Metagenómica: reexplorando las bacterias en los poros de tu piel

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8048 <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/355935_skin-julie-segre-nih.jpg" id="img_0" class="imgdcha">Si microbiólogos como Julie Segre del NIH frotan un algodón por la parte más externa de tu piel y lo analizan con técnicas de metagenómica (esto es lo importante del post, pero luego te cuento), encontrarán 10 mil bacterias por centímetro cuadrado. Si escarban un poquito y se quedan con las capas celulares más superficiales de la epidermis, podrán contar hasta 50.000 bacterias en cada cm2. Y si de la misma área te hacen una pequeña biopsia alcanzando los folículos capilares y las glándulas sebáceas aparecerán… 1 millón! Es decir; tu cuerpo está cubierto de bacterias, pero desiste en pretender desprenderte de ellas lavándote a fondo, la inmensa mayoría viven bien adentro de tu piel. Que esto no te de repelús! están allí para servirte. Degradan aceite para humedecerte, controlan el pH de tus zonas íntimas, evitan que otras comunidades patógenas te colonicen… déjalas vivir en paz, y ni se te ocurra considerarlas más prescindibles que tus propias células humanas. <a href="http://www.genome.gov/10000354">Julie Segre</a>, al igual que muchos otros científicos trabajando en el <a href="http://www.hmpdacc.org/">Human Microbiome Project</a>, considera que “las bacterias que habitan en nuestro cuerpo son parte de tu organismo”. Tú estás formado por tus propias células eucariotas, junto a un número 10 veces superior de células bacterianas. No, no he sufrido un lapsus: ahora mismo encima y dentro de ti hay 10 veces más bacterias que células “tuyas”. Y reza porque continúe siendo así, ya que sin ellas te resultaría complicadísimo sobrevivir. <o:p></o:p> Pero vayamos a la metagenómica, la <a href="http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=11902">nueva ciencia</a> que está revolucionando el mundo de la microbiología. <o:p></o:p> Hace un tiempo, si un microbiólogo quería averiguar cuántas bacterias tenías en tu boca restregaba unos palitos por la parte interior de tu mejilla, otros por encima de las encías, por el paladar, por debajo de la lengua… y embadurnaba con ellos diferentes placas de cultivo donde las comunidades de microorganismos podían crecer y ser estudiados. Pero había un problema: allí crecía sólo una pequeña parte de la diversidad de fauna microbiana que existía. La gran mayoría de bacterias quedaban ocultas. Y por si fuera poco, las que sí aparecían sólo podían ser estudiadas de manera aislada y fuera de su entorno natural. <o:p></o:p> Ahora, desde que los científicos pueden aprovechar el espectacular progreso en las técnicas de secuenciación genómica, la bioinformática, y la biología de sistemas, hacen algo muy diferente: cogen la muestra, y se ponen a secuenciar a destajo todo lo que en ella habite. No se les escapa nada. Luego, analizando fragmentos concretos del ADN son capaces de ordenar las secuencias, averiguar cuantos tipos diferentes de microorganismos hay, en qué cantidad, y cómo se relacionan entre ellos. De alguna manera están construyendo un mapa genético global de toda la comunidad de individuos que viven en un rincón determinado de tu cuerpo. Por eso al Human Microbiome Project le llaman el segundo genoma humano. <o:p></o:p> <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/skin-survey.jpg" id="img_2" class="imgizqda">De esta forma, y cogiendo muestras de 20 sitios diferentes de la piel de un grupo bien caracterizado de voluntarios, Julie Segre <a href="http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/324/5931/1190">ha descubierto</a> que en nuestra piel tenemos 100 veces más tipos de microorganismos de los que conocíamos (no el doble, o el triple, o diez veces más… 100!). “Los que tú tienes en tu axila se parecen más a los de mi axila que a los de tu propio pecho”, me explicó el pasado martes Julie, en el Instituto del NIH en que Francis Collins dirigió la hace 10 años la iniciativa pública del <a href="http://www.genome.gov/10001772">Proyecto Genoma Humano</a>. “Conocer al detalle esta diversidad es fundamental”, continuó Julie. “Cuando aplicamos un antibiótico para tratar una infección podemos estar eliminando bacterias que nos son necesarias, y que antes ni sabíamos que existían. Y no es eso lo que queremos. El objetivo es tener una comunidad microbiana sana, y averiguar cuál es su papel en la salud y la enfermedad”. <o:p></o:p> Ya se que no parece un objetivo muy novedoso. No lo es, de la misma manera que hace 4 siglos Galileo también tenía como objetivo comprender cómo funcionaba el Universo. Los grandes descubrimientos vienen dispuestos por las herramientas con que cuentan los científicos. Y la metagenómica va a significar para la microbiología lo que el LHC a la física de partículas o los escáneres cerebrales al conocimiento del cerebro. Es una herramienta muchísimo más poderosa para reexplorar el mundo microbiano. Ya lo está haciendo Craig Venter en su búsqueda de genes por los océanos, ecólogos en ambientes extremos, y el consorcio del Humane Microbiome Project en el cuerpo humano. Y normalmente, cuando la tecnología suministra nuevas lentes a la ciencia, suelen aparecer resultados inesperados. Julie reconoce que todavía están en una fase inicial de exploración. El artículo que publicó el año pasado en Science “sólo” era una descripción de la diversidad de bacterias que habían en las diferentes zonas del cuerpo humano, y cómo variaban entre individuos. Pero ya están empezando a buscar asociaciones con enfermedades y trastornos. Colegas suyos estudiando los microorganismos del sistema digestivo ya han conseguido los primeros resultados, pero asegura que las grandes sorpresas están todavía por llegar. Más a título de curiosidad, me resultó interesante una investigación sobre si los brebajes de la medicina oriental pueden ser más eficientes allí que en occidente debido a diferentes floras intestinales. A los científicos les cuesta horrores soltar prenda antes de tener sus resultados publicados, pero preguntándole a Julie si tienen indicios de que aparecerá algo sonado, contesta un contundente “desde luego! Estamos empezando a ver resistencia a fármacos, o asociaciones con desórdenes que en principio no tienen nada que ver. Todo indica que los resultados serán muy claros, y el traslado a la práctica clínica será rapidísimo”. <o:p></o:p> Abstrayéndonos todavía un poco más del tema, esta metagenómica que analiza los genomas de toda una comunidad de individuos a la vez representa una nueva era en la microbiología. Para los que os guste divagar, puede implicar incluso un cambio en el concepto de ser independiente. Los científicos están encontrando tanto popurri bacteriano, tanta transferencia de genes, tanta flexibilidad, tantas combinaciones posibles, que la idea de organismo individual se está diluyendo, y trasciende a un conglomerado de genes que actúan en conjunto, estén dentro de unas pelotitas lipídicas u otras. Es decir: Julie Segre confiesa que en el fondo no persigue identificar microorganismos, sino genes bacterianos. La metagenómica es en realidad una “caza de genes” con diferentes funciones, y da igual si se agrupan de una manera u de otra. La vida microbiana es mucho más maleable de lo que pensábamos.

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1 Metagenómica: reexplorando las bacterias en los poros de tu piel

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1 Consecuencias letales del negacionismo

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1 Los sentidos de Internet

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1 Razones para retrasar el viaje a la Luna

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1 Piel - Célula Madre – Corazón - Yamanaka

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1 Lo que le faltaría al LHC…¿Y si el Higgs lo descubren en EEUU?

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8048 <meta name="Title" content=""><meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> <meta name="ProgId" content="Word.Document"> <meta name="Generator" content="Microsoft Word 11"> <meta name="Originator" content="Microsoft Word 11"> <link rel="File-List" href="file://localhost/Users/pere/Library/Caches/TemporaryItems/msoclip1/01/clip_filelist.xml"> Me dijeron “si está en Barcelona deberías conocer a <a href="http://www.creal.cat/creal/quisom/es_info_user.html?&idusuari=anazelle">Audrey de Nazelle</a>”, una investigadora postdoc francesa que trabaja en el centro Centro de Investigación en Epidemiología Ambiental (<a href="http://www.creal.cat/es_index.html">CREAL</a>), estudiando los pros y contras de los diferentes sistemas de transporte urbano, y analizando los impactos en la salud de desplazarse en bicicleta, en coche, o hacer actividad física en una ciudad contaminada”.<o:p></o:p> Quedamos ayer en el barrio del Born frente al “El Rosal”, y me apareció… en bicicleta!<o:p></o:p> <o:p></o:p> <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/audrey-y-pere.jpg" id="img_0" class="imgdcha">Pere: “¿Pero tu no investigabas si alguien que va en bicicleta inhala más contaminación que alguien dentro de un coche?”<o:p></o:p> <o:p></o:p> Audrey: “Sí, pero no te confundas: teniendo en cuenta todos los factores, el beneficio para la salud de caminar o ir en bici es muchísimo mayor –de lejos- que moverte en coche, a pesar de que al incrementar la actividad física puedas –y eso estamos analizando- terminar inhalando un poco más de polución”<o:p></o:p> <o:p></o:p> Pere: Entonces lo de hacer footing en la ciudad…<o:p></o:p> Audrey: Depende por donde… Quizás la gente no lo sepa, pero la concentración de partículas y gases al lado de la calzada es bastante mayor –fluctúa por varios factores, claro- a cuando te separas 15 metros de ella. Y no digamos en un parque! De nuevo, correr al lado de la Diagonal o Gran Vía es mejor que quedarse sentado en casa, pero es muchísimo más sano hacerlo por el paseo marítimo, por ejemplo. <o:p></o:p> <o:p></o:p> Pere: Con la bici pasa lo mismo…<o:p></o:p> Audrey: Claro, y esto es importante para políticas de movilidad urbana: lo ideal sería que los carriles bicis estuvieran separados de las calles con coches. Que hubiera rutas para vehículos a motor, y otras vías independientes donde las personas pudieran desplazarse con fluidez a pie o en bici. Resulta obvio para eliminar accidentes, pero también por muchos otros aspectos de salud pública. <o:p></o:p> <o:p></o:p> Pere: Suena utópico…<o:p></o:p> Audrey: no lo es en absoluto. Desde hace varios años las ciudades están ganando terreno a los coches. La tendencia es a que prácticamente desaparezcan de sus centros. Es que… cada vez tiene menos sentido! Bajar el tráfico de las ciudades es básico, y la voluntad política va en este sentido. Nuestro trabajo tiene como objetivo analizar todos los factores de manera objetiva y sacar conclusiones que sirvan para gestionar mejor la movilidad urbana.<o:p></o:p> <o:p></o:p> Pere: ¿Qué miráis? <o:p></o:p> Audrey: Casi todo! Se han hecho muchos estudios aislados analizando factores por separado, pero este programa europeo que coordinamos desde el CREAL y engloba Barcelona, París, Copenhague, Basel, Varsovia y Praga es el primero en intentar analizar la situación desde una perspectiva global, y teniendo en cuenta tanto ventajas como inconvenientes de cada medio. Por ejemplo, ahora estoy trabajando en un estudio en el que analizaremos marcadores de salud (función pulmonar, cardiovascular y análisis de sangre) de gente que hace un mismo trayecto en coche, a pie, en bici o autobús, y también la diferencia entre hacer una misma distancia en bici por un ambiente más o menos contaminado. Pero también analizamos riesgos de accidente, exposición a ruido, exposición a rayos UV, capital humano, dieta...<o:p></o:p> <o:p></o:p> Pere: Dieta?<o:p></o:p> Audrey: Sí, algunos estudios han observado que las personas que empiezan a hacer actividad física también siguen una dieta mas saludable. Podría ser que un hábito indujera a otro. <a href="http://www.creal.cat/programes-recerca/projectes-creal/view.php?ID=46">TAPAS</a> (Transportation, Air Pollution and Physical Activities) es el primer estudio que lo mira todo junto a una escala tan ambiciosa, comprendiendo un análisis tan amplio y exhaustivo.<o:p></o:p> <o:p></o:p> Pere: Porque… cuando hablas de contaminación ¿a qué te refieres?<o:p></o:p> Audrey: El principal problema en una ciudad como Barcelona son las partículas que emiten los coches, tanto por su pequeño tamaño y penetración en los pulmones, como por ciertos metales o compuestos orgánicos que llevan asociados. No queremos exagerar; no hace falta para la gente sana ir por la calle con una mascarilla, el problema es sobre todo para ancianos o enfermos, pero día a día la polución se va acumulando y en ciudades muy contaminadas como esta…<o:p></o:p> <o:p></o:p> Pere: ¿Barcelona está muy contaminada?<o:p></o:p> Audrey: De las que más en Europa. Por su situación geográfica, por la alta densidad de tráfico, y porque hayn muchos motores diesel que emiten más partículas y más finas que penetran más hondo en los pulmones… <o:p></o:p> <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/audrey-2.jpg" id="img_0" class="imgizqda">pero te explicaba que la polución se ha asociado claramente a enfermedades pulmonares, cardiovasculares, y detrimento de la salud en general. Investigadores del CREAL publicaron un estudio el año pasado en el cual vieron que bajar la concentración de partículas en Barcelona al nivel recomendado por la OMS salvaría la vida a 3500 personas por año, además de bajar ingresos hospitalarios por causas cardiorrespiratorias (1800 casos), y disminuir otros casos de enfermedades respiratorias (90000 casos).Vamos a ver qué dice la investigación TAPAS, pero todos los indicios son a que las ciudades se deberán ir librando poco a poco de los coches. Y lo mejor será empezar creando vías exclusivas para tráfico no motorizado. En muchos sitios se está haciendo, y no es ningún problema. Al contrario, la gente sigue satisfecha estas medidas.<o:p></o:p> <o:p></o:p> Pere: se te ve muy convencida…<o:p></o:p> Audrey: Yo hice mi doctorado en EEUU, en la Universidad de North Carolina. Allí todo el mundo va en coche. Esto no tiene ningún sentido, es una locura! Pero incluso aquí en Europa, dentro de algunas décadas la gente se sorprenderá de cómo era el tráfico urbano en nuestras ciudades a principios del siglo XXI. Es una transformación lógica y necesaria… inevitable diría yo! Y este estudio que estamos realizando pretende dar información científica a los gobernantes como herramientas para decidir cuál es la mejor manera de mejorar la movilidad urbana y la calidad de vida en la ciudad.<o:p></o:p>

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1 En bici y tragando humo por la ciudad

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8048 <meta name="Title" content=""> <meta name="Keywords" content=""> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> <meta name="ProgId" content="Word.Document"> <meta name="Generator" content="Microsoft Word 11"> <meta name="Originator" content="Microsoft Word 11"> <link rel="File-List" href="file://localhost/Users/pere/Library/Caches/TemporaryItems/msoclip1/01/clip_filelist.xml"> <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/mycoplasma-small.jpg" id="img_2" class="imgdcha">Permitidme que os explique porqué merece la pena prestar unas líneas de atención a una de las bacterias de vida libre más simples que existen; una pelotita de 2 micras rellena de una maraña de proteínas y escasos 689 genes flotando por su interior, envueltos por una membrana lipídica que no llega ni a pared celular, sin siquiera orgánulos celulares, y contando sólo con un citoesqueleto muy básico que da forma a una bola central donde está esparcido el ADN y a un apéndice con el que se desplaza por las células de tus pulmones, se engancha a ellas, y les roba aminoácidos, lípidos, y glucosa hasta matarlas. Total, dicha glucosa que también capta del medio es en gran parte desaprovechada, pues por no tener no tiene ni un ciclo de Krebs completo; su metabolismo no pasa del ácido láctico y consigue entre unos míseros 2 y 4 ATP’s por molécula de azúcar. El Mycoplasma pneumoniae es un organismo tremendamente básico: unos pocos genes y complejos proteicos con lo mínimo para poder replicarse y dividirse. <o:p></o:p> Pero justo vale la pena no menospreciarlo, porque de simple no tiene un flagelo. “Nosotros queríamos tener por primera vez un modelo matemático que permitiera explicar un ser vivo; tener la bacteria replicándose y dividiéndose en el ordenador. Esa era la idea original, y seguimos con ella, pero pensábamos que iba a ser más fácil”, explica el investigador <a href="http://www.crg.es/luis_serrano" title="http://www.crg.es/luis_serrano" id="link_1">Luis Serrano</a> , director del grupo que pocas semanas atrás publicó 3 artículos en el mismo número de la revista Science (<a href="http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/326/5957/1268" title="http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/326/5957/1268" id="link_2">1</a> , <a href="http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/326/5957/1263" title="http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/326/5957/1263" id="link_3">2</a> , <a href="http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/326/5957/1235" title="http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/326/5957/1235" id="link_4">3</a> ), y a quien aprovechando mis vacaciones navideñas visité en su despacho del científicamente impresionante Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona (<a href="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2008/5/18/vida-sintetica" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2008/5/18/vida-sintetica" id="link_0">PRBB</a>). <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/luis-serrano-small.jpg" id="img_1" class="imgizqda">“Esperábamos que iba a ser muy sencillo. Una bacteria normal tiene unas 400 proteínas que regulan la expresión de otras proteínas, y el micoplasma tiene como mucho 10. Otras bacterias tienen 50 sistemas que le permiten comunicarse con el mundo exterior mediante traducción de señales, mientras que micoplasma sólo tiene una quinasa y una fosfatasa. A pesar de que parece muy simple, tiene respuestas muy complejas a las perturbaciones exteriores”, prosigue Luís. <o:p></o:p> ¿Y qué? podéis pensar. Mucho. Los científicos eligen un organismo sencillísimo como el M pneumoniae para intentar comprender de manera global el funcionamiento más básico de una célula, y se dan cuenta que la vida es todavía mucho más compleja de lo que pensaban. Esto tiene consecuencias en el naciente campo de la biología sintética, pero vayamos por partes. Analicemos primero los tres niveles en que los investigadores han detectado un inesperadamente alto nivel de complejidad: <o:p></o:p> El transcriptoma son las señales completas que regulan la expresión de los genes en la bacteria; quien decide qué genes se activan y cuándo. Lo que el grupo de Luis Serrano ha descubierto es que cuando cambian las condiciones del medio, genes específicos del M. Pneumoniae cambian su expresión de manera muy sofisticada para adaptarse a la nueva situación. Y eso no tienen manera de explicarlo con los poquísimos factores de transcripción conocidos con que cuenta la bacteria. <o:p></o:p> El metaboloma son todas las reacciones químicas del interior celular destinadas a generar energía. De nuevo, los investigadores han observado una versatilidad que no esperaban, similar al metabolismo de organismos más sofisticados. <o:p></o:p> Y en el estudio del proteoma han empezado a encontrar interacciones entre proteínas que en principio no deberían tener nada que ver entre sí, sugiriendo que las comunicaciones internas dentro de la célula son mucho más elaboradas de lo previsto. <o:p></o:p> En definitiva: “habiendo en el pasado utilizado organismos más complejos para estudiar los mecanismos de regulación celular, quizás no nos dimos cuenta que a un nivel inferior puede haber mecanismos mucho más básicos que todavía desconocemos”, dice Luis, sugiriendo que entender cómo funciona una célula en detalle puede llegar a ser mucho más difícil de lo que se imaginaban. Y esto, en un momento en que uno de los grandes retos de la biología es diseñar organismos vivos en el laboratorio, tiene implicaciones. <o:p></o:p> Biologia Sintética<o:p></o:p> Ayer recuperé la grabación de <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2008/5/18/vida-sintetica" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2008/5/18/vida-sintetica" id="link_0">mi visita en el MIT a Drew Endy</a> , uno de los principales expertos en biología sintética, y recuperé un fragmento no utilizado de la entrevista: “La biología es una ciencia, pero también puede ser vista como una tecnología; la naturaleza está construyendo cosas constantemente. Lo que queremos en el departamento de ingeniería biológica del MIT es aprender a hacer lo que hacen otros departamentos de ingeniería, pero con elementos biológicos. ¿Qué hace un estudiante de ingeniería eléctrica? Aprende unas leyes básicas, diseña unos circuitos, construye un ordenador con la forma y características que quiere (más grande, más pequeño, más ligero, más resistente…), y programa un software para que ejecute lo que ellos desean. Nosotros pretendemos conseguir algo parecido con organismos vivos: construir por ejemplo un microorganismo que resista ciertas condiciones en un fermentador, o sea diminuto como para poder penetrar en el interior de una célula, y luego contenga una secuencia genética diseñada por nosotros para que una vez allí, haga lo que nos convenga”. <o:p></o:p> Este objetivo final de la biología sintética es compartido por todos los científicos e ingenieros trabajando en el tema, pero como disciplina que está empezando, existen todavía diferentes aproximaciones. Algunos como Drew Endy son más partidarios de construir partes de novo, diseñadas de manera estandarizada para construir organismos más sencillos y libres del caos que encontramos en los seres vivos. De alguna manera Endy quiere construir el equivalente molecular a herramientas como tuercas, tornillos o chips con los que sea fácil hacer ingeniería biológica porque los has analizado, comprendes perfectamente su funcionamiento, y sabes cómo se van a comportar cuando los pones juntos. Luis Serrano, sin embargo, prefiere no menospreciar 4.000 millones de años de evolución y aprovechar la robustez que han acumulado ciertos organismos. Su enfoque es más bien partir de una célula con las condiciones que nos puedan interesar, modificarla hasta conseguir cierta características, e ir avanzando de momento a base de prueba y error como se ha hecho en los inicios de la mayoría de tecnologías. Quizás algún día conozcamos tan bien el funcionamiento de una célula como para diseñar sobre el papel su funcionamiento, y entonces tendrá más sentido una aproximación desde la ingeniería convencional como la de Endy, pero la complejidad manifiesta del Mycoplasma pneumoniae nos indica que esto no va a ser nada fácil. La duda a largo plazo, en el fondo, es si el concepto de ingeniería que funciona en la construcción de coches u ordenadores funcionará en la síntesis de organismos vivos. <o:p></o:p> ¿Podrán algún día los ingenieros biológicos diseñar y construir un organismo vivo de manera parecida a cómo los ingenieros mecánicos diseñan y construyen un coche? La pregunta es intelectualmente sobrecogedora. Pero en realidad, a corto plazo y nivel práctico no es tan relevante. De lo que no hay duda alguna es que pronto seremos capaces de modificar seres vivos ya existentes a una escala muy superior a la ingeniería genética convencional. Diseñaremos nuevo ADN sintético, nuevas rutas metabólicas, nuevas estructuras, y funciones completamente insólitas en microorganismos inexistentes hasta el momento, creados para ser utilizados en medicina, energía, medioambiente, diseño, industria, alimentación, o bioterrorismo. <o:p></o:p> Cierto que la biología sintética todavía está asentando sus cimientos, pero el ritmo al que avanza es vertiginoso y nos acerca a una manipulación de la vida sin precedentes. <meta name="Title" content=""> <meta name="Keywords" content=""> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> <meta name="ProgId" content="Word.Document"> <meta name="Generator" content="Microsoft Word 11"> <meta name="Originator" content="Microsoft Word 11"> <link rel="File-List" href="file://localhost/Users/pere/Library/Caches/TemporaryItems/msoclip1/01/clip_filelist.xml"> Merece la pena ir siguiéndole la pista.

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1 Biología sintética, y la complicada vida del M pneumoniae

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8048 <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/347801_miquel-small.jpg" id="img_0" class="imgizqda"><meta name="Title" content=""> <meta name="Keywords" content=""> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> <meta name="ProgId" content="Word.Document"> <meta name="Generator" content="Microsoft Word 11"> <meta name="Originator" content="Microsoft Word 11"> <link rel="File-List" href="file://localhost/Users/pere/Library/Caches/TemporaryItems/msoclip1/01/clip_filelist.xml"> <link rel="Edit-Time-Data" href="file://localhost/Users/pere/Library/Caches/TemporaryItems/msoclip1/01/clip_editdata.mso"> Miquel Bosch, neurocientífico e investigador del Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha participado en un experimento en el que a un paciente con depresión y trastorno obsesivo-compulsivo le insertaban electrodos en el cerebro y le pedían jugar a cartas para estudiar un área concreta del cerebro. Impresionante. Nos lo explica junto a una reflexión acerca de la experimentación con seres humanos. <o:p></o:p> Jugando a cartas en plena neurocirugía, por Miquel Bosch<o:p></o:p> <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/347805_mik1.jpg" id="img_0" class="imgdcha">Es posible que la expresión “experimentación con seres humanos” os haga saltar todas las alarmas éticas y morales. Nada más lejos de mi intención. Pero, ciertamente, cada día se llevan a cabo muchísimos experimentos científicos usando a personas como conejillos de indias. Sin ir más lejos, todos los fármacos y productos para uso humano deben pasar por las fases I-III de un ensayo clínico, en donde se prueba su seguridad y eficacia tanto en personas sanas como en enfermas. Si tomáis el metro por los alrededores de Boston os hartaréis de ver anuncios buscando voluntarios para ensayar nuevos tratamientos clínicos para enfermedades neurológicas como la ansiedad o el déficit de atención. Y es que en esa zona hay una altísima concentración de hospitales, centros de investigación y empresas farmacéuticas. <o:p></o:p> En neurociencia <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/mik2.jpg" id="img_2" class="imgizqda">siempre se han realizado experimentos con humanos, sobre todo estudios psicológicos. Pero la aparición de las potentes técnicas de neuroimagen, como la resonancia magnética funcional (fMRI) o la tomografía por emisión de positrones (PET) ha supuesto un boom de los experimentos neurológicos con personas. Éstas son técnicas no invasivas, totalmente inocuas y que permiten saber literalmente qué zona de tu cerebro se activa mientras piensas, imaginas, hablas u odias. Multitud de estudiantes en Boston (y algún que otro <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2008/3/1/mi-cerebro-mientras-mentia">periodista</a>) han metido su cabeza en uno de esos aparatos de fMRI a cambio de una módica recompensa. <o:p></o:p> <o:p></o:p> <o:p></o:p> <o:p></o:p> Sin embargo estas técnicas presentan una clara limitación: su baja resolución, tanto espacial como temporal. No permiten observar neuronas individualmente, ni pueden seguir el ritmo de sus disparos eléctricos (del orden de milisegundos). La única manera de hacer eso es insertar un electrodo en el cerebro y escuchar directamente la actividad neuronal. Pero, ¿cuándo es éticamente aceptable abrirle un agujero en el cráneo a una persona e introducirle un cable de metal en lo más profundo de su cerebro? La respuesta es la siguiente: cuando se tiene que hacer de todas maneras por motivos médicos. La operación-experimento Hace unos días nos invitaron a Vicky y a mí a asistir a una operación quirúrgica en el Hospital General de Massachusetts (<a href="http://www.mgh.harvard.edu/">MGH</a>), en la que se implantó un par de electrodos en el cerebro de un paciente con depresión y obsesión compulsivo-obsesiva. Esta práctica se denomina Estimulación Cerebral Profunda (<a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Deep_brain_stimulation">DBS</a>, Deep Brain Stimulation) y se realiza de forma rutinaria en muchos hospitales de todo el mundo, especialmente para tratar el Parkinson en pacientes en los que la medicación ya no ejerce efecto. <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/347808_mik-5.jpg" id="img_0" class="imgdcha">Los electrodos son permanentes y pueden ser conectados o desconectados por el propio paciente mediante un dispositivo implantado subcutáneamente en su pecho. No se sabe aún el <a href="http://www.nature.com/nm/journal/v14/n1/abs/nm0108-17.html">mecanismo </a>de acción de la DBS, ni cómo consigue eliminar el temblor. Pero realmente funciona muy bien y ya se está ensayando su aplicación para otras enfermedades como la depresión, la epilepsia, el infarto cerebral, y hasta la ceguera. Es un paso más en el camino hacia las <a href="http://www.eecs.berkeley.edu/%7Ecarmena/index.html">interfaces cerebro-máquina</a> que muy pronto veremos instaurarse en nuestras vidas, tanto en la medicina como en el trabajo y el ocio. (aquí podéis ver un buen <a href="http://www.pbs.org/kcet/wiredscience/video/255-deep_brain_stimulation.html" title="http://www.pbs.org/kcet/wiredscience/video/255-deep_brain_stimulation.html" id="link_0">video sobre DBS)</a><o:p></o:p> <o:p></o:p> <o:p></o:p> Lo interesante del caso es que durante el curso de la operación el paciente autorizó a los médicos a realizar un experimento neurofisiológico en sus propias neuronas. Puesto que el cerebro no posee sensores para el dolor, el paciente permanece despierto durante todo el proceso, con sólo anestesia local en la cabeza. Una vez instalados tres electrodos provisionales en el núcleo accumbens, una región de los ganglios basales ricamente bañada en dopamina, se le pidió al paciente que jugara a un juego de cartas en una pantalla de ordenador. <o:p></o:p> <o:p></o:p> El juego consistía en ver una carta y en apostar una cantidad de dinero a que la siguiente carta iba a ser mayor o menor. Un juego sencillo y fácil de ganar. El paciente, un hombre de 58 años al que llamaremos D.S., se mostró muy calmado durante todo el curso de la operación, y estuvo jugando a las cartas con una serenidad sorprendente, aún sabiendo que tenía dos agujeros abiertos en su cráneo. El experimento consistía en buscar neuronas que se activaran, no en el momento de ganar la apuesta, sino con la predicción del acierto. El objetivo es demostrar que esa es la zona del cerebro que codifica para las previsiones de futuros placenteros. De hecho, el paciente sabía que se embolsaría realmente parte del dinero que ganaba en sus apuestas.<o:p></o:p> <o:p></o:p> Nuestro colega Christian Camargo, licenciado en neurociencia y música por el MIT y ahora estudiante de medicina en el Cleveland Clinic, fue quien nos invitó a presenciar la operación, que fue realizada por el Dr. Emad Eskandar i el Dr. John Gale. El <a href="http://eskandar.mgh.harvard.edu/">Dr. Eskandar</a>, además de neurocirujano, es responsable de un laboratorio en Harvard donde se investiga el papel de los ganglios basales y la dopamina en los procesos mentales del aprendizaje y la motivación. Normalmente utiliza macacos para estos experimentos. Sin embargo, las operaciones de DBS en sus pacientes son una oportunidad única para estudiar directamente el funcionamiento de nuestra mente, así como para mejorar las actuales terapias de enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson y el Alzheimer, o psiquiátricas como la esquizofrenia y la depresión, sin tener que pasar por el uso de modelos animales.<o:p></o:p> <o:p></o:p> Para los que nunca hemos estado en un quirófano de un hospital (sin los efectos de la anestesia) fue una experiencia interesantísima. Para los que, además, nos dedicamos diariamente a realizar experimentos neurofisiológicos en animales, como los macacos o las ratas, es impresionante ver realizar el mismo experimento, pero en el cerebro de una persona. Y más todavía cuando el sujeto a estudio está perfectamente consciente y habla con toda tranquilidad mientras unos señores y señoras le estamos escuchando la actividad eléctrica de sus neuronas en el mismo instante en que él las está usando para pensar, predecir, dudar, decidir. <o:p></o:p> <o:p></o:p> Pero lo realmente emocionante fue cuando se le conectó por primera vez el electrodo permanente que D.S. llevará en su cabeza durante años. Al incrementarle paulatinamente el voltaje (hasta un máximo de 5 voltios), D.S empezó a sentirse milagrosamente más animado, hasta el punto de esbozar una sonrisa sin saber muy bien porqué. Parece que la técnica de la DBS tiene un futuro prometedor como terapia alternativa para la depresión.<o:p></o:p> Le agradecemos enormemente a D.S. su contribución al progreso de la neurociencia y deseamos que el tratamiento le mejore sustancialmente su calidad de vida.<o:p></o:p> Feliz año nuevo a todos! <div style="text-align: right;">Miquel Bosch</div><o:p></o:p>

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1 Neurocirugía y experimentación en humanos

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8048 <meta name="Title" content=""> <meta name="Keywords" content=""> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> <meta name="ProgId" content="Word.Document"> <meta name="Generator" content="Microsoft Word 11"> <meta name="Originator" content="Microsoft Word 11"> <link rel="File-List" href="file://localhost/Users/pere/Library/Caches/TemporaryItems/msoclip1/01/clip_filelist.xml"> <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/345902_ciencia-de-la-calle.jpg" id="img_0" class="imgdcha">Por todos lados leemos recopilaciones con “los 10 mejores X” del 2009. ¡No vamos a ser menos en los “apuntes”! A título científico la revista estadounidense <a href="http://www.elpais.com/articulo/sociedad/antepasado/antiguo/hombre/hallazgo/cientifico/ano/Science/elpepusoc/20091217elpepusoc_13/Tes" title="http://www.elpais.com/articulo/sociedad/antepasado/antiguo/hombre/hallazgo/cientifico/ano/Science/elpepusoc/20091217elpepusoc_13/Tes" id="link_0">Science</a>, y la británica <a href="http://www.elpais.com/articulo/sociedad/gripe/LHC/fiasco/Copenhague/noticias/cientificas/ano/elpepusoc/20091224elpepusoc_5/Tes" title="http://www.elpais.com/articulo/sociedad/gripe/LHC/fiasco/Copenhague/noticias/cientificas/ano/elpepusoc/20091224elpepusoc_5/Tes" id="link_1">Nature</a> ya han listado sus avances científicos más significativos del año. Tampoco poco es que coincidan tanto, pero en todo caso, eso nos quita un peso de encima. Nosotros dejamos la “importancia” de lado y elegimos con manifiesta subjetividad los posts que más significado han tenido para el autor y lectores de este blog. Autenticidad cuando menos. Como no hay un claro favorito, y tampoco es a mi a quien concierne nombrarlo, seguimos orden cronológico empezando con un post cuyo mensaje continúa tan vigente como hace 12 meses. <o:p></o:p> <o:p></o:p> 1) <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/1/2/no-hay-momento-malo-hacer-algo-bueno" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/1/2/no-hay-momento-malo-hacer-algo-bueno" id="link_0">No hay momento malo para hacer algo bueno</a> . Arrancamos el 2009 con un mensaje que estuve tentado de recordar en varios momentos, especialmente en los recortes del presupuesto científico en España y durante la cumbre de Copenhague. El exdirector de los Institutos Nacionales de Salud de EEUU, Elias Zerhouni, utilizó la expresión "There is no wrong time to do the right thing" para defender la fuerte inversión en un proyecto de investigación llamado Roadmap. Todo el mundo le decía que estaban fatal de fondos y “no era el momento adecuado”. Su determinación y visión a largo plazo lo sacó adelante, y ahora se considera uno de los éxitos de su carrera. Desde luego, la máxima “no hay momento mal para hacer algo bueno” sobrepasa el ámbito científico y puede ser aplicada en muchos otros aspectos incluso de nuestra vida personal. Por eso se ha colado entre el Top 10 de los “apuntes”. <o:p></o:p> 2) <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/1/7/acupuntura-tienes-alma-esceptico-medico-o-cientifico-" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/1/7/acupuntura-tienes-alma-esceptico-medico-o-cientifico-" id="link_1">Acupuntura: ¿Tienes alma de escéptico, médico o científico?</a> A mi me encantan los posts que estimulan la reflexión compartida. Y éste es uno de los que más reflexiones ha suscitado: Un estudio separó pacientes aquejados de dolor de espalda en 3 grupos, testó 3 tipos de tratamiento (acupuntura, acupuntura falseada y fármacos), y demostró que tanto la acupuntura real como la falseada funcionaban igual de bien, y ambas mejor que los medicamentos convencionales. Es decir: hay algo en la acupuntura que sí funciona, pero no son los pinchazos estratégicos que conectan meridianos y equilibran el yin y el yang. Ante un estudio así, ¿Qué actitud tomas? 1- Escéptico (este estudio demuestra que la acupuntura carece de base sólida y no debería ser aplicada), 2- Médico (yo lo que quiero es curar pacientes, y si funciona adelante), o 3- Científico (qué interesante! Investiguemos más para averiguar qué ocurre) <o:p></o:p> 3) <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/1/23/el-valor-biologico-la-justicia" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/1/23/el-valor-biologico-la-justicia" id="link_2">El valor biológico de la justicia</a> . <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/345895_monos-urmeneta-1.jpg" id="img_3" class="imgdcha">El estudio de Marc Hauser demostrando que un mono prefiere pasar hambre antes de aceptar una situación injusta sugiere que el sentimiento de justicia es algo que ya arrastramos en nuestra carga genética. Le tengo especial cariño a este post y a “<a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/2/12/origen-evolutivo-la-paciencia">El origen evolutivo de la paciencia</a>” por la cálida respuesta que generaron, y porque fueron ilustrados por <a href="../mikel-urmeneta/posts" title="http://lacomunidad.elpais.com/mikel-urmeneta/posts" id="link_0">Mikel Urmeneta</a> en un conato de proyecto común cuyo refuerzo es deber obligado para el 2010. Pero sobre todo, porque junto con “<a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/11/3/el-gen-altruista-evolucion-nos-hizo-bondadosos">El gen altruista</a>” y otras lecturas acumuladas en los últimos meses, termino el año pensando que la naturaleza básica del ser humano es menos despiadada y egoísta de lo que me habían contado. <o:p></o:p> 4) <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/2/19/tu-libertad-es-ilusion-del-cerebro" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/2/19/tu-libertad-es-ilusion-del-cerebro" id="link_3">Tu libertad es una ilusión del cerebro</a> . Éste es uno de los textos que más ha sido reproducido en otras webs, revistas o blogs, y generó un buen número de excelentes comentarios: Algunos estudios sugieren que la “voluntad” frente a ciertas acciones es una percepción que aparece después de que procesos inconscientes en tu cerebro ya hayan decidido actuar de una manera o de otra. Es decir: tu inconsciente decide, fuerza una acción, y luego te hace creer que ha sido fruto de un pensamiento premeditado. ¿Qué significa premeditado? ¿hay algo que no sean impulsos neuronales que premeditan? <o:p></o:p> 5) <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/5/20/continuemos-" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/5/20/continuemos-" id="link_4">Continuemos</a> . Imposible obviar el momento a principios de mayo en que despedimos los apuntes con el post “<a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/5/4/fin-la-aventura">Fin de la Aventura</a>“. Cuántas sensaciones se acumularon esos días… Vuestra reacción, tanto en público como en privado, hizo que reconsideráramos la decisión. Este blog es como aquel músico vocacional que después de su trabajo remunerado sale a la calle, se pone en un rincón, y empieza a tocar las canciones que le gustan, con el estilo que ese día le apetece, esperando que algunos de los que pasen por allí se queden a escuchar y compartan su placer por la música/ciencia. Si a alguien no le interesa, ningún problema en que pase de largo. Un día varias circunstancias le sugirieron dejar de tocar, pero al levantarse de su silla, vio una multitud de gente observándolo ocultos detrás de las primeras filas. Que no pare la fiesta! <o:p></o:p> 6) <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/6/8/gotas-agua-como-nunca-antes-has-visto" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/6/8/gotas-agua-como-nunca-antes-has-visto" id="link_5">Gotas de agua como nunca antes las has visto</a> . Más deberes para el 2010: aprovechar de una vez el componente audiovisual. Estos videos espectaculares de gotas rebotando en líquido enviados por un experto en tensión superficial fueron otro de los posts más compartidos en la blogosfera, y que más impacto me generaron cuando el propio John Bush me los mostró y comentó en su despacho del MIT. <o:p></o:p> <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/345900_seps-terciopelo.jpg" id="img_5" class="imgdcha">7) <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/8/23/como-se-fabrican-antidotos-el-veneno-serpientes" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/8/23/como-se-fabrican-antidotos-el-veneno-serpientes" id="link_6">Cómo se fabrican antídotos de serpientes</a> . Escrito en Costa Rica tras visitar un Instituto donde se fabricaba antídoto para el veneno de serpientes, este texto representa el planteamiento intelectual del “rascar donde no pica”: la actitud de estar abierto a explorar áreas de conocimiento nuevas, que nunca antes habías contemplado, y dejarte impregnar por la enorme cantidad de estímulos que te llegan al salir de tu ambiente natural. Este año he escrito desde Costa Rica, México, Londres, España, Boston, NY, Nueva Orleans, Kentucky, Washington… y veremos si me da tiempo a hacerlo desde Italia la semana que viene. El año que viene explicaremos más ciencia como excusa para poder aprenderla. <o:p></o:p> 8) <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/8/27/terapia-genica-recuperar-vision" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/8/27/terapia-genica-recuperar-vision" id="link_7">Terapia génica para recuperar la visión</a> . Es un post que pasó bastante desapercibido, pero de los que yo me siento más satisfecho. Primero por identificar que el resurgimiento de la terapia génica era un asunto valioso (Science la ha colocado como uno de los 10 avances del año), y luego por reconstruir el largo proceso de investigación que lleva hasta el resultado en cuestión. <o:p></o:p> 9) <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/9/10/que-diantre-es-antimateria" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/9/10/que-diantre-es-antimateria" id="link_8">Qué diantre es la antimateria</a> . Confieso que cuando escribí esta conversación con el físico Gonzalo Merino quedé encantado, pero la publiqué con miedo a que nadie hiciera un único comentario ante un tema denso como la antimateria. Sorpresa: todo lo contrario. Más de 100 comentarios en pocas horas. Hubo ayuda: Gracias a su segundo lugar del día en <a href="http://meneame.net/story/que-diantre-es-la-antimateria">menéame</a> llegó a mucha más gente que no era lectora habitual del blog. Esto me convenció de que ya tocaba crear un grupo de <a href="http://www.facebook.com/group.php?gid=197555655239&ref=ts">Facebook</a> y <a href="http://twitter.com/Perestupinya">twitter</a>. Repetimos la fórmula “Qué diantre es…” con el entrelazamiento cuántico, y seguiremos explotándola en los próximos meses. 10) <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/10/3/los-caninos-ardi-revelan-su-monogamia-y-eran-unos-tipos" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/2009/10/3/los-caninos-ardi-revelan-su-monogamia-y-eran-unos-tipos" id="link_9">Los caninos de Ardi revelan su monogamia, y que eran unos tipos tranquilos</a> <img src="http://lacomunidad.elpais.com/blogfiles/apuntes-cientificos-desde-el-mit/345893_ardi-AAAS.jpg" id="img_0" class="imgdcha">Asistir en la sede de la AAAS en Washington DC a la presentación de Ardi por parte de la revista Science fue un momento que nunca olvidaré. Cuando llegué a casa dispuesto a explicároslo, Ardi ya estaba en todos los medios como el homínido más antiguo (un millón de años anterior a Lucy), que echaba por tierra la hipótesis del bipedismo como adaptación del paso de la selva a la sabana, y que era mucho más diferente a los chimpancés de lo que hasta el momento se suponía. Por mi obsesión en no repetir lo que ya explican los medios convencionales, debía buscar un nuevo enfoque. Me centré en un aspecto secundario de las investigaciones con Ardi: sus dientes demuestran que nuestros antecesores ya eran más pacíficos y monógamos de lo que nos imaginábamos. <o:p></o:p> 11) <a href="../apuntes-cientificos-desde-el-mit/category/apuntes-neurocientificos-desde-mit" title="http://lacomunidad.elpais.com/apuntes-cientificos-desde-el-mit/category/apuntes-neurocientificos-desde-mit" id="link_10">Los apuntes neurocientíficos de Miquel y Vicky</a> . Desde su inicio, el blog pretendió ser una ventana para que científicos en activo nos contaran de una manera distendida sus propias investigaciones, o las noticias que tantas veces se quejan no aparecen en los medios de comunicación. Bastantes investigadores han ofrecido su colaboración, pero pocos son los que se han puesto de verdad manos a la obra y han superado el “esto de escribir toma más tiempo de lo que pensaba…”. De todos ellos, cabe destacar el compromiso de los neurocientíficos Miquel Bosch y Victoria Puig en acercarnos lo más candente en el estudio del cerebro humano. Ojalá en el 2010 más científicos se animen a salir de los conservatorios, venir a la calle, y tocar sus canciones desde este rincón abierto que cada vez cuenta con más y mejor público. <o:p></o:p> Buena entrada de año a todos, y un fortísimo abrazo, p e r e

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1 Top 10 de los “Apuntes científicos” en 2009

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