MEDIANTE EL USO DE UN NUEVO CÓDIGO GENÉTICO RELACIONADO A AMINOÁCIDOS SINTÉTICOS, CIENTÍFICOS BUSCAN GENERALIZAR EL USO DE OGMs DE MANERA MAS SEGURA EN EL MEDIO AMBIENTE.

Científicos de la Universidad de Yale han ideado una manera de asegurarse de que los organismos modificados genéticamente (OGMs) puedan ser confinados de una manera segura en el medio ambiente, superando el principal obstáculo para el uso generalizado de los OMGs en la agricultura, la producción de energía, la gestión de residuos, y la medicina.

Los investigadores de la Universidad de Yale reescribieron el ADN de una cepa bacteriana de modo que requiera la presencia de un aminoácido sintético especial que no existe en la naturaleza para activar los genes esenciales para el crecimiento. 

Farren Isaacs, profesor asistente en el Departamento de Biología Molecular, Celular y  del Desarrollo y en el Instituto de Biología de Sistemas en West Campus, y autor principal del artículo indica que esta es una mejora significativa de los alcances existentes en la biocontención de los OGMs y establece importantes salvaguardias para estos organismos en ambientes agrícolas, y más ampliamente, para su uso en la biorremediación ambiental e incluso en terapias médicas.

Isaacs, Jesse Rinehart, Alexis Rovner y demás colegas de Yale llaman a estas nuevas bacterias organismos genómicamente recodificados (OGRs) porque tienen un nuevo código genético ideado por el equipo de investigadores. El nuevo código permitió al equipo vincular el crecimiento de las bacterias a los aminoácidos sintéticos que no se encuentran en la naturaleza, estableciendo una salvaguardia importante que limita la propagación y la supervivencia de estos organismos en ambientes naturales.

En un segundo estudio, Isaacs, Ryan Gallagher, y Jaymin Patel diseñaron una estrategia de salvaguardias de múltiples capas que también limitan el crecimiento de los OGMs a ambientes que contienen un conjunto diferente de moléculas sintéticas. Este estudio describe un conjunto complementario de salvaguardias diferentes y portátiles capaces de asegurar una amplia gama de organismos.

Estos OGMs seguros mejorarán la eficiencia de este tipo de organismos manipulados, que ahora solo están siendo utilizados en sistemas cerrados, tales como la producción de productos farmacéuticos, combustibles y productos químicos nuevos. Las preocupaciones sobre el uso de OGMs en entornos abiertos, sin embargo, ha limitado su adopción en otras áreas.

Los autores también dicen que el nuevo código emparejado con aminoácidos artificiales permitirá a los científicos crear OGMs más seguros para su uso en sistemas abiertos, que incluyen la mejora de la producción de alimentos, probióticos diseñados para combatir una serie de enfermedades y microorganismos especializados que limpien los derrames de petróleo y vertederos.

Finalmente, el Sr. Isaacs comenta que a medida que la biología sintética conduce a la aparición de OGMs más sofisticados para hacer frente a los grandes desafíos mencionados, los científicos deben asumir un papel proactivo en el establecimiento de soluciones seguras y eficaces para la biotecnología, similares a aquellos quienes han trabajado para asegurar la Internet en la década de 1990.

DESCUBREN NUEVAS BACTERIAS DE ORIGEN MARINO CAPACES DE PRODUCIR COMPUESTOS FARMACOLÓGICOS IMPORTANTES

Investigadores de la Universidad de Oviedo en España han descubierto bacterias productoras de fármacos en ecosistemas de algas y corales del mar Cantábrico. El estudio se enmarca dentro de las líneas de investigación del recientemente creado Observatorio Marino de Asturias (OMA) sobre la exploración de la vida marina del Cantábrico y la explotación de sus recursos naturales.

El equipo científico está centrado en el estudio de los actinomicetos, unos microorganismos esenciales para la vida en nuestro planeta y la salud humana, ya que son los principales productores de antibióticos, antitumorales y otros fármacos que se utilizan en medicina. Aunque tradicionalmente se han considerado bacterias de suelo, en estos últimos años se ha hecho evidente su presencia en ambientes marinos y en simbiosis con otros seres vivos como animales y plantas. 

La lider del equipo, la microbióloga Gloria Blanco, comenta que los océanos son en la actualidad una fuente alternativa de aislamiento de nuevos géneros de actinomicetos, cuyo estudio se ha hecho muy atractivo debido al creciente número de nuevos y potentes compuestos de interés farmacológico que producen. Esta línea de investigación se incluye así dentro de las nuevas tendencias de la comunidad científica internacional para el descubrimiento de nuevos medicamentos.

La hipótesis de trabajo se basa en la exploración de nuevos hábitats, a fin de obtener nuevas especies o cepas que produzcan moléculas naturales con potencial farmacológico. Los trabajos previos llevados a cabo por los expertos han permitido encontrar en el Cantábrico una gran diversidad de actinomicetos productores de moléculas con actividades antibióticas y antitumorales, y que se encuentran asociados a distintos organismos en diferentes ecosistemas.

Los primeros hallazgos de actinomicetos se realizaron en algas intermareales recogidas en diferentes playas de Gijón desde 2010. En este último año también se han podido aislar poblaciones muy variadas de estas bacterias actinomicetos a partir de algas submareales recogidas en distintas estaciones del litoral asturiano, un trabajo que se realiza en colaboración con el Centro de Experimentación Pesquera del Principado de Asturias y el Departamento de Organismos y Sistemas de la Universidad.

El equipo de Gloria Blanco también ha tomado parte en una de las campañas realizadas en el Cañón de Avilés dentro del proyecto de DOSMARES, donde fueron descubiertos actinomicetos capaces de vivir en los arrecifes coralinos hasta 4.700 metros de profundidad. Las muestras recogidas a 1.500 metros de profundidad han permitido identificar una nueva especie de actinomiceto que vive asociada a corales y estrellas de mar, que ha sido denominada como Myceligenerans cantabricum y que ya ha sido depositada en las Colecciones de Cultivos Tipo española (CECT) y alemana (DSMZ).

Blanco tambien señala que dado el gran número de actinomicetos productores de compuestos bioactivos que se han aislado y, conociendo las necesidades clínicas actuales de disponer de nuevos medicamentos, se hace prioritaria la profundización en este estudio para determinar la posible novedad de los compuestos obtenidos, elucidar su estructura química y valorar su posible interés médico-farmacéutico. Un grupo de especialistas en enfermedades infecciosas del HUCA y el Hospital de Cabueñes colabora en el análisis de las actividades antibióticas de los productos naturales obtenidos en este estudio. El carácter multidisciplinar de la investigación ha implicado a biólogos, químicos, médicos y biotecnólogos.

MEDIANTE LA APLICACIÓN DE LA GENÓMICA SE BUSCA NUEVOS GENES CAPACES DE SINTETIZAR ANTIBIÓTICOS A PARTIR DE BACTERIAS

En los últimos años, se descubrió que las bacterias poseen un metabolismo capaz de cumplir con diversas funciones, y esta característica les permite, entre otras tareas, producir antibióticos. Por ello, un equipo científico mexicano del Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (Langebio) estudia distintas especies con el fin de identificar aquellas que puedan sintetizar compuestos que deriven en el desarrollo de nuevos medicamentos.

Francisco Barona Gómez, adscrito al Laboratorio de Evolución de la Diversidad Metabólica, afirma que ellos se enfocaron en el grupo de las actinobacterias, conocidas como actinomicetos con el objetivo de entender los procesos y la evolución en su metabolismo, que les permite producir un antibiótico, infectar una célula humana o degradar un contaminante.

Uno de los hallazgos del equipo científico fue con la bacteria gram positiva Streptomyces lividans que, pese a contar con más de 50 años de investigación, recientemente encontraron mayor número de genes capaces de sintetizar antibióticos, y todo fue posible gracias a la aplicación de la genómica.

Al estudiar estos genes, los expertos de Langebio observaron un proceso denominado promiscuidad enzimática, definido como la posibilidad que poseen las proteínas de las bacterias de hacer varias cosas al mismo tiempo.

El doctor Barona Gómez cuenta que antes se creía que las enzimas, proteínas encargadas de producir reacciones químicas en el metabolismo, eran muy especializadas y sólo tenían una función, pero ahora se ha descubierto que tienen la capacidad de cumplir con varias a la vez.

El doctor también resalta que es precisamente esta particularidad la que va a permitir encontrar nuevas rutas metabólicas para la síntesis de compuestos, los cuales pueden dar lugar a la producción de antibióticos o biocombustibles a partir de bacterias, entre otros.

De acuerdo con el investigador, el gran reto es encontrar enzimas que puedan degradar materia orgánica de diferentes fuentes para obtener químicos novedosos. Por ejemplo, en el terreno de los antibióticos, es necesario generar nuevas moléculas debido al problema de resistencia bacteriana, ocasionada por el abuso en su administración y a que la evolución seleccionó las cepas más fuertes.

Lo anterior, aunado a que los laboratorios farmacéuticos redujeron sus investigaciones en esa área, motivó a diversos grupos de científicos a apostar por la genómica, que está generando una revolución en la búsqueda de nuevos fármacos, por lo que esta investigación del Langebio contribuye a sentar las bases en la obtención de nuevos productos.

CREAN NANOPOROS SELECTIVOS PARA SU FUTURO USO EN TERAPIA GÉNICA Y EN LA ADMINISTRACIÓN DE FÁRMACOS

Una célula viva está construida con barreras para impedir la entrada de moleculas del exterior y los investigadores están constantemente tratando de encontrar la manera de hacer pasar moléculas hacia dentro. El profesor Giovanni Maglia de la Universidad Católica de Lovaina y su equipo han diseñado unos nanoporos que actúan como unas puertas giratorias selectivas a través de la membrana lipídica de una célula. Los nanoporos podrían ser utilizados en la terapia génica y la entrega de fármacos.

Todas las células vivas están encerradas por una membrana lipídica que separa el interior de la célula del medio ambiente exterior. La afluencia de moléculas a través de la membrana celular está estrechamente regulada por proteínas de membrana que actúan como portales específicos para el tráfico de iones y nutrientes. Las proteínas de membrana también pueden ser utilizadas por las células como armas. Dichas proteínas atacan a una célula haciendo hoyos (nanoporos) en las membranas celulares de los enemigos. Los iones y moléculas escapan desde los agujeros, causando finalmente la muerte celular.

Los investigadores están tratando de utilizar nanoporos para hacer pasar ADN o proteínas a través de las membranas. Una vez dentro de una célula, la molécula de ADN podría reprogramar la célula para una acción particular. El profesor Maglia explica que ahora se es capaz de diseñar nanoporos biológicos, pero la parte difícil es la de controlar con precisión el paso de moléculas a través de los nanoporos. No se quiere que el nanoporo deje pasar todo; por el contrario, se quiere limitar la entrada de información genética específica en células específicas.

El Profesor Maglia y su equipo tuvieron éxito en el diseño de un nanoporo que funciona como una puerta giratoria para moléculas de ADN. Ellos han introducido una puerta giratoria selectiva para ADN en la cima de la nanoporos. Llaves específicas de ADN en solución se hibridan a la puerta de ADN y se transportan a través de la nanoporos. Una segunda llave de ADN en el otro lado de la nanoporos libera luego la información genética deseada. Un nuevo ciclo puede entonces comenzar con otra pieza de ADN siempre y cuando se tenga la llave correcta. De esta manera, el nanoporo actúa simultáneamente como un filtro y una cinta transportadora.

En otras palabras, se ha diseñado un sistema de transporte selectivo que se puede utilizar en el futuro para administrar medicamento en la célula. Esto podría ser de uso particular en la terapia génica, lo que implica la introducción de material genético en células degeneradas con el fin de desactivarlas o reprogramarlas. También podría ser utilizado en la entrega de fármacos, que implica la administración de la medicación directamente en la célula.

DESARROLLAN NUEVOS FÁRMACOS DE ARN PARA TRATAR GENES ANTES INALCANZABLES

Una nueva clase de medicamentos permitiría a los médicos despertar genes que no rinden como deberían en pacientes que no tienen otras opciones de tratamiento en la actualidad.
La start-up RaNA Therapeutics de Boston en Estados Unidos, está desarrollando una nueva clase de medicamento capaz de potenciar la actividad de genes que pueden estar silenciados o poco activos y por lo tanto pueden causar enfermedades. El medicamento usaría una pequeña molécula parecida al ARN que bloquea la función de una molécula de ARN larga que impide la expresión del gen en cuestión.
Al activar los genes, los medicamentos de RaNA podrían hacer algo completamente nuevo, según Jeannie Lee, bióloga molecular de la Facultad de Medicina de la Universidad de Harvard en Estados Unidos, y fundadora científica de la empresa. La mayoría de los fármacos funcionan cambiando la función o estabilidad de un producto genético, bloqueando una enzima demasiado activa, por ejemplo. Las terapias actuales actúan sobre algo que ya se ha expresado, explica Lee, en la actualidad no existen métodos para activar un gen silenciado.
La tecnología de RaNA, que aún está en fase de ensayo con animales de laboratorios, podría usarse para tratar tanto cánceres como enfermedades genéticas raras. A menudo, parte de los cambios que tienen lugar en una célula cancerosa incluyen el silenciado de los genes supresores de tumores. Y en algunas enfermedades genéticas, un gen normal puede estar silenciado por alguna anomalía, o simplemente tener una expresión débil.
El enfoque de RaNA también podría servir para atacar enfermedades metabólicas complejas. En el caso de la diabetes y de otras enfermedades metabólicas, hay muchos objetivos distintos identificados, así que la posibilidad de entrar dentro y activar selectivamente un único gen tendrá aplicaciones terapéuticas muy amplias.
En experimentos de laboratorio, RaNA ha logrado toda una gama de efectos sobre la expresión de los genes, desde la multiplicación aumento por cuatro hasta la multiplicación por cien. Varía de gen a gen y no es inusual que la expresión se multiplique por diez.