Archivos en la Categoría: Biología Molecular

Ya es posible modificar el genoma de células madre y células progenitoras en un organismo vivo.

#Noticiasgeneticas

El suministro in vivo de enzimas modificadoras del genoma es una posibilidad importante para aplicaciones terapéuticas y la selección genética funcional. La modificación de células madre de tejido endógeno, podría proporcionar una fuente duradera de reemplazo de células durante la homeostasis y por esta razón, es de particular interés.

Un grupo de investigadores del Instuto Beckman utilizó un sistema de indicador fluorescente Cre / lox para probar la eficacia de la modificación del genoma después de la transducción in vivo por virus adenoasociados en células madre de tejidos y células progenitoras tisulares.

Las tasas de modificación del genoma que se alcanzaron a través de este sistema fueron superiores al 60%, y las células modificadas conservaron propiedades funcionales clave.

Este estudio establece una poderosa plataforma para alterar genéticamente los progenitores tisulares dentro de su nicho fisiológico, al tiempo que conserva sus propiedades nativas de las células madre y sus interacciones reguladoras.

Para mas información: https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)30452-8

Pruebas de ADN relacionan a un convicto con 4 asesinatos ocurridos hace 34 años

Cuando la probabilidad de que una prueba de ADN esté equivocada es de 1 en 230 cuatrillones todo indica que se encontró al asesino. #Noticiasgeneticas

By Christopher Mele

Traducción: El Blog de Mendel

Durante mucho tiempo 4 asesinatos atormentaron a los policías que respondieron a las escenas en Aurora y Lakewood, Colorado, buscaron pistas y desarrollaron teorías. Algunos se jubilaron o murieron, pero la búsqueda de respuestas se les escapó, hasta el mes pasado, cuando los investigadores encontraron que el perfil de ADN de un hombre en una prisión de Nevada era idéntico al encontrado en las escenas del crimen.

Peter Weir, el fiscal del distrito judicial de Colorado, dijo: «La justicia en este caso se ha retrasado. Estoy seguro de que la justicia no va a ser negada «.

A continuación, se emitió una orden de arresto para el recluso, Alexander C. Ewing, de 57 años, y las autoridades buscarán extraditarlo a Colorado, donde enfrenta asesinato, asalto sexual, robo y cargos relacionados con los cuatro homicidios.

Si bien los investigadores reconocieron las similitudes entre los asesinatos desde el principio, la tecnología era limitada. No fue sino hasta 2010 que se estableció un enlace de ADN entre los dos casos.

Adicionalmente en 2013 en el estado de Nevada se ordenó la recolección de muestras de ADN de todos los reclusos condenados por delitos graves. Una ley estatal anterior se aplicaba solo a las personas declaradas culpables de un delito después de 1997. No fue sino hasta 2016 que el fiscal general del estado emitió una opinión que aclaraba que la regla se aplicaba retroactivamente a todos los delincuentes independientemente de cuándo fueron condenados; Ewing estuvo en las prisiones de Nevada desde 1984.

En el mes de julio de 2018 se informó a los detectives de Lakewood que la base de datos nacional había vinculado el ADN de Ewing con las muestras encontradas en las escenas del asesinato, según documentos judiciales. El acusado no ofreció ninguna explicación sobre cómo podría haberse encontrado su ADN en las escenas del crimen.

Los informes de laboratorio estimaron que la probabilidad de que un individuo no relacionado al azar tenga un perfil de ADN coincidente sería de 1 en 230 cuatrillones, según la evidencia de una de las escenas analizadas.

El jefe de la policía de Aurora, Nicholas Metz, dijo en la conferencia de prensa que los funcionarios esperaban que las familias de las víctimas obtuvieran «un sentido de justicia y pudieran sanar un poco más».

Tomar el sol mejora el aprendizaje y la memoria

Una moderada exposición a los rayos del Sol mejora el estado de ánimo, el aprendizaje y la memoria. Estos cambios podrían producirse en el cerebro humano sin exponerse al Sol.

Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han descubierto que una exposición moderada a los rayos solares (una causa importante del cáncer de piel)  mejora los comportamientos neurológicos diarios, como el estado de ánimo, el aprendizaje y la memoria. 

Esta investigación descubrió una novedosa ruta biosintética de glutamato activada por la luz solar en el cerebro de ratones. El glutamato es un neurotransmisor que interviene en distintos procesos del sistema nervioso central.

Según explica el director de esta investigación, XIONG Wei, “los ratones sin exposición a los rayos UV normalmente requieren 6 rondas de entrenamiento para adaptarse a la varilla giratoria, sin embargo, para los ratones expuestos a los rayos UV, se vuelven más inteligentes y sólo requieren 4 rondas de entrenamiento». 

Esta investigación descubrió que la exposición moderada a los rayos UV eleva el ácido urocánico en sangre (UCA), que luego se convierte en glutamato (GLU) en las neuronas. 

El ácido urocánico es un metabolito que se produce por la degradación de la histidina, un aminoácido esencial en animales. Ya se sabía que el ácido urocánico  interfiere en el proceso inmunitario en presencia de radiación ultravioleta. 

El GLU sintetizado por el ácido urocánico contribuye a la capacidad de aprendizaje mejorada de los ratones, señalan los investigadores. Además del aprendizaje, dicha síntesis de GLU desencadenada por los rayos UV podría contribuir a más cambios neuroconductuales inducidos por la luz solar, como la memoria y el estado de ánimo.

Xiong Wei explica también, en declaraciones a «The Scientist», que el hallazgo se produjo por casualidad. En realidad, estaban utilizando una técnica de espectrometría de masas para analizar el contenido molecular de neuronas individuales, cuando sus resultados revelaron la presencia inesperada de ácido urocánico, una molécula poco conocida producida en la piel en respuesta a la luz ultravioleta, que es capaz de filtrar una pequeña parte de la radiación solar. 

A continuación decidieron ver si la luz ultravioleta también podría aumentar los niveles de ácido urocánico en el cerebro. Expusieron ratones afeitados a una dosis baja de UVB-responsable de las quemaduras solares en humanos- durante 2 horas, y realizaron una espectrometría de masas en las células cerebrales individuales de los animales. Comprobaron que los niveles de ácido urocánico aumentaron en las neuronas de los animales expuestos a la luz, pero no en los de los animales de control. 

Luego, el equipo demostró que la luz ultravioleta mejoraba la transmisión eléctrica entre neuronas glutaminérgicas (las que segregan glutamato) en cortes de cerebro tomados de animales expuestos a UV, pero no en aquellos de animales de control, así como que el ácido urocánico fue el causante de que las neuronas secretaran glutamato. 

Por último, el equipo observó que los ratones expuestos a la radiación UV se desempeñaban mejor en las tareas de aprendizaje motor (el aprendizaje asociado a la práctica y la experiencia) y en la memoria de reconocimiento (que permite identificar algo aprendido anteriormente), que los ratones no expuestos a la radiación solar. 

Asimismo, comprobó que la administración de ácido urocánico directamente a animales no expuestos a la luz ultravioleta también estimuló el aprendizaje y las mejoras de memoria similares a las logradas con la exposición a los rayos UV. 

Queda por determinar si los resultados obtenidos en ratones son válidos para los humanos. 

Los científicos chinos no dan respuesta a esta cuestión, pero  David Fisher, del Hospital General de Massachusetts y la Escuela de Medicina de Harvard, consultado por «The Scientist», señala que, si los resultados se confirman plenamente, el descubrimiento de que el ácido urocánico puede mejorar el aprendizaje y la memoria podría sugerir «una forma de utilizar esta información para beneficiar a las personas sin exponerlas a los efectos dañinos de los rayos UV».

Para mas información:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867418305075?via%3Dihub

Reviviendo el cerebro de los Neanderthales

La mayor pregunta de la historia de la humanidad para Svante Pääbo es ¿porqué nos volvimos locos? Y para responderla, su grupo de investigación se está preparando para crear «cerebros en miniatura» que han sido diseñados genéticamente para contener el ADN de Neanderthal, en un intento sin precedentes de comprender cómo difieren los humanos de nuestros parientes más cercanos.

En los próximos meses, las pequeñas burbujas de tejido, conocidas como organoides cerebrales, crecerán a partir de células madre humanas que han sido editadas para contener versiones «neandertalizadas» de varios genes.

Los organoides del tamaño de una lenteja, que son incapaces de pensamientos o sentimientos, reproducen algunas de las estructuras básicas de un cerebro adulto. Podrían demostrar por primera vez si había diferencias significativas entre la biología cerebral humana y Neandertal.

«Los neandertales son los parientes más cercanos de los humanos actuales, así que si nos definimos como un grupo o una especie, realmente deberíamos compararnos con ellos», dijo el profesor Svante Pääbo, director del departamento de genética del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania, donde se realizan los experimentos.

El último trabajo se centra en las diferencias en tres genes conocidos por ser cruciales para el desarrollo del cerebro. Usando la técnica de edición Crispr, se han introducido cambios en las células madre humanas para acercarlas a las versiones neandertales.

Las células madre son manipuladas utilizando disparadores químicos para convertirse en neuronas, que se agrupan espontáneamente y se autoorganizan en estructuras cerebrales en miniatura que crecen hasta unos pocos milímetros de diámetro. La falta de información sensorial significa que el cableado interno es fortuito y varía de una burbuja a la siguiente.

«Comienzas el cultivo de organoides y lo dejas durante nueve meses y ves lo que sucede», dijo Gray Camp, un líder del grupo en el instituto que está supervisando los experimentos de organoides. «No se obtiene un cerebro humano bien formado en absoluto, pero se ve que se formaron varias regiones; puedes estudiar las sinapsis y la actividad eléctrica y las primeras diferencias de desarrollo «.

Los científicos compararán los organoides Neanderthalised y los completamente humanos para evaluar la velocidad a la que las células madre se dividen, desarrollan y organizan en estructuras cerebrales tridimensionales y si las células cerebrales se conectan de forma diferente.

Los humanos modernos y los neandertales se dividieron en linajes separados hace unos 400,000 años, con nuestros ancestros permaneciendo en África y los Neandertales moviéndose hacia el norte en Europa. Hace aproximadamente 60,000 años, revela el registro arqueológico, hubo una migración masiva de humanos modernos fuera de África que trajo a las dos especies cara a cara una vez más. La revelación de que los neandertales se cruzaron con los humanos y que eran mucho más sofisticados de lo que se pensaba anteriormente ha llevado a algunos a sugerir que los dos linajes deberían fusionarse en una sola especie, pero Pääbo y otros no están de acuerdo.

«Un resultado de ensueño sería que los cambios [genéticos] producen un crecimiento neuronal más largo o más ramificado», dijo Pääbo. «Uno diría que sería una base biológica de por qué nuestro cerebro funcionaría de manera diferente».

El trabajo no revelará qué especie es «más inteligente», pero podría indicar diferencias en la capacidad de planificar, socializar y usar el lenguaje.

«Sí, hay una creciente evidencia de que los neandertales, particularmente hacia el final de su historia, hicieron alguna forma de arte», dijo. «Pero si soy un poco mezquino, diría que hicieron un poco de arte, pero era muy moderno porque no puedo ver lo que representa».

Y no hay evidencia de que los neandertales se hayan aventurado a explorar los océanos del mundo, como hicieron los humanos hace al menos 100.000 años, una hazaña que quizás tenga tanto que ver con la mentalidad como con ser lo suficientemente inventivos para construir un barco.

«Es muy arriesgado partir hacia el Pacífico y buscar algo cuando no sabes que hay algo por ahí», dijo Pääbo. «Los neandertales eran razonables, como otros mamíferos. No salieron al océano sin ver nada del otro lado. Para mí, la mayor pregunta en la historia de la humanidad es: ¿por qué nos volvimos tan locos?

Para mas información:

https://www.theguardian.com/science/2018/may/11/scientists-to-grow-mini-brains-using-neanderthal-dna

La saliva del mosquito afecta el sistema inmune humano durante días.

La saliva de un mosquito contiene cientos de proteínas que pueden causar la interrupción del sistema inmunitario humano que puede ser detectado días después de la picadura, según los hallazgos publicados el pasado 17 de Mayo en PLOS Neglected Tropical Diseases. #Noticiasgeneticas

Anteriormente se ha demostrado que las propiedades de una picadura de mosquito pueden agravar algunas enfermedades. Los estudios en ratones han revelado que las infecciones causadas por la picadura de un mosquito a menudo son más graves que las causadas por la inyección del patógeno con una aguja.

En el presente trabajo, se creó un modelo de ratón humanizado injertando ratones con células madre hematopoyéticas humanas. Los ratones fueron picados por cuatro mosquitos no infectados (es decir, no contenían ningún patógeno) en las almohadillas de las patas.

Después de la picadura los ratones humanizados mostraron múltiples tipos de respuesta inmune humana, con células auxiliares Th1 y Th2 alteradas y un nivel aumentado de citoquinas. También se observaron niveles elevados de células T natural killer, células T CD8 +, monocitos y macrófagos. Los cambios en la respuesta inmune duraron hasta 7 días después de la picadura y se pudieron ver en múltiples tipos de tejidos.

Según los autores, este es el primer estudio para medir la respuesta inmune humana en animales completo picados por mosquitos vivos, en lugar de modelos incompletos y glándulas salivales extraídas de mosquitos. Estos resultados podrían tener implicaciones para el estudio del efecto de la saliva de insecto en el sistema inmune humano, con o sin transmisión de patógenos y podrían informar futuros programas de vacunación.

Para mas información:

http://journals.plos.org/plosntds/article?id=10.1371/journal.pntd.0006439#sec001

Transferencia de memoria mediada por ARN en caracoles

Un grupo de neurocientíficos de la UCLA informaron que lograron transferir una memoria de un animal a otro a través de inyecciones de ARN, un resultado sorprendente que desafía la visión generalizada de dónde y cómo se almacenan los recuerdos en el cerebro.

El hallazgo del laboratorio de David Glanzman ha causado un verdadero terremoto en las ciencias de la memoria, ya que, insinúa la posibilidad de que los nuevos tratamientos basados en ARN recuperen algún día los recuerdos perdidos y, si es correcto, podrían agitar el campo de la memoria y el aprendizaje.

El trabajo se realizó en caracoles, animales que han demostrado ser un poderoso organismo modelo para la neurociencia, pero cuyos cerebros simples funcionan de forma muy diferente a los humanos. Los experimentos necesitarán ser replicados, incluso en animales con cerebros más complejos. Y los resultados contrastan con una gran cantidad de evidencia que respalda la idea profundamente arraigada de que los recuerdos se almacenan a través de cambios en la fuerza de las conexiones, o sinapsis, entre las neuronas.

«Si tiene razón, esto sería absolutamente estremecedor», dijo Tomás Ryan, un profesor asistente en el Trinity College de Dublín, cuyo laboratorio busca engramas, o los rastros físicos de la memoria.

Los experimentos de Glanzman involucraron descargas eléctricas leves al caracol marino Aplysia californica. Los caracoles estimulados aprenden a retirar sus delicados sifones y branquias durante casi un minuto como defensa cuando posteriormente reciben un toque débil; los caracoles que no han sido estimulados reaccionan solo brevemente.

Los investigadores extrajeron el ARN del sistema nervioso de los caracoles que habían sido condicionados con el estímulo electrico e inyectaron el material en los caracoles que no habían sido estimulados. Para el asombro de los investigadores los caracoles retiraron sus sifones durante largos períodos de tiempo después de un toque suave. Los caracoles de control que recibieron inyecciones de ARN de los caracoles que no habían recibido descargas no retiraron sus sifones durante tanto tiempo.

«Es como si transfiriéramos un recuerdo», dijo Glanzman.

Los resultados, sugieren que los recuerdos pueden almacenarse dentro del núcleo de las neuronas, donde el ARN se sintetiza y puede actuar sobre el ADN para activar y desactivar los genes. Por ello se sugiere que el almacenamiento de memoria implicaba estos cambios epigenéticos (cambios en la actividad de los genes y no en las secuencias de ADN que los componen) que están mediados por el ARN.

Este punto de vista desafía la noción generalizada de que los recuerdos se almacenan mejorando las conexiones sinápticas entre las neuronas. Por el contrario, Glanzman ve los cambios sinápticos que ocurren durante la formación de la memoria como fluyendo a partir de la información que el ARN está llevando.

Glanzman está convencido de que el ARN está jugando un papel que eclipsa la sinapsis, ya que, él y otros investigadores han demostrado que la formación de la memoria a largo plazo se puede bloquear mediante la prevención de cambios epigenéticos, incluso cuando la formación de sinapsis o el fortalecimiento no se ve alterado.

«Las sinapsis pueden ir y venir, pero la memoria todavía puede estar allí… las sinapsis son simplemente el reflejo del conocimiento contenido en el núcleo». David Glanzman

Trabajar en el campo de la memoria puede ser difícil para quienes desafían el status quo. Lo que está en juego en el campo es mucho, porque la memoria es clave para nuestro sentido del yo y muchos científicos sienten que entender el funcionamiento de la memoria es algo que ya debería haberse resuelto.

La dificultad puede deberse en parte al enfoque abrumador de la fuerza sináptica. Se han publicado alrededor de 12,000 artículos sobre la fuerza sináptica sin proporcionar una buena explicación de cómo se almacenan los recuerdos.

Sin duda, somos testigos del nacimiento de un nuevo camino hacia la comprensión de los mecanismos que hacen posible la memoria.

Para mas información:

http://www.eneuro.org/content/early/2018/05/14/ENEURO.0038-18.2018

Una nueva forma para el ADN

Una nueva estructura de ADN ha sido descubierta en células vivas por primera vez por un equipo de científicos australianos, abriendo caminos para una investigación sin precedentes en los complejos procesos que manejan la vasta biblioteca de información e instrucciones del genoma.

Una nueva estructura de ADN ha sido descubierta en células vivas por primera vez por un equipo de científicos australianos, abriendo caminos para una investigación sin precedentes en los complejos procesos que manejan la vasta biblioteca de información e instrucciones del genoma.

Los nudos de cuatro hebras, llamados i-motifs, son un tipo de forma secundaria que se observó por primera vez en muestras de ADN de laboratorio en 1993. Los i-motifs se observaron en secuencias del genoma donde hay muchas citosinas. Dentro de estos tramos, las citosinas se desvían de la norma y forman enlaces entre sí en lugar de unirse con una guanina en la cadena opuesta.

Sin embargo, debido a que estas formas solo se observaron bajo condiciones artificiales de pH alto, los i-motifs se descartaron inicialmente como reordenamientos químicos curiosos en respuesta a la acidez.

En los últimos años, sin embargo, los científicos comenzaron a sospechar que los i-motifs no solo ocurren de forma natural, sino que también pueden desempeñar un papel en la regulación de los genes que se expresan.

El descubrimiento del grupo Garvan Institute of Medical Research, publicado en Nature Chemistry el pasado 23 de Abril, surgió después de que crearon un fragmento de anticuerpo que está perfectamente moldeado para adherirse a cualquier i-motif que encuentre dentro del núcleo de una célula. Una vez unidos, los científicos podrían confirmar visualmente la presencia de cualquier i-motif porque el anticuerpo está fusionado con un colorante fluorescente.

Los investigadores descubrieron que los i-motifs se forman, se disuelven y se vuelven a formar, eso explica el porqué fueron tan difíciles de detectar previamente, además de confirmar que su formación no es aleatoria. Los i-motifs parecen brotar a la existencia en los telómeros cuando las células se están preparando para duplicar el genoma y dividirse.

El equipo concluye que la presencia de los i-motifs probablemente influye en la expresión de los genes y señalan que las investigaciones futuras ahora podrán explorar más a fondo el papel de los i-motifs en el funcionamiento normal de las células.

Para mas información: https://www.nature.com/articles/s41557-018-0046-3

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