PRUEBAN VACUNAS ENCAPSULADAS EN NANOPARTÍCULAS PARA SU ADMINISTRACIÓN DIRECTA EN SUPERFICIES MUCOSAS

Muchos virus y bacterias infectan a los humanos a través de superficies mucosas, como aquellos en los pulmones, el tracto gastrointestinal y el tracto reproductivo. Para ayudar a combatir estos patógenos, los científicos están trabajando en vacunas que pueden establecer una línea de defensa en las superficies mucosas.

Actualmente las vacunas pueden ser administradas a los pulmones a través de un aerosol, pero los pulmones a menudo se deshacen de la vacuna antes de que pueda provocar una respuesta inmune. Para superar esto, los ingenieros del MIT han desarrollado un nuevo tipo de nanopartícula que protege a la vacuna un tiempo suficientemente largo para generar una respuesta inmune fuerte, no sólo en los pulmones, sino también en las superficies mucosas lejanas del sitio de vacunación, tales como el tracto gastrointestinal y reproductivo.
Estas vacunas pueden ayudar a proteger contra la influenza y otros virus respiratorios, o prevenir las enfermedades de transmisión sexual como el VIH, el virus del herpes simple y el virus del papiloma humano, dice Darrell Irvine, profesor del MIT y líder del equipo investigación. Él también está estudiando el uso de las partículas para ofrecer vacunas contra el cáncer y otras enfermedades infecciosas.
Sólo un puñado de vacunas para mucosas han sido aprobadas para uso humano, el ejemplo más conocido es la vacuna contra la polio "Sabin", que se administra por vía oral y se absorbe en el tracto digestivo.

Para crear mejores formas de administración de tales vacunas, Irvine y sus colegas se basaron en una nanopartícula que ellos desarrollaron dos años atrás  Los fragmentos de proteína que componen la vacuna están encerradas en una esfera de varias capas de lípidos que químicamente están unidas la una a la otra, haciendo a las partículas más duraderas en el interior del cuerpo.

Esto permite a las partículas resistir la desintegración una vez que alcanzan los pulmones. Con este embalaje más resistente, la vacuna de proteína permanece en los pulmones el tiempo suficiente para que las células inmunitarias recubran la superficie de los pulmones las agarren y entreguen a las células T. La activación de las células T es un paso crítico para que el sistema inmune forme una memoria de las partículas de la vacuna.
En estudios con ratones, los investigadores encontraron que los antígenos del VIH o cáncer encapsulados en nanopartículas fueron absorbidos por las células inmunes con mucho más éxito que aquellas sin ser encapsuladas en nanopartículas.

El VIH no infecta a los ratones, por lo que para poner a prueba la respuesta inmune generada por las vacunas, los investigadores infectaron los ratones con una versión del vaccinia virus (VV) que fue diseñado para producir la proteína del VIH.

Los ratones vacunados con nanopartículas fueron capaces de contener rápidamente el virus y evitar que se escapen a los pulmones. VV se propaga a los ovarios antes de la infección, pero los investigadores encontraron que el VV en los ovarios de los ratones vacunados con nanopartículas fue indetectable, mientras que las concentraciones virales importantes se encontraron en ratones que recibieron otras formas de la vacuna.

Los ratones que recibieron la vacuna de nanopartículas perdieron una pequeña cantidad de peso después de la infección, pero luego se recuperaron completamente, mientras que era 100 por ciento letal para los ratones que recibieron la vacuna no encapsulada.

Los investigadores también encontraron una fuerte presencia de células T de memoria en las superficies mucosas distantes, incluso en los tractos digestivo y reproductivo. Irvine advierte además que a pesar de que la inmunidad en las mucosas distantes después de la vacunación en una superficie mucosa también se ​​ha visto en los seres humanos, todavía se está indagando si los patrones observados en ratones se reproducen completamente en humanos.

Las partículas también mantienen la promesa para la administración de vacunas contra el cáncer. Para probar esto, los investigadores implantaron en los ratones tumores de melanoma que fueron diseñados para expresar la ovoalbúmina. Tres días más tarde, se vacunaron los ratones con ovoalbúmina. Ellos encontraron que los ratones que recibieron la vacuna en nanopartículas rechazaron por completo los tumores, mientras que los ratones que recibieron la vacuna no recubierta, no lo hicieron.

Otros estudios deben realizarse con tumores más difíciles, dice Irvine. En el futuro, las pruebas con vacunas dirigidas a las proteínas expresadas por las células cancerosas serían necesarias.

NUEVA TÉCNICA PARA LA PRODUCCIÓN DE GASOLINA MICROBIANA MEDIANTE INGENIERÍA METABÓLICA

Durante muchas décadas, los seres humanos han confiado en los recursos fósiles para producir combustibles líquidos como la gasolina, diesel, y muchos productos químicos industriales y de consumo para el uso diario. Sin embargo, el aumento de las tensiones en los recursos naturales, así también los problemas ambientales como el calentamiento global han provocado un gran interés en el desarrollo de formas sostenibles de obtener combustibles y productos químicos.

En anteriores trabajos de investigación,  a través de ingeniería metabólica (rama de la ingeniería genética) de Escherichia coli, se han producido algunos resultados en la producción de alcanos de cadena larga, que constan de 13 a 17 átomos de carbono, adecuados para reemplazar el diesel. Sin embargo , no ha habido ningún informe sobre la producción microbiana de alcanos de cadena corta, un posible sustituto de la gasolina.

Ahora, un equipo de investigación dirigido por el profesor coreano Sang Yup Lee del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular en el Instituto Superior Coreano de Ciencia y Tecnología ( KAIST ) informó, por primera vez, el desarrollo de una nueva estrategia para la producción de gasolina microbiana a través de ingeniería metabólica sobre cepas de E. coli.

El equipo de investigación modificó el metabolismo de ácidos grasos para proporcionar los derivados de ácidos grasos que son más cortos que los metabolitos de ácidos grasos intracelulares normales, y se introdujo una nueva ruta sintética para la biosíntesis de alcanos de cadena corta. Esto permitió el desarrollo de una cepa de E. coli capaz de producir gasolina por primera vez.

En el trabajo publicado en Nature, los investigadores coreanos describen estrategias detalladas para la detección de las enzimas asociadas con la producción de ácidos grasos, el diseño de enzimas y rutas biosintéticas de ácidos grasos para concentrar el flujo de carbono hacia la producción de ácidos grasos de cadena corta, y la conversión de los ácidos grasos de cadena corta a sus correspondientes alcanos (gasolina) mediante la introducción de una nueva vía sintética y la optimización de las condiciones de cultivo. Por otra parte , el equipo de investigación mostró la posibilidad de producir ésteres grasos y alcoholes mediante la introducción de las enzimas responsables en la misma cepa.

El profesor Sang Yup Lee afirmó ademas que es sólo el comienzo de los trabajos para la producción sostenible de la gasolina. El título es bastante bajo debido al bajo flujo metabólico hacia la formación de ácidos grasos de cadena corta y sus derivados. Actualmente están trabajando en aumentar el título, el rendimiento y la productividad de biogasolina. 

LOGRAN GENERAR ELECTRICIDAD CON MICROORGANISMOS PRESENTES EN AGUAS RESIDUALES

Ingenieros de la Universidad de Stanford han desarrollado una nueva forma de generar electricidad a partir de aguas residuales utilizando microbios cableados que actúan como minicentrales naturales mientras digieren los desechos animales y vegetales.

En un artículo publicado en «Proceedings of the National Academy of Sciences», sus autores, Yi Cui, investigador de materiales, Criddle Craig, ingeniero ambiental, y Xing Xie, científico interdisciplinario, explican la invención de esta batería microbiana.

Su objetivo es que el invento pueda ser aplicado en lugares como plantas de tratamiento de aguas residuales, o donde se descomponen los contaminantes orgánicos, en zonas muertas de lagos y costas, donde la escorrentía de fertilizantes y otros residuos puede reducir los niveles de oxígeno y afectar a la vida marina.

Por el momento, el prototipo diseñado no supera el tamaño de una pila y presenta dos electrodos, uno positivo y otro negativo, además de una botella con agua residual. Con ese caldo, unidas al electrodo negativo, un tipo inusual de bacterias forman un festín con los desechos orgánicos y producen una electricidad que es captada con el electrodo positivo de la batería. «Lo llamamos la pesca de electrones», explicó Craig.

Durante años, los científicos han sabido de la existencia de los denominados microbios exoelectrogénicos: organismos que han evolucionado en ambientes sin ventilación y desarrollado la capacidad de reaccionar con los minerales de óxido en lugar de respirar oxígeno. Así, durante los últimos doce años, diversos grupos de investigación han intentado utilizar estos microbios como biogeneradores que crearan energía de forma eficiente.

En el electrodo negativo, las colonias de microbios se aferran a los filamentos de carbono, que sirven como conductores eléctricos. Craig aclaró que han podido observar que estos microorganismos hacen nanocables para librarse del exceso de electrones. Esos electrones fluyen hacia el electrodo positivo, fabricado con óxido de plata, que los atrae.

Los investigadores estiman que la batería microbiana puede llegar a extraer el 30 por ciento de la energía encerrada en las aguas residuales, lo que sería parecido a la eficacia de las mejores células para convertir la energía solar en electricidad.

De cara al futuro, uno de los retos, según los investigadores, será encontrar un material barato pero eficaz para el nodo positivo. El uso del óxido de plata es demasiado caro para su uso a gran escala, ahora estan buscando un material más práctico, aunque les llevará algo de tiempo.

POSIBLE VACUNA CONTRA LA MALARIA ELABORADA A PARTIR DE PARÁSITOS ATENUADOS MEDIANTE INGENIERÍA GENÉTICA

Un estudio podría ofrecer esperanza de una nueva vacuna de patógenos vivos-atenuados contra la malaria. Este estudio sugiere que los parásitos de la malaria modificados genéticamente (GAP) que son atenuados a través de precisas supresiones de genes podrían ser utilizados como una vacuna que protege contra la infección de la malaria. Esto significa que la versión inofensiva (atenuada) del parásito podría interactuar con el cuerpo de la misma manera como la versión infecciosa , pero sin posibilidad de causar enfermedad. La vacunación con GAPs  podría inducir respuestas inmunitarias robustas que protegen contra una futura infección con malaria.

Según la Organización Mundial de la Salud , hubo 219 millones de casos documentados de la malaria en el 2010, causando la muerte de hasta 1,2 millones de personas en todo el mundo. Tratamientos antipalúdicos están disponibles para reducir el riesgo de infección, pero hasta el momento no existe una vacuna eficaz contra la enfermedad.

El mes pasado, un equipo de científicos anunció los resultados de un ensayo con un nuevo tipo de vacuna contra la malaria, una preparación de parásitos debilitado por radiación. El ensayo mostró resultados prometedores , pero el método de la vacunación no era óptimo, requiriendo administración intravenosa y múltiples dosis altas. Este nuevo estudio describe un método de atenuación a través de la ingeniería genética en lugar de la radiación, que ofrece esperanza para una vacuna más consistente que da una mejor protección.
Stefan Kappe, Ph.D., autor principal del artículo y profesor de Seattle BioMed afirma que la malaria es una de las principales causas de muerte en el mundo, y pone en peligro el 40 por ciento de la población mundial, pero aún no existe una vacuna efectiva. En este trabajo se muestra que los parásitos genéticamente modificados son una opción viable y prometedora para el desarrollo de una vacuna contra la malaria, y actualmente están diseñando la próxima generación de cepas atenuadas del parásito con el objetivo de entrar en los estudios clínicos en breve.
Por primera vez, los investigadores crearon una versión debilitada del parásito de la malaria humana mediante la alteración de su ADN. Ellos probaron la seguridad del nuevo parásito modificado mediante inyección de seis voluntarios humanos a través de picaduras de mosquitos. Cinco de los seis voluntarios no mostraron infección con el parásito, sugiriendo que la nueva técnica genética tiene potencial como la base para una vacuna contra la malaria.
Stefan Kappe tambien cree que este enfoque ofrece un nuevo camino para hacer una vacuna de protección contra la malaria que puede que supere las limitaciones de los intentos de desarrollo previos. Los parásitos genéticamente modificados potencialmente proporcionan un acercamiento potente y escalable a la vacunación contra la malaria.

PRODUCEN POR PRIMERA VEZ CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS EN RATONES VIVOS ADULTOS

Por primera vez, un equipo científico ha conseguido que células adultas de un organismo vivo retrocedan en su desarrollo evolutivo hasta recuperar características propias de células madre embrionarias. 

Liderado por Manuel Serrano, director del programa de Oncología Molecular del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), los resultados revelan además que estas células madre embrionarias obtenidas directamente en el interior del organismo tienen una capacidad de diferenciación más amplia que las conseguidas mediante cultivo in vitro.

Las células madre embrionarias son la principal apuesta para la futura medicina regenerativa. Son las únicas capaces de generar cualquier tipo celular de los cientos que conforman un organismo adulto, por lo que constituyen el primer paso para la curación de enfermedades como alzhéimer, párkinson o diabetes. No obstante, este tipo de células tiene una brevísima existencia, limitada a los primeros días del desarrollo embrionario, y no existen en ninguna parte del organismo adulto.

Uno de los mayores hitos en la reciente investigación biomédica fue el protagonizado por Shinya Yamanaka, quien al conseguir crear en el laboratorio células madre embrionarias abrió un nuevo horizonte en la medicina regenerativa. Sin embargo, el nuevo trabajo ha dado un paso más al conseguir lo mismo que el científico japonés, pero esta vez dentro del propio organismo, en ratones, sin necesidad de pasar por placas de cultivo in vitro.

El primer desafío de los investigadores del CNIO fue reproducir el experimento en un ser vivo. Usando técnicas de manipulación genética, crearon ratones en los que se puede activar a voluntad los cuatro genes de Yamanaka. Estos factores se expresan de forma inducible por doxiciclina (un antibiótico), de forma que se pueden controlar cuándo van a expresarse simplemente añadiendo doxiciclina al agua de bebida de los ratones.Así, cuando activaron estos genes, observaron que las células adultas fueron capaces de retroceder en su desarrollo evolutivo hasta células madre embrionarias en múltiples tejidos y órganos.

En comparación con las células obtenidas con la técnica desarrollada por Yamanaka, la células madre obtenidas ahora representan un estadio embrionario aún más temprano, con mayores capacidades de diferenciación. De hecho, los autores fueron incluso capaces de inducir la formación de estructuras pseudoembrionarias en las cavidades torácica y abdominal de los ratones.

Estos pseudoembriones presentaban las tres capas propias de los embriones, estructuras extraembionarias como el saco vitelino e incluso signos de formación de células sanguíneas. Estas células madre son mucho más versátiles que las células de Yamamaka, cuya potencialidad genera las distintas capas del embrión, pero nunca tejidos que sustentan el desarrollo de un nuevo embrión, como la placenta.

Los autores subrayan que las posibles aplicaciones terapéuticas del trabajo aún están lejos, pero sugieren que pueden significar un cambio en el rumbo de las investigaciones con células madre en la medicina regenerativa o en la ingeniería tisular. Por el momento, los científicos no han conseguido injertar con éxito células diferenciadas provenientes de células madre generadas in vitro.

María Abad, miembro del equipo, opina que, a partir de ahora, lo ideal sería inducir la reprogramación in vivo dentro de tejidos dañados y que sea allí donde esas células se diferencien. Con esto se evitaría la extracción de células, la reprogramación y diferenciación al tipo celular deseado in vitro, y el transplante.

La científica además sostiene que estas células madre sobreviven también fuera de los ratones, en cultivo, por lo que podrían, además, manipularlas en el laboratorio. Finalmente, el siguiente paso es estudiar si estas nuevas células madre son capaces de generar de una forma más eficiente distintos tejidos, como páncreas, hígado o riñón.