudes que van desde las 100 hasta las 500 millonésimas de un metro.

Una vez que las células están en forma de cubo pueden ser dispuestos en formas específicas mediante el uso de plantillas hechas de PDMS, un polímero basado en el silicio y utilizado en muchos productos sanitarios. Tanto la plantilla y los cubos están recubiertos de células nuevas con el polímero PEG, que actúa como un pegamento que mantiene los cubos juntos formando un paquete firmemente como una superficie de andamio.

Después los cubos se disponen adecuadamente, se iluminan de nuevo, y el líquido de la unión de los cubos se solidifica. Cuando la plantilla se elimina, los cubos adquieren su nueva estructura.

Este método podría utilizarse para construir tubos que podrían funcionar como vasos capilares, lo que podría ayudar a superar uno de los problemas más persistentes en los órganos de ingeniería – la ausencia de un suministro de sangre inmediata. “Si usted construye un órgano, pero no puede proporcionar los nutrientes, este finalmente se va a morir”, dicen los autores. que esperan que su trabajo también pueda conducir a una nueva forma de hacer un hígado o un tejido cardíaco artificial.

Otros investigadores han desarrollado otras técnica denominadas de impresión de órganos para crear complejos tejidos en 3-D, pero ese proceso requiere decuna máquina robotizada que no tiene un uso generalizado. Esta nueva técnica no requiere ningún equipo especial y se puede reproducir esto en cualquier laboratorio”.

Referencia

Javier G. Fernandez, Ali Khademhosseini. Micro-Masonry: Construction of 3D Structures by Microscale Self-Assembly. Advanced Materials, 2010; DOI: 10.1002/adma.200903893

Mientras los líderes mundiales se reunen en la XV Conferencia Internacional sobre el Cambio Climático que se celebra en Copenhague los científicos hacen un gran esfuerzo por constribuir con la reducción de los gases invernaderos.

La investigación, que aparece en la edición del 9 de diciembre de la revista Nature Biotechnology, tiene dos ventajas en el objetivo a escala mundial de alcanzar una economía de energía más limpia y más verde. En primer lugar, se recicla el dióxido de carbono, lo que reduciría los niveles de los gases de efecto invernadero resultantes de la quema de os combustibles fósiles. Y en segundo lugar, utiliza energía solar para convertir el dióxido de carbono en un combustible líquido que puede ser utilizado en la infraestructura energética existente, inclusive en la mayoría de los automóviles.

Mientras que otras alternativas a la gasolina incluyen los biocombustibles derivados de las plantas o algas, todos estos procesos requieren de varios pasos intermedios antes del refinamiento en los combustibles utilizables.

“Este nuevo enfoque evita la necesidad de la deconstrucción de la biomasa, ya sea en el caso de la biomasa de lacelulosa o la biomasa de las algas, lo que constitiye una barrera económica para la producción de los biocombustibles”, dijo el líder del equipo de James C. Liao, profesor de UCLA. “Por lo tanto, esto es potencialmente mucho más eficiente y menos costoso que el enfoque actual”.

Mediante el uso de la cianobacteria Synechoccus elongatus, los investigadores primero lograron genéticamente aumentar la fijación del dióxido de carbono, mediante el aumento de la enzima RuBisCO. Luego empalmaron los genes de otros microorganismos para diseñar una cepa que mediante la “ingesta” de dióxido de carbono y la luz solar produce gas isobutiraldehído. El bajo punto de ebullición y alta presión de vapor de este gas le permite fácilmente ser despojado del sistema.

Un lugar ideal para este sistema serían las centrales existentes que emiten dióxido de carbono, permitiendo potencialmente a los gases de efecto invernadero ser capturado y reciclados directamente en combustible líquido.

“Vamos a continuar para mejorar la velocidad y el rendimiento de la producción”, dijo Liao. “Otros obstáculos son la eficiencia de la distribución de la luz y la reducción de los costos del biorreactor. Estamos trabajando en las soluciones a estos problemas”.

Referencia

Shota Atsumi, Wendy Higashide, James C Liao. Nature Biotechnology 27, 1177 – 1180 (2009) Published online: 15 November 2009 | doi:10.1038/nbt.1586

El protagonista de este estudio es sin dudas un árbol único en el mundo. El ginkgo (Ginkgo biloba) también conocido como el árbol de los cuarenta escudos, no tiene parientes vivos y constituye uno de los mejores ejemplos de relicto o fósil viviente conocido. No es de extrañar con estos antecedentes y siendo oriundo de China se le hayan encontrado numerosas propiedades medicinales y curativas. Los investigadores Instituto Coreano de Radiología y Ciencias Médicas se interesaron en los efectos protectores de los extractos de sus hojas que contienen compuestos antioxidantes, como los glucósidos y terpenoides coménmente conocidos como ginkgolides y bilobalides.

Estos compuestos se piensan que protegen a las células del daño de los radicales libres y de otras especies reactivas oxidantes encontrados en el cuerpo. Estas especies son generados continuamente por el metabolismo normal del cuerpo, y su exceso se aprecia en algunas enfermedades o después de la exposición a la contaminación o la radiación. Los daños en las proteínas, ADN y otras biomoléculas, si no se controla, pueden matar a las células.

Como tal, los extractos de ciertas plantas que contienen antioxidantes, incluyendo Ginkgo, han atraído el interés por su actividad farmacológica. G. biloba es actualmente vendida como un suplemento a base de plantas y hay numerosas doumentaciones de sus beneficios para la salud, incluida la posibilidad de prevenir la aparición de la demencia o la enfermedad de Alzheimer.

Kang y sus colegas utilizaron de los glóbulos blancos de la sangre los linfocitos de donantes sanos de 18 a 50 años. La mitad de estas células se trataron con el extracto de G. biloba comercialmente disponible en el laboratorio y le rociaron la otra mitad con una solución salina como control experimental. A continuación, se compararon los efectos de la radiación gamma del Cesio radiactivo en los glóbulos blancos en comparación con las muestras del control sin tratar.

El equipo utilizó un microscopio de luz en busca de los linfocitos sometidos a la muerte celular programada o apoptosis, como resultado de la exposición a la radiación. Ellos encontraron que había un aumento significativo de la apoptosis en las células no tratadas en comparación con aquellos tratados con el extracto de Ginkgo. Casi un tercio de las células tratadas se sometieron a apoptosis en comparación con aproximadamente uno de cada veinte de las células tratadas. En estudios paralelos con los ratones de laboratorio también demostraron un efecto protector similar contra el envenenamiento por radiación.

Los resultados sugieren que los extractos pueden neutralizar los radicales libres y agentes oxidantes producidos en las células por la radiación y así evitar que sufran apoptosis.

Por cierto se me había olvidado decirles que este árbol crece principalmente en China y Corea, en el sur y el este de Estados Unidos, el sur de Francia, y en ciudades de Uruguay, Argentina y Chile. Plantemos árboles de Gingko para futuras generaciones.

Referencia

Shin et al. Protective effect of Gingko biloba against radiation-induced cellular damage in human peripheral lymphocytes and murine spleen cells. International Journal of Low Radiation, 2009; 6 (3): 209 DOI: 10.1504/IJLR.2009.028889

Las enzimas de los fagos llamadas endolisinas atacan a las bacterias al romper la pared celular. A diferencia de los antibióticos, que tienden a tener una amplia gama, las endolisinas son relativamente específicas, dirigidas a los lugares únicos en las paredes celulares de sus anfitriones. Esto es importante porque significa que las bacterias que no son objetivo del fago no mueren lo que hace que sean  menos propensos a desarrollar resistencia a las endolisinas como ocurre con los antibioticos.

Los investigadores en Ciencias de la Vida Animal y Biotecnología del ARS en Beltsville, Maryland, en colaboración con las universidades federales, y científicos del sector, han desarrollado y están patentando la tecnología para crear poderosos antimicrobianos mediante la fusión del material genético de múltiples endolisinas degradantes de paredes de patógenos. Ahora los investigadores están colaborando con las compañías farmacéuticas de evaluar y desarrollar la tecnología.

Estudios realizados por ARS biólogo David M. Donovan muestran que las enzimas de fagos podría utilizarse para eliminar a varios agentes patógenos resistentes a los fármacos que afectan tanto a animales y humanos, tales como Staphylococcus aureus resistente a meticilina, también conocida como MRSA.

Los científicos demostraron que las enzimas pueden eliminar a los agentes patógenos en las biopelículas, que son matrices que le permite a los microorganismos adherirse a una variedad de superficies. Muchas biopelículas son resistentes a los antibióticos y muchos patógenos humanos y animales utilizan esta forma de vida durante las infecciones.

En un estudio relacionado, los científicos demostraron que el uso de la endolisinas lisostafina y LysK en concierto inhibieron el crecimiento de las cepas de estafilococos que causan la mastitis en el ganado y las infecciones de estafilococos en los seres humanos.

Esta investigación fue publicada recientemente en la revista Internacional de Biotecnología.

Referencia

Peptidoglycan hydrolase enzyme fusions for treating multi-drug resistant pathogens. http://www.biotech-online.com/index.php?id=2373

Christopher Voigt y sus colegas notaron en nuevo estudio que el uso de los residuos de cultivos para producir halogenuros de metilo es una de las formas más atractivas  para transformar la biomasa en combustibles líquidos y materias primas químicas derivados del petróleo. Las plantas y los microbios producen metil haloideos naturalmente, pero en cantidades demasiado pequeñas para su uso comercial.

Mediante el uso de una base de datos de 89 genes de plantas, hongos y bacterias conocidas para producir halogenuros de metilo, los investigadores identificaron los genes que son los más susceptibles de producir los más altos niveles de estas sustancias. Los científicos entonces introdujeron estos genes en la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae) – utilizada también en la elaboración de la cerveza y el vino – de modo que la células de la levadura producen los haluros de metilo en lugar de alcohol.

En los estudios de laboratorio, los dos microbios genéticamente modificados estimulan la producción de haluros de metilo desde mijo, cáscaras de mazorca de maíz, residuos de caña de azúcar y madera de álamo a altos niveles con potencial comercial.

Referencia:

Bayer et al. Synthesis of Methyl Halides from Biomass Using Engineered Microbes. Journal of the American Chemical Society, 2009; 131 (18): 6508 DOI: 10.1021/ja809461u