L'enginyeria genètica (també anomenada modificació genètica) és un procés que utilitza tecnologies de laboratori per alterar la composició de l'ADN d'un organisme. Això pot incloure un canvi en un parell de bases (A-T o C-G), la deleció d'una regió del DNA o l'addició d'un nou segment d'ADN.
El dopatge genètic consisteix en lús no terapèutic de material genètic per millorar el rendiment esportiu. Aquest té l'origen en la teràpia gènica, ja que, encara que el propòsit no és el mateix, en les tècniques de dopatge genètic també es transfereix material genètic a les cèl·lules de l'organisme de destinació.
L'alteració de l'ADN de cèl·lules somàtiques i germinals tractaria malalties com anèmia falciforme, hepatitis, immunodeficiència, infertilitat, càncers, fibrosi quística, malaltia de Huntington, entre d'altres.
Títol Original: Una tecnología olímpica que no tiene límites
El dopatge genètic consisteix en l'ús no terapèutic de material genètic per millorar el rendiment esportiu. Aquest té l'origen en la teràpia gènica, ja que, encara que el propòsit no és el mateix, en les tècniques de dopatge genètic també es transfereix material genètic a les cèl·lules de l'organisme de destinació.
El dopatge genètic és l'ús no terapèutic de la teràpia gènica per millorar el rendiment atlètic. Això s'aconsegueix mitjançant la introducció d'un gen artificial al cos que modifica l'expressió gènica.
Ha estat l'avenç de la medicina i les tècniques pròpies de la biologia molecular i de la biogenètica les que han permès que aquest dopatge genètic hagi evolucionat. Ara ha esdevingut una disciplina precisa, moderna i molt costosa que deambula per l'esport mundial sense que sembli clar quan es podrà detectar.
Ja hi ha mètodes per controlar-los, però de moment aquests no formen part de l'Agència Mundial Anti dopatge per diversos motius. El primer és perquè no hi ha un consens clar sobre els criteris ètics que cal adoptar. A més, les tècniques per a la seva detecció i els aparells que es fan servir són realment cars. I les probabilitats de trobar un cas són remotes. Així doncs, es podrien passar setmanes i mesos d'estudis, amb milions d'euros invertits per trobar el gen que no està modificat, mentre que el que sí que està 'trucat' segueix oferint aquesta millora esportiva.
La teràpia gènica és una de les principals aplicacions del desxiframent del genoma humà. A través de la injecció de gens sintètics, els investigadors esperen tractar malalties com l'hemofília o el càncer. Tot i que encara queda molt per investigar, ja es comencen a veure els primers usos potencials per a esportistes. La teràpia gènica podria ser utilitzada per aconseguir un desenvolupament atlètic substancial, amb el perill que seria indetectable.
“Si té lloc aquest fenomen, desapareixeran els esports tal com els coneixem”, comenta Dick Pound, president de l'Agència Mundial Antidopatge, un organisme dependent del Comitè Olímpic Internacional.
EPO: L'eritropoetina és una hormona la funció de la qual és estimular la producció de glòbuls vermells. Actualment el tractament amb EPO es fa servir en pacients amb dèficit en glòbuls vermells mitjançant injeccions setmanals, però els atletes poden utilitzar aquest tractament per millorar l'oxigenació dels teixits i, per tant, la seva capacitat aeròbica.
IGF-1: El factor de creixement insulínic tipus 1 és una hormona que té com a efecte augmentar la hipertròfia i la potència muscular. El tractament amb aquesta hormona seria útil en pacients amb distròfia muscular, però els esportistes podrien utilitzar-lo per guanyar massa muscular.
Miostatina: La miostatina actua com a regulador negatiu del creixement del múscul esquelètic. Una pèrdua de funció del gen seria útil en pacients amb distròfia muscular, però, una vegada més, podria ser utilitzada pels esportistes per augmentar-ne la musculatura.
VEGF: El factor de creixement endotelial vascular és un factor de creixement implicat en la producció de vasos sanguinis. L'any 1996 es va fer un estudi clínic en humans on es va demostrar que la transferència gènica d'un plasmidi codificant per al VEGF humà era capaç de produir angiogènesi (Isner et al., 1996). Si fos utilitzat aquest mateix tractament en atletes el resultat seria una major oxigenació dels teixits i, per tant, de la resistència atlètica.
PPARδ: La sobreexpressió de PPARδ disminueix els triglicèrids i augmenta la capacitat oxidativa dels músculs. S'ha demostrat que la transferència del gen PPARδ en ratolins millora la resistència de l'animal (Gaffney & Parisotto, 2007), per la qual cosa l'administració d'aquest gen o d'algun agonista podria servir com a dopatge genètic.
Endorfines: El dolor és un factor important en lactivitat espo rtiva. L'administració de gens productors d'endorfines i encefalines augmentaria la tolerància al dolor dels atletes, de manera que en millorarien el rendiment.
El dopatge genètic representa un cas únic en la història del dopatge ja que per primera vegada es va començar a abordar la seva detecció abans que es pogués fer. Les tècniques de detecció del dopatge genètic es poden diferenciar en dos grups: els mètodes directes, que busquen la detecció directa de la proteïna o de DNA transgènic, i els mètodes indirectes, que es basen en els canvis fisiològics que es puguin donar com a resultat del dopatge genètic.
Pel que fa als mètodes directes, per una banda, perquè el dopatge genètic sigui detectable a partir de la detecció de la proteïna transgènica, aquesta ha de poder diferenciar-se de la proteïna endògena. S'ha vist que en el cas de l'EPO sí que es pot diferenciar la proteïna endògena produïda a les cèl·lules renals de la produïda per injecció d'un transgèn al múscul ja que el patró de glicosilació és diferent i proporciona diferent càrrega elèctrica (Lasne et al., 2004), però no s'ha demostrat per a altres proteïnes.
D'altra banda, la detecció de les seqüències de DNA transgènic es fa majoritàriament utilitzant mètodes de PCR. Es basen en el fet que el cDNA utilitzat en la transferència gènica no conté introns mentre que el DNA genòmic humà sí; per això es pot aconseguir una amplificació (Beiter et al., 2008) o una emissió de fluorescència (Baoutina et al., 2010) específica per al DNA transgènic dissenyant encebadors o sondes que s'uneixin a les unions entre exons, respectivament. A la següent imatge veiem els resultats del primer mètode desenvolupat per Beiter et al. on són capaços de detectar una còpia de cDNA d'EPO en 300 ng de gDNA.
Els atacs de cor es produeixen si hi ha un obstacle que obstrueixi totalment o parcialment alguna de les seves artèries , fent que la sang no pugui arribar i l'oxigen tampoc. Però no és res de nou, ja que han estat sempre presents en les nostres vides, de fet la gran majoria coneixem a algú que n'ha patit. Gràcies a la biomedicina hem pogut esbrinar les causes, i gràcies a que aquesta continua investigant hem pogut trobar de noves.
Fins ara només es coneixien set causes que els pogués provocar, aquests són: el tabaquisme, la dieta, l'activitat física, l'índex de masa corporal, la hipertensió, el colesterol i el nivell de glucosa. Però hi si hi ha alguna raó més que ens pot afectar a tots independentment de les altres causes?
Títol original: El factor oculto que está aumentando el riesgo de infarto y sobre el que alertan los cardiólogos.
La Asociación Americana del Corazón, la principal sociedad para la cardiología en Estados Unidos, maneja una lista de siete parámetros de riesgo cardiovascular, la Life’s Simple 7 (LS7). Estos 'siete mandamientos' incluyen el tabaquismo, la dieta, la actividad física, el Índice de Masa Corporal (IMC), la hipertensión, el colesterol total y el nivel de glucosa en ayunas. Ahora, tras una revisión publicada en su revista científica, abogan por incluir un octavo: las horas de sueño.
Los investigadores emplearon una muestra de aproximadamente 2.000 participantes en el Estudio Multiétnico de Aterosclerosis (MESA por sus siglas en inglés), un ensayo en desarrollo en EEUU que evalúa los factores de riesgo para las enfermedades arteriales y cardíacas, así como los factores de riesgo cardiovascular. Los voluntarios eran de mediana edad o mayores, se sometieron a un examen de sueño y proporcionaron datos sobre sus hábitos a la hora de dormir.
Se incluyeron múltiples medidas indicativas del nivel de calidad del descanso, como las horas dormidas, su eficacia, la regularidad, la somnolencia diurna y los trastornos del sueño. Como parámetro idóneo, se calculó que los voluntarios debían dormir al menos siete horas cada noche, pero no más de nueve. "Incluso un índice cardiovascular que solo mida la duración del sueño, la medida más habitual y fácil de obtener, ya sirve para predecir la incidencia de problemas cardiovasculares", explica la autora principal, la Dra. Nour Makarem, profesora asistente de epidemiología en la Escuela de Salud Pública Mailman de la Universidad de Columbia.
Un índice que incluya las "múltiples dimensiones" relativas a la higiene del sueño, como los "problemas leves pero muy prevalentes" para domir, se asocia con un valor predictivo aún mayor, prosigue Makarem. Así, se determinó que el 63% de los participantes dormía menos de siete horas, y el 30%, menos de seis. El 39% sufría una alta variabilidad en la duración del sueño de una noche para otra, el 14% padecía de excesiva somnolencia diurna, un 36% presentaba síntomas de insomnio severo y en un 47% se detectó apnea del sueño, fuera moderada o grave.
Los investigadores determinaron que una duración breve del sueño se correlacionaba con un sueño de baja eficiencia -dormir menos del 85% del tiempo que pasamos en la cama con la luz apagada-, patrones de sueño irregulares, somnolencia diurna excesiva y apnea del sueño. Aquellos que dormían menos horas mostraban igualmente una mayor incidencia de problemas de salud como el sobrepeso y la obesidad, la diabetes de tipo 2 y la hipertensión, todos ellos factores acumulativos que conducen a un mayor riesgo cardiovascular.
"Los profesionales de la salud deberían controlar los patrones de sueño de sus pacientes, conversar sobre los problemas para dormir que puedan tener, y concienciarles sobre la importancia de priorizar el descanso de calidad para prevenir la enfermedad cardíaca y los accidentes cerebrovasculares", valora Makarem. Esta medida, insisten los investigadores, debería formar parte de los parámetros de salud pública que se emplean para controlar y atajar los problemas como la aterosclerosis, responsable del 60% de los infartos y anginas de pecho.
Comentando este trabajo, el Dr. David Goff, director de la División de Ciencias Cardiovasculares, parte del Instituto Nacional para el Corazón, Pulmón y Sangre de EEUU, confirma la importancia de la monitorización del sueño como herramienta de prevención de problemas de corazón. "Reconocer que el sueño forma parte integral de la salud cardiovascular es un paso adelante para reducir el impacto de estas enfermedades, la primera causa de muerte en todo el mundo, y un factor de desigualdad sanitaria".
Vídeo relacionat amb la notícia: La falta de sueño, ¿una epidemia que afecta a tu salud? (La Vanguardia)
Descobrir nous tractaments contra el cáncer a la "matèria fosca" del genoma humà.
Una nova eina determina els objectius potencials
Investigadors de l'universitat de Berna i de l'hospital Insel han desenvolupat un nou mètode de cribratge per poder llençar nous fàrmacs contra el càncer de pulmó no microcític a l'anomenada "matèria fosca" del genoma humà.
En cerca de nous tractaments, es van fixar en l'ARN no codificat llarg (IncRNA). Per estudiar el seu paper, van començar a investigar quin tipus d'IncRNA, estava present al CPNM, així que confirmant que hi ha una quantitat considerable d'IncRNA, varen desplegar un sistema de cribratge que impedeix la producció dels IncRNA seleccionats eliminant part de les instruccions de construcció en l'ADN, així van observar com afectava a les anomenades "senyes d'identitat", així que investigant i experimentant, van arribar a la conclusió del fet que els oligonucleòtids, frenaven el creixement del tumor.
Imatge1: possible localització del CPNM a un pulmó humà
Font: - Bionity, 10 d'octubre del 2022- Notícia seleccionada per Roberta Esposito.
Títol original: Descubrir nuevos tratamientos contra el cáncer en la "materia oscura" del genoma humano
Investigadores de la Universidad de Berna y del Hospital Insel, del Hospital Universitario de Berna, han desarrollado un método de cribado para descubrir nuevas dianas farmacológicas para el tratamiento del cáncer en la llamada "materia oscura" del genoma. Aplicaron su método al cáncer de pulmón no microcítico (CPNM), la mayor causa de muerte por cáncer para la que se buscan urgentemente terapias eficaces. Pudieron demostrar que la inhibición de las dianas identificadas podía frenar en gran medida el crecimiento del cáncer, y su método es adaptable a otros tipos de cáncer.
El cáncer es en Suiza la segunda causa de muerte. Entre los distintos tipos de cáncer, el de pulmón de células no pequeñas (CPCNP) es el que más pacientes mata y sigue siendo en gran medida incurable. Desgraciadamente, incluso las terapias recientemente aprobadas pueden prolongar la vida de los pacientes sólo unos meses y sólo unos pocos sobreviven al estadio metastásico a largo plazo. Por ello, se buscan nuevos tratamientos que ataquen el cáncer de forma novedosa. En un estudio publicado recientemente en la revista Cell Genomics, investigadores de la Universidad de Berna y del Hospital Insel determinaron nuevas dianas para el desarrollo de fármacos contra este tipo de cáncer.
La materia oscura del genoma
En busca de nuevas dianas, se fijaron en la clase de genes poco conocida denominada "ARN no codificante largo (ácidos ribonucleicos)" (lncRNA). Los lncRNAs existen en abundancia en la llamada "materia oscura" o ADN no codificador de proteínas que constituye la gran mayoría de nuestro genoma. El genoma humano contiene unos 20.000 genes "clásicos" codificadores de proteínas, pero este número se ve empequeñecido por los 100.000 lncRNAs. Las funciones biológicas del 99% de los lncRNAs son desconocidas.
Como su nombre indica, los ARN no codificantes largos, a diferencia de los ARN mensajeros (ARNm), no codifican los planos de construcción de las proteínas. Al igual que en el caso de los ARNm, las instrucciones de construcción de los lncARN están contenidas en el ADN de la célula.
Imatge2: Matèria fosca del genoma humà en fluorescència
Una nueva herramienta determina las posibles dianas
Para estudiar el papel de los lncRNAs en el CPNM, los investigadores empezaron por analizar conjuntos de datos disponibles públicamente para ver qué lncRNAs están presentes en el CPNM. Este análisis condujo a una lista de más de 800 lnRNAs, cuya importancia para las células del CPNM los investigadores deseaban investigar. Para esta investigación, desarrollaron un sistema de cribado que impide la producción de los lncRNAs seleccionados eliminando parte de sus instrucciones de construcción en el ADN.
Aplicaron su sistema de cribado a dos líneas celulares de CPNM derivadas de pacientes, y observaron cómo la inhibición de los lncRNAs seleccionados afectaba a las llamadas "señas de identidad" de las células cancerosas. Los sellos distintivos son comportamientos celulares que contribuyen a la progresión de la enfermedad: Proliferación, formación de metástasis y resistencia a la terapia. "La ventaja de evaluar tres sellos distintivos diferentes del cáncer es que tenemos una visión global, pero también contamos con cantidades sustanciales de datos procedentes de diferentes experimentos, a partir de los cuales necesitábamos derivar una lista única de RNAS no codificantes largos que son importantes para el cáncer de pulmón de células no pequeñas", afirma Rory Johnson, profesor adjunto de la Universidad de Berna, que dirigió el proyecto financiado por el NCCR RNA & Disease. El análisis arrojó al final una lista de 80 lncRNAs candidatos de alta confianza importantes para el CPNM de los más de 800 investigados. De estos 80, los investigadores eligieron varios lncRNAs para realizar experimentos de seguimiento.
Destruir un ARN largo con uno corto
Para estos experimentos de seguimiento se utilizó un enfoque que no funciona a nivel del ADN, sino que se dirige a los lncRNAs después de su producción. Para ello, los investigadores utilizaron pequeños ARN sintetizados químicamente, denominados oligonucleótidos en antisentido (ASO), que se unen a los lncARN a los que se dirigen y provocan su degradación. Cabe destacar que varios ASOs están aprobados para el tratamiento de enfermedades humanas, aunque ninguno todavía para el cáncer.
Estos experimentos de seguimiento mostraron que, para la mayoría de los lnRNAs elegidos, su destrucción por un ASO inhibía la división de las células cancerosas en el cultivo celular. Es importante destacar que el mismo tratamiento produjo poco o ningún efecto en las células pulmonares no cancerosas, que no deberían verse perjudicadas por el tratamiento del cáncer. En un modelo tridimensional de CPNM, que se asemeja más al tumor que el cultivo celular, la inhibición de un solo lncRNA con un ASO redujo el crecimiento del tumor a más de la mitad. "Nos sorprendió positivamente ver lo bien que los oligonucleótidos en antisentido podían frenar el crecimiento del tumor en diferentes modelos", afirma Taisia Polidori, co-autora, que trabajó en el proyecto como parte de su investigación de tesis doctoral en la Universidad de Berna.
Desarrollo de la terapia y aplicación a otros tipos de tumores
Los investigadores siguen investigando en modelos preclínicos de cáncer y estudian la posibilidad de colaborar con empresas ya existentes o crear una startup para desarrollar un fármaco para tratar a los pacientes. En cuanto a otros tipos de cáncer, Roberta Esposito, coprimera autora y postdoc de la Universidad de Berna: "Al igual que un telescopio que puede reposicionarse con bastante facilidad para estudiar una parte diferente del espacio, nuestro enfoque debería ser fácilmente adaptable para revelar nuevos tipos de tratamiento potencial para otros tipos de cáncer". El Dr. Esposito aplicará ahora el "telescopio" para identificar nuevas dianas para el cáncer colorrectal. Para ello, ha recibido financiación de la Facultad de Medicina de la Universidad de Berna donada por la fundación Béactrice Ederer-Weber.
Nota: Aquest article ha estat traduït utilitzant un sistema informàtic sense intervenció humana. LLUMITS ofereix aquestes traduccions automàtiques per presentar una gamma més àmplia de notícies dactualitat. Com que aquest article ha estat traduït amb traducció automàtica, és possible que contingui errors de vocabulari, sintaxi o gramàtica. L'article original en anglès es pot trobar aquí.
La bioimpressió consisteix fer servir tècniques similars a les de la impressió 3D per combinar cèl·lules, substàncies que estimulen el creixement i/o biomaterials per fabricar elements empleats a la biomedicina, que intenten imitar al màxim les característiques dels teixits naturals. Sovint, la bioimpressió fa servir el mètode 'capa a capa' per dipositar uns materials coneguts com a biotintes per crear aquests teixits que, més tard, es faran servir en camps d'enginyeria mèdica i teixits orgànics. La bioimpressió fa servir varies tècniques i biomaterials diferents i ajuda a investigar medicaments i possibles tractaments.
Aquesta tècnica espera tenir altres aplicacions a long termini a més de la creació d'òrgans per transplant i investigació, com ara la creació de "carn cultivada" o carn in vitro.
En un futur, la bioimpressió podria permetre'ns fabricar medicaments específics per a cada pacient, crear òrgans per a tots aquells que els necessitin i, fins i tot, menjar carn sense haver de matar animals (fora de l'àmbit de la medicina).
Bioimpressió 3D de pell en la Universitat Carlos III
Títol original: La bioimpresión comienza a construir los cimientos de la medicina personalizada.
Aunque crear órganos completos aún es un escenario lejano, laboratorios y empresas dan los primeros pasos en una tecnología que revolucionará la salud.
La bioimpresión significa tener instrumentos para ofrecer soluciones adaptadas a cada paciente en lugar de adaptar al paciente a la solución. Es una técnica que aprovecha los beneficios que tiene la impresión 3D –como puede ser la libertad de diseño, el poder trabajar con los pequeños detalles o hacer geometrías que con otras tecnologías no se podrían conseguir– para recrear tejido vivo e incluso el día de mañana órganos completos.
El envejecimiento saludable hace cada vez más hincapié en la medicina personalizada. Jordi Otero, profesor de la unidad de biofísica y bioingeniería de la Universidad de Barcelona, considera que si somos punteros en trasplantes de órganos por qué no podemos serlo en el desarrollo de óganos bioartificiales y apunta: «Cuando seamos el país más viejo del mundo habrá una preocupación creciente por la salud». Además según un estudio de la consultora Markets and Markets el mercado de la bioimpresión alcanzará un valor de 1.647 millones de dólares en 2024. Combinar la experiencia de mercado de las empresas, el potencial de innovación de las universidades y la práctica clínica de los hospitales permite extraer una sinergia productiva que augura un futuro prometedor.
Por eso es necesario empezar por distinguir entre impresión 3D y bioimpresión. El informe de La Roche para la primera dice que es una técnica de fabricación por adición mediante la aplicación capa por capa de un material (resinas, polímeros, materiales cerámicos). Mientras que la segunda es dar un paso más allá, se obtienen estructuras tridimensionales mediante la incorporación de materiales biológicos, bioquímicos y células vivas. Su objetivo principal es la fabricación de estructuras humanas complejas en 3D con propiedades biológicas y mecánicas que permitan restaurar la función de un tejido o un órgano. Su uso a gran escala modificará la forma de abordar las diversas patologías existentes.
En ese sentido ya en 2010 la Universidad de Granada creaba el primer órgano bioartificial de España, en el mismo mes que el Hospital Gregorio de Marañón en Madrid desarrollaba la primera fábrica de órganos bioartificiales del mundo. Así el director del equipo de investigación, el profesor Antonio Campos, comenta que empezaron en 2004 con tejidos artificiales de córneas. Crearon un modelo a través de un proceso de descelularización, que consistió en extraer las células a una córnea de cerdo, dejando el andamio del órgano, e incorporando células humanas.
Teixit artificial de còrnia desenvolupat a la Universitat de Granada
También han fabricado modelos de piel artificial, nervios periféricos y paladar artificial. «Ahora estamos intentando desarrollar piel artificial que incluyan en su interior antibióticos, para obtener los mejores resultados frente a las contaminaciones bacterianas que se pueden producir durante los injertos», comenta Campos.
Señala que también usan otros productos procedentes de compuestos orgánicos de la naturaleza, como las algas, con el fin de construir fundamentalmente en el laboratorio tejidos que puedan sustituir a los tejidos lesionados. «Siempre digo que la humanidad ha estado curando de cuatro formas, con la química de las plantas hasta los fármacos de diseño que se hacen en este momento, también ha curado con la física, con el frío y el calor hasta las radiaciones que se usan en las terapias oncológicas. Ha usado la cirugía y ha intentado sanar con la palabra mediante la psiquiatría. Ahora se cura con células y con tejidos artificiales, lo que es una nueva forma de terapéutica».
A ello se une que hoy en día los tejidos artificiales creados por ingeniería tisular y las células que producen una acción terapéutica son considerados medicamentos, por tanto tienen que pasar la aprobación de la Agencia Española de Medicamentos siguiendo las directrices europeas. Y desde que empezaron, Campos considera que ha habido un crecimiento extraordinario unido al espaldarazo de la bioimpresión, generándose ideas y aplicaciones en áreas distintas que trabajan mano a mano, pasando por los que investigan con tejidos, los de ciencias de materiales o inmunología. Estima que los próximos retos en este campo serán desarrollar unos modelos de evaluación y control específico para estos productos, y asegurar la prestación de los servicios que puedan mejorarse con la bioimpresión y la generación de órganos bioartificiales en los sistemas públicos.
Apuesta pionera
Una de las empresas pioneras que se abrió camino en este campo es Regemat 3D, con sede en Granada, creada por el ingeniero y doctorado en biomedicina José Manuel Baena . Su interés por el área sanitaria empezó cuando estudiaba ingeniería industrial en Valencia, y en 2006 le llamó la atención desarrollar la bioingeniería en el ámbito sanitario, por aquel entonces era un campo emergente. Un problema de salud de sus abuelos le llevó a comprender que todos seremos en el futuro usuarios de dispositivos médicos.
En el año 2010 fundó Breca Heatlh Care y en 2011 se reunió con un investigador de Granada, Juan Antonio Marchal, que estaba trabajando con células madre para regenerar cartílago. Este investigador le comentó que las células se mueren si no las pones en una estructura tridimensional, pero se preguntaba si en lugar de imprimir en titanio podría desarrollarse una máquina para imprimir biomateriales. Baena se integró en su grupo de investigación, y en 2015 creó Regemat 3D.
El valenciano Baena señala que mientras que Breca Health Care fabrica prótesis e implantes a medida, básicamente en titanio con una impresión 3D para reconstruir una lesión. Regemat 3D lo que hace es desarrollar una tecnología de biofabricación, no para recuperar la lesión, sino para regenerar la lesión. La solución que ofrecen es complementaria, una es el presente y otra es el futuro.
Un model de neurona visual per mostrar la resolució dels seus equips de bioimpressió
La impresión 3D en el año 2008 creó muchas expectativas, luego vino una caída en el año 2012, pero cuando esas expectativas generen retorno se volverá a producir un gran interés. Bajo esa lógica Baena calcula que la bioimpresión dentro de 3 años empezará a despuntar. Con la pandemia se ha empezado a dar más importancia a todo el sector biotecnológico. Baena establece sobre los cambios: «En estos años hemos visto el paso de lo real a lo virtual, la impresión 3D es lo contrario es el paso de lo virtual a lo real».
Explica que con la bioimpresión hemos conseguido aprender más rápido como se comporta la célula en un ambiente similar al ambiente in vivo. En ese sentido experimentar con modelos de animales tienen una problemática, además de ética, que reside en que envejecen de forma muy diferente al ser humano. «En nuestro país dentro de unos años los problemas van a ser los derivados del envejecimiento, con lo que el modelo animal no va a resultar tan útil».
Regemat fue de las primeras empresas que fabricaba bioimpresoras. El año pasado con la pandemia montaron un laboratorio de investigación dentro de la empresa. Y actualmente trabajan con 28 países. A día de hoy están a un millón de euros de facturación y esperan tener un crecimiento del 60%.
Peça bioimpresa en biotinta de col·lagen i alginat després d'un procés de polimerització
A nivel interno sus productos estrella son hueso y cartílago, y a largo plazo intentarán regenerar la médula espinal para pacientes con lesiones de médula. Un caso mediático en el que intervinieron fue el de Sidney. Usaron sus bioimpresoras para regenerar tejido cardíaco necrosado por infarto. Imprimieron un parche sobre el que se inyectaron células madre del propio paciente. Recuperando el tejido necrosado tras un infarto.
El año pasado decidieron hacer una ronda de crowdfunding. Este año se va a hacer otra ronda para seguir ampliando la red comercial y sacar otro nuevo producto. La empresa española fue la segunda del mundo que sacó su software de bioimpresion. Baena, el CEO de Regemat considera que los grupos más grandes todavía no se han metido en la bioimpresión, pero lo harán en el futuro. No obstante, señala que falta financiación pública y se necesita un rediseño de las políticas de inversión en biotech».
Pulmones del futuro
En la Universidad de Barcelona, el grupo al que pertenece Jordi Otero se dedica principalmente a la ingeniería de tejidos para la medicina regenerativa. «Históricamente nos hemos dedicado a las enfermedades respiratorias. Hemos trabajado en la bioimpresión y en la investigación de biomateriales para aplicaciones de pulmón», afirma.
El investigador detalla que trabajan con pulmones de cerdo, a los que les quitan todas las células y se pulverizan y acaban teniendo pulmón de cerdo en polvo, y con ello mediante diversos procesos químicos se fabrican hidrogeles que es con lo que se puede bioimprimir. También usan la descelularización, se quitan todas las células y cultivan otras, manteniendo la estructura del pulmón. Eso ya se ha probado en animales pequeños, en ratas, y en animales grandes como cerdos. El problema está en que para reconstruir un pulmón los alvéolos son muy pequeños y la resolución de las impresoras no es suficiente. La técnica más avanzada se publicó hace un año en `Science´ usando material sintético, se logró hacer una estructura de un alveólo con capilares alrededor.
Llevan cinco años con el proyecto y colaboran con la Universidad de Vermont en USA, con el grupo del profesor Daniel Weiss. «El que haya una empresa de bioimpresión a un precio asequible permite un mayor desarrollo y presencia en hospitales públicos, y en el sector privado veremos que la impresión 3D en odontología evolucionará a la bioimpresión», comenta Otero.
Cualquier órgano tiene miles de proteínas diferentes, conseguir mimetizar eso con un material sintetizado es muy complicado. La ventaja de la bioimpresión es que podemos hacer muchas réplicas porque tenemos automatizado el proceso, esto permite sacar mejores conclusiones. Otero explica: «Nosotros tenemos variabilidad en los experimentos porque los corazones son distintos de un cerdo a otro. Estamos dando pequeños pasos, pero todavía queda un largo camino. Un pulmón no es solo replicar la estructura hay que vascularizarlo e inervarlo».
Los primeros pasos
De primeros pasos sabe Abax Innovation Technologies, una pequeña empresa madrileña que nació hace seis años, y que se dedica a la impresión en 3D en diversos sectores, y recientemente está iniciando su inmersión en bioimpresión, porque va en el espíritu de la empresa no perder ninguna oportunidad de innovar. En cuanto a biomedicina Abax están trabajando con la Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ICAI), directora comercial de la empresa detalla que en junio alcanzaron récord de ventas y que están creciendo a dos dígitos.
Se tienen que completar los ensayos clínicos, dejar todo definido para saber si se ha conseguido el objetivo. El fundador de la empresa, Salvador Peso García, matiza: «Estamos en investigación y generación de organoides, que son una fase previa, son unas estructuras más pequeñas que un órgano e intentan imitar las funciones de órganos más grandes, y sobre eso se hace experimentación».
En cuanto a su servicio de impresión en 3D en el tema sanitario se apoya en tres verticales: la primera es la generación de biomodelos, es decir a partir de imágenes médicas que se pueden obtener por ejemplo de una resonancia magnética. Las convierten en un archivo 3D, ese archivo se imprime y se le da al sanitario para que pueda abordar una planificación de la operación. Peso García detalla: «En un caso quirúrgicamente complicado que requiere una planificación superior esto aporta un grado extra de seguridad, menor estrés para el médico y menor riesgo para el paciente», porque si eres capaz de simular una operación previamente, el tiempo de quirófano se ve reducido, al igual que el tiempo que está anestesiado el paciente.
Cervell imprès en 3D
La segunda vertical es la utilidad de la impresión 3D como simulador de entrenamiento para estudiantes de medicina, en lugar de un maniquí que sea estándar se puede hacer uno con escoliosis o sobrepeso para tener en cuenta la variabilidad de perfiles existentes. Asimismo para la formación resulta útil tener piezas tridimensionales, para conocer volumétricamente lo que uno está estudiando. Y luego, en tercer lugar está el I+D, encuentras que al introducir tecnología en proyectos sanitarios aparecen nuevas aplicaciones sugeridas por los expertos en las distintas áreas médicas.
También están trabajando con gente que está haciendo nuevos materiales en las Rozas, relacionados con el grafeno y los nanomateriales. Begoña Hernández señala en relación a la bioimpresión: «Es una industria incipiente, pero fascinante».
Avances a flor de piel
Diego Velasco Bayón es profesor de bioingeniería e ingeniería aeroespacial en la Universidad Carlos III, venía del mundo de los biomateriales, y nunca pensó que trabajaría con piel artificial hasta que se unió al grupo que la desarrolla, el Área de Ingeniería Tisular y Medicina Regenerativa (TERMeG). Han estado colaborando en el pasado con empresas. Su uso se da para trasplantes y para testeo. Está de moda esto último porque la UE prohibió la prueba de cosméticos en animales. Fue entonces cuando L´Oreal y otras compañías decidieron empezar a probar sus productos sobre piel artificial humana antes de llegar al consumidor.
Bayón explica: «La piel es una de las áreas de bioimpresión más avanzada porque es más fácil abordar su desarrollo, es una estructura que no requiere mucha complejidad estructural. Hacemos epidermis y dermis. Así por ejemplo, la piel la trasplantan en un ratón y sus vasos sanguíneos pueden migrar y mantener viva esa piel, en el caso de otros órganos más complejos necesitan sus propios vasos sanguíneos».
La limitación del proceso es la biología, si estás construyendo un órgano tienes que tener en cuenta el tipo de células, cómo se van a comportar, cuánto proceso de maduración necesitan para formar el órgano. Ya hay productos de piel artificial que se venden en Francia o en Alemania. Se encargan y te mandan piel artificial para hacer el testeo.
Ahora su grupo está investigando hacer pieles más complejas, a nivel estructural y biológico, más maduras, intentado crear folículos pilosos y hacer piel dentro de chips. Se puede pseudoformar un órgano y meterlo dentro de un chip e imitar lo que ocurre en un cuerpo humano. El manual lo define como un sistema miniaturizado de órganos humanos. Se ha conseguido reproducir en estos chips la interacción entre células específicas que pueden ser sometidos a distintas tensiones físicas, simulando la distensión pulmonar durante la respiración o los movimientos peristálticos del aparato digestivo. Bayón aclara: «Esta vía aporta resultados más rápidos, rentables y precisos a la hora de determinar la eficacia y toxicidad de un fármaco que los obtenidos en estudios con animales o con cultivos celulares. Es como un estudio preliminar para saber si seguir adelante dado el costoso desarrollo de un fármaco». Eso está en auge y la NASA está pensando en usarlo en misiones a Marte.
Encontrar alianzas
Helena Herrada, una de las voces expertas de Idonial especifica: «Nosotros éramos Fundación Prodintec y nos fusionamos con Fundación ITMA, es decir los centros tecnológicos de Asturias se juntaron en 2019 para ser Idonial». Trabajan en el programa marco Horizonte 2020 que es europeo y en él participan distintos países, universidades y empresas con una financiación de 6,3 millones de euros.
Model d'impressora amb eixos mecànics d'alta precisió. S'ha emprat amb èxit en diversos projectes des de fàrmacs personalitzats a matrius tridimensionals
El proyecto se llama cmRNAbone, con él se pretende generar unos implantes de huesos para pacientes con osteoporosis o que han sufrido fracturas graves. Idonial colabora aportando unas bioimpresoras diseñadas específicamente para el proyecto, dado que se intenta reproducir un diseño a medida del paciente, y también participa en la generación de biotintas. Las biotintas contienen distintos biomateriales como pueden ser polímeros, hidrogeles donde se incluyen factores de crecimiento, incluso células vivas para generar estos implantes. La idea es que es el propio organismo el que regenera la lesión, de esta forma no dependes tanto de un material, como puede ser el titanio, que puede producir rechazos.
A nivel de hospitales están en un proyecto con el hospital Vall d´Hebron llamado BioPrintIA, es un consorcio español muy grande que lleva asociado un trabajo con IA. Pretende que la impresora vaya aprendiendo a medida que realiza los implantes, y luego pueda ayudar a predecir de qué forma puede obtenerse el mejor resultado. También se van a realizar implantes de cartílago y de tendón en ovejas.
Disseny tridimensional de nas realitzat per comprovar la resolució dels equips de l'empresa
Herrada comenta que cuando empezó con la bioimpresión todo el mundo lo focalizaba para órganos y trasplantes, pero hay otros sectores que se pueden ver beneficiados por la bioimpresión como es en el tratamiento del cáncer. Se puede simular un tumor con una estructura tridimensional y probar diferentes tipos de tratamiento de quimioterapia, y hacernos una idea de cómo se puede tratar en un paciente. Se pueden facilitar la vía a investigadores que a veces no tienen acceso a tejidos, porque la bioimpresion 3D es fiable y repetible. «La bioimpresión será una pieza fundamental en los hospitales, aunque en España mucha gente es donante de órganos, siempre hay un déficit de órganos y estas máquinas se harán imprescindibles», comenta la experta.
En impresión 3D trabajan en la generación de implantes de metal o cerámico a medida del paciente. Tuvieron un paciente con un cáncer de esternón, y se fabricó a medida, en titanio, una pieza de la parte que se tenía que extirpar. Y también trabajamos la impresión de medicamentos personalizados, usando impresoras 3D fabrican dosis a medida del paciente. Son campos alternativos diferentes a la bioimpresión.
El interés en la bioimpresión es exponencial, desde 2017 hasta ahora. Los expertos en el mercado están prediciendo que va a haber un aumento de la inversión en la generación de una mejor tecnología para imprimir, como con los materiales con los que se trabaja. Herrada indica: «El sueño de la medicina moderna es centrarnos cada vez más en el paciente y dejar la idea de paracetamol para todos. Esto supone considerar que hay diferentes genéticas, estilos de vida, en suma, una variabilidad significativa en los pacientes». En definitiva, se están dando los primeros pasos «en una apuesta empresarial por la personalización de la medicina que revela un futuro prometedor».
Vídeo relacionat amb la notícia: Bioimpresión: así se crearán órganos y huesos | Píldoras de sostenibilidad
Vídeo relacionat amb la notícia: Bioimpresión 3D: el futuro está aquí | Aden Díaz Nocera | TEDxCordoba
Les llàgrimes són un líquid del nostre sistema que tenen com a funció principal netejar, lubricar els ulls i mantenir-los humits, aquestes protegeixen els nostres ulls d'una gran quantitat d'infeccions. Les llàgrimes es produeixen mitjançant les glàndules lacrimals per a una defensa de les agressions externes com canvis de temperatura, partícules no desitjades o motivacions relacionades amb el nostre cervell per a protegir el nostre globus ocular.
Encara que no ho sembla, una llàgrima té una importància molt gran dintre del nostre sistema, no només per les seves funcions bàsiques sinó perquè aquesta constitueix una gran font d'informació, però en un volum molt reduït. Per exemple, el parkinson es detecta a una zona del cervell molt relacionada amb el sistema ocular, i, per tant, amb les llàgrimes.
Durant els darrers anys s'han estudiat a fons els biomarcadors, aquestssón molècules biològiques que es troben a la sang o altres líquids (com les llàgrimes) o teixits del cos, i la seva presència és un indicador de si l'organisme funciona normalment o no, i, per tant, es fan servir per predir malalties. Podrien les llàgrimes ser un indicador d'alguna malaltia com el càncer?
Esquema del sistema ocular
Font: BBC News, 12 de setembre de 2022-Notícia seleccionada per Carlos Marcos i Irene López
Títol original: Lo que una lágrima puede decir de nuestra salud
Estas son algunas de las circunstancias en las que las lágrimas nos dan información sin necesidad de analizarlas.
Sin embargo, cuando las examinamos con detalle utilizando todas las tecnologías que tenemos a nuestra disposición, como los análisis de proteínas (proteómica) o de las grasas que tienen disueltas (lipidómica), nos proporcionan importantísimos datos sobre el funcionamiento de nuestro organismo.
Incluso nos podrían ayudar a diagnosticar enfermedades de forma precoz.
Nuestro grupo de investigación, que trabaja en el sistema visual, lleva investigando las lágrimas desde hace más de 20 años. Ahora sabemos muchas cosas de ellas gracias a las técnicas antes mencionadas.
Una valiosa fuente de información
Aunque el componente fundamental de la lágrima es agua salada, contiene otras muchas sustancias disueltas; fundamentalmente, una capa grasa secretada en la base de las pestañas por las llamadas glándulas de Meibomio, que están en el interior del párpado y desembocan en la superficie ocular.
Este componente se mezcla con el acuoso, excretado por las glándulas lacrimales y, al parpadear, se organiza de tal forma que la grasa queda en la zona superficial. Eso impide la evaporación de la parte líquida.
Asimismo, la lágrima está en contacto con la superficie ocular gracias a unas moléculas denominadas mucinas, que anclan la lágrima a la córnea (la parte transparente del ojo). Precisamente, la córnea es la parte más inervada del organismo -es decir, a donde llegan más terminaciones nerviosas-, por lo que las lágrimas tienen un contacto casi directo con el sistema nervioso.
Y, por último, la conjuntiva (parte blanca del ojo) está muy vascularizada, tiene abundancia de vasos sanguíneos. Por eso, si se liberan sustancias del sistema vascular, las podemos detectar también en las lágrimas, que bañan esta parte del órgano visual.
En resumen, podríamos decir que la lágrima está en contacto con los sistemas vascular, nervioso y glandular. Una gran fuente de información, pero en un volumen muy reducido.
¿Qué es y para qué sirve un biomarcador?
Los biomarcadores son moléculas biológicas que se encuentran en la sangre u otros líquidos o tejidos del cuerpo, y su presencia avisa de si el organismo funciona normalmente o no. Por tanto, se utilizan para predecir enfermedades.
Cuanto antes tengamos información sobre la alteración de algún marcador, antes podremos corregir o curar lo que la causa.
Todos entendemos que unos niveles altos en sangre de glucosa pueden ser indicativos de diabetes; los de colesterol, de enfermedades cardiovasculares; y los de PSA, de problemas prostáticos.
Esta medición, hoy muy común, podrá realizarse en el futuro mediante métodos menos invasivos que la extracción de la sangre, como el análisis de las lágrimas.
Substància negra ubicada al cervell
En la actualidad, uno de los objetivos de la investigación biomédica es descubrir nuevos biomarcadores y encontrar la manera de detectarlos de forma rápida y fiable.
Debemos tener en cuenta que pronosticar una enfermedad no depende de la presencia o ausencia de esos indicios biológicos, sino de la cantidad en la que se encuentren, como sucede con los niveles de glucosa, colesterol, PSA, etc.
Por ello, los dispositivos capaces de detectarlos, deberán, además, discriminar de forma fiable la cantidad en la que se presentan.
¿Podremos detectar enfermedades a través de las lágrimas?
En estos momentos, el análisis de la lágrima está en desarrollo para disponer de lo que se denomina point of care (diagnóstico inmediato), dispositivos que permiten analizar de forma sencilla y rápida alguno de esos marcadores.
Indicios de párkinson, enfermedad coronaria y cáncer de mama
Recientemente se han publicado varios artículos sobre la posibilidad de predicción o diagnóstico precoz de enfermedades analizando el fluido que segregan los ojos.
Así, nuestro grupo de investigación acaba de publicar un artículo donde hemos detectado varias moléculas candidatas a ser biomarcadores de párkinson. La esperanza es explorar otras que nos permitan identificar precozmente más dolencias neurodegenerativas, como el alzhéimer.
Y en el apartado oncológico, varias publicaciones recientes indican la posibilidad de analizar las lágrimas para diagnosticar el cáncer de mama.
Un paso importante en este campo ha sido el diseño de un tipo de lentillas que se colocarían sobre el iris (la parte coloreada del ojo) de la persona. Disponen de unos pocillos microscópicos donde se deposita el líquido y que permiten hacer el test diagnóstico directamente en el ojo.
Tras ponerse a prueba en el laboratorio con lágrimas de pacientes, los investigadores han identificado marcadores relacionados con el cáncer de mama, aunque no han sido testadas directamente en personas.
El diagnóstico precoz de enfermedades a través de biomarcadores podría marcar el futuro de la biomedicina, y las lágrimas nos pueden dar las claves para poder predecir dolencias de forma no invasiva, pero aún necesitamos más investigación.
*Elena Vecino Cordero es catedrática de Biología Celular en la Universidad del País Vasco. Esta nota apareció originalmente en The Conversation y se publica aquí bajo una licencia de Creative Commons.
Vídeo relacionat: "El futuro de la medicina: Las lágrimas podrían detectar enfermedades"
La societat actual té com a característica principal aplicar una gran quantitat de pressió i estrès sobre les persones.
L'estrès pot definir-se com un conjunt de reaccions fisiològiques que es presenten quan una persona sofreix un estat de tensió nerviosa, producte de diverses situacions en l'àmbit laboral o personal. En petits episodis, l'estrès pot ser positiu, però quan l'estrès dura molt de temps, pot danyar la salut, donant peu a diverses malalties.
En el cas de les persones d'edat avançada pot arribar causar malalties cardíaques pressió arterial alta, obesitat o la diabetis, a més està demostrat que pot augmentar les possibilitats de tenir un ictus. Un altra malaltia molt comuna entre persones amb estrès, i que és independent de l'edat de la persona, és la depressió i tots els trastorns relacionats amb ella (bulímia, anorèxia, autolesionament, tendències suïcides...)
Per això reduir l'estrès és important. I com podem fer això? Simplement amb un descans i una relaxació regulars. Està comprovat que aquests dos factors beneficien a les nostres cèl·lules i a la vegada a l'estrès.
El mal de cap és un dels simptomes més comuns de l'estres
Títol original: Así cambian nuestras células unas buenas vacaciones (y qué les pasa si vuelve el estrés)
No nos damos cuenta, pero una gran parte de nosotros vivimos en condiciones de estrés casi continuo. Desde que el sonido del despertador nos arrebata de los brazos de Morfeo hasta que intentamos caer en sus brazos de nuevo solemos estar sometidos a diferentes formas de estrés que pueden afectarnos de manera bastante grave.
De hecho, el estrés crónico es un serio enemigo del equilibrio fisiológico y uno de los principales factores desencadenantes de enfermedades como el síndrome metabólico, la diabetes tipo 2, las enfermedades cardiovasculares, algunas neurodegenerativas como el párkinson y la inflamación crónica. Esencialmente, enfermedades en cuyo origen tienen bastante que ver hábitos de vida.
Por ello, tomarnos un descanso es importante para descargar de estrés y de daño celular al organismo. La cuestión es, ¿de verdad descansamos en vacaciones? ¿O, en lugar de eso, nos estresamos más cuando formamos parte de estampidas llenas de prisas, atascos, colas en los aeropuertos y carreras para colocar la sombrilla en la primera línea de playa?
Efectos colaterales del estrés
Constantemente recibimos información en forma de estímulos sensoriales desde el exterior, pero también desde el interior. Así detectamos si tenemos hambre, sed, sueño, dolor, malestar… Muchas de estas sensaciones dependen de conducciones nerviosas, pero otras se producen porque nuestras células y órganos liberan sustancias que informan a otras células y órganos. A estas sustancias las conocemos como factores locales y hormonas.
Por ejemplo, cuando necesitamos reaccionar de inmediato para defendernos de un peligro, liberamos sustancias como la adrenalina, la norepinefrina y el cortisol, que activan los órganos para producir una respuesta rápida que o bien nos pone en alerta o bien, directamente, nos permite escapar.
Estas hormonas del estrés solicitan de nuestro cuerpo una respuesta defensiva u ofensiva necesaria para la supervivencia. Lo notamos de inmediato en síntomas como sequedad de boca, sudoración de las manos, aumento de la frecuencia cardiaca o dolor de cabeza. El problema es que, por lo general, nos estresamos estando en la oficina, en el sofá, en casa, en el súper o incluso charlando con amigos. En esas situaciones, nuestro cuerpo recibe señales de peligro, pero nuestros músculos y órganos no responden a ellas (no huimos ni peleamos).
Cuando esa “contradicción” se perpetúa en el tiempo nos ocasiona serios problemas. El estrés crónico mantiene a nuestras células en un estado de activación continua que acaba produciendo daños moleculares y celulares, respuestas inflamatorias crónicas y todo un conjunto de efectos colaterales que afectan a nuestra salud.
¿La solución? Tomarnos la vida con un poco de tranquilidad.
Relajación necesaria: el efecto de las endorfinas y otras hormonas
El descanso y la relajación tienen efectos beneficiosos más que contrastados sobre las células. Por lo pronto, las evidencias científicas indican que el descanso y el sueño reparador ayudan a eliminar los daños acumulados en estas y a recuperar los ritmos naturales de sueño y vigilia.
La melatonina u “hormona del sueño” juega un papel esencial en este sentido, porque activa la eliminación de estructuras celulares dañadas. Eso impide que se acumule la basura celular y evita que progresen enfermedades neuroneurodegenerativas como el alzhéimer.
Por otro lado, unas agradables vacaciones liberan en nuestro organismo endorfinas. Conocidas como las “hormonas de la felicidad”, se trata de pequeñas proteínas que estimulan los centros de las emociones placenteras en el cerebro. Se consideran opioides endógenos y nuestras neuronas las liberan cuando nos encontramos en situaciones relajantes, felices y cuando hacemos ejercicio. Aunque los efectos moleculares de estos neurotransmisores no están del todo claros, algunos indicios indican que pueden prevenir la progresión de enfermedades neurodegenerativas.
Otro neurotransmisor que se libera cuando nos encontramos relajados es la serotonina, otra sustancia también conocida como “hormona de la felicidad”. Su deficiencia se ha asociado con múltiples enfermedades, especialmente con la fatiga crónica, pero también con la demencia o con la gravedad de la covid-19.
Las vacaciones mejoran la salud
Teniendo en cuenta todos estos factores, disfrutar de unas vacaciones relajadas que nos alejen del estrés diario es importante para recuperar los equilibrios fisiológicos que nos permiten mantener una buena salud.
Solo bajar los niveles de hormonas del estrés, aumentando a la vez aquellas que nos producen placer y relajación, ayuda a que las células eliminen los daños acumulados con el tiempo y previenen múltiples enfermedades. No es necesario ir a destinos exóticos ni a playas de ensueño: basta con dejar a un lado las presiones, descansar sin preocupaciones y disfrutar. Con eso ganamos mucho en salud y nuestras células lo agradecen.
Y cuando las vacaciones acaban, no estaría de más seguir teniendo presente lo bien que le sienta a nuestro organismo el descanso bien organizado.
Vídeo relacionat amb la notícia: Fisiología del Estrés (Noelia Valle)
Investigadors de la Universitat de Harvardhan decidit crear el primer peix biohíbrid a partir de les cèl·lules mares que provenen del múscul cardíac, el cor.
Un peix biohíbrid és una espècie completament nova, que prové de l'aparellament de dues espècies completament diferents d'aquest.
La diferència d´un peix biohíbrid amb el peix d´aquest projecte és que aquest últim no és un peix real, és un peix biomecànic o també conegut com un peix robot.
Aquest peix conté part del teixit cardíac d'un cor humà que fa que pugui nedar i desplaçar-se pel seu compte en recrear les contraccions musculars que té un cor en batec. Gràcies a aquest projecte, els investigadors i científics es poden acostar més al desenvolupament i una vàlvula cardíaca artificial més completa, en casos de trasplantaments.
Una vàlvula cardíaca és una mena de porta que permet connectar les aurícules, cavitats superiors del cor que reben la sang de les venes, i ventricles, cavitats inferiors del cor que reben la sang de les aurícules i la bomban a la resta del cos.
Tenint en compte això, l'objectiu final és poder arribar a construir un cor artificial complet per poder reemplaçar-lo per aquells que continguin malformacions o no tinguin un bon funcionament.
Esquema de la natació autònoma del peix biomecànic.
Títol original: "Crean el primer pez biohíbrido capaz de nadar gracias a células cardíacas humanas.
"El nostre objectiu final passa per construir un cor artificial complet per reemplaçar-ne un amb malformacions en un nen", explica Kit Parker, autor sènior del treball i professor de l'Escola de Bioenginyeria i Ciències Aplicades John A. Paulson de Harvard. "La major part dels projectes enfocats a la construcció de teixit cardíac, inclosos els nostres, s'han enfocat a la replicació de característiques anatòmiques oa la recreació del batec del cor", valora.
INVESTIGACIÓ BIOMEDICINA Creen el primer peix biohíbrid capaç de nedar gràcies a cèl·lules cardíaques humanes Aquest biohíbrid apropa la possibilitat de construir pròtesis que reemplacin completament un cor humà. "Abans de jubilar-nos probablement veurem trasplantar òrgans d'animals" Vuit de cada 10 espanyols, contra el maltractament animal als bous, la caça i el circ Nou èxit: trasplanten a un pacient dos ronyons de porc modificats genèticament Investigadors de la Universitat de Harvard, en col·laboració amb equips de l'Emory University, han creat el primer peix biohíbrid i completament autònom a partir de cèl·lules mare humanes, derivades del múscul cardíac. Aquest peix biomecànic pot nedar pel seu compte en recrear les contraccions musculars del cor en bategar, cosa que acosta els científics a desenvolupar vàlvules cardíaques artificials més complexes. També ofereix una plataforma, plantegen els autors, per investigar malalties com l'arítmia.
"El nostre objectiu final passa per construir un cor artificial complet per reemplaçar-ne un amb malformacions en un nen", explica Kit Parker, autor sènior del treball i professor de l'Escola de Bioenginyeria i Ciències Aplicades John A. Paulson de Harvard. "La major part dels projectes enfocats a la construcció de teixit cardíac, inclosos els nostres, s'han enfocat a la replicació de característiques anatòmiques oa la recreació del batec del cor", valora.
El que és excepcional d'aquest treball, explica Parker, és que la seva inspiració prové de "la biofísica del cor", cosa que és "més difícil", confessa. "Més enllà d'usar una imatge del cor com a motlle, estem identificant els principis biofísics clau que fan funcionar el cor, usant-los com a criteri de disseny, i replicant-los en un sistema -un peix 'viu i cuejant'- que ens permet comprovar de forma molt més senzilla si estem tenint èxit”. El treball es publica a la revista Science. Ja el 2012, el grup de recerca va fer servir cèl·lules del múscul cardíac de rates per construir una vàlvula biohíbrida similar a una medusa, i el 2016 van desenvolupar una manta ratlla artificial i capaç de nedar a partir del mateix material. En aquest cas, es van emprar per primera vegada cèl·lules mare humanes derivades dels cardiomiòcits, responsables de la contracció. Es van introduir en un dispositiu inspirat en la forma i el moviment del peix zebra.
Emprant aquest peix àmpliament utilitzat en els assaigs com a model, els investigadors van disposar dues franges de cèl·lules musculars, cadascuna a banda de la cua, perquè una es contragués mentre l'altra s'estirava de forma simultània. L'estirament desencadena l'obertura d'un canal proteínic mecanosensible, cosa que alhora impulsa una contracció, i així es crea un bucle de moviment que pot propulsar el peix durant més de 100 dies.
"Aprofitant els senyals mecanoelèctrics cardíacs entre les dues làmines musculars, hem estat capaços de recrear el cicle que permet que cada contracció provoqui una resposta en forma d'estirament de l'altra banda", explica Keel Yong Lee, investigador postdoctoral. "Aquests resultats subratllen el paper dels mecanismes de retroalimentació per al bombament muscular com passa en el cas del cor". Per controlar el ritme, els investigadors van afegir un nòdul autònom que funciona de manera similar a un marcapassos. "Mitjançant aquests dos mecanismes interns de control, el nostre peix pot viure més temps, moure's més ràpid i nedar de manera més eficient que abans", explica Sung-Jin Park, primer autor del treball. "Aquesta nova investigació proporciona un model per investigar els senyals mecanoelèctrics com a diana terapèutica per al control del pols cardíac, i per entendre la fisiologia patològica a l'arítmia cardíaca o els problemes al node sinoauricular".
A més a més, contra el que podria semblar, el peix biohíbrid millora amb el pas del temps: l'amplitud de contracció muscular, la velocitat de natació màxima i la coordinació entre les dues franges de múscul es van incrementar al llarg del primer mes de vida, a mesura que les cèl·lules del cardiomiòcit maduraven. Va arribar un moment en què la criatura artificial va aconseguir una velocitat i eficiència similar a la d'un peix zebra viu a la natura.
"Podria fabricar un cor humà amb plastilina, però això no significaria que he construït un cor", medita críticament Parker quan se li pregunta per les aplicacions per al futur. "Pots fer créixer cèl·lules tumorals a l'atzar en un cultiu fins que s'aglomerin en un pegat viu i dir que has creat un 'organoide cardíac'. Cap d'aquests treballs, pel seu mateix disseny, serà capaç de recapitular la física d'un sistema que batega més de mil milions de vegades al llarg d'una vida humana mentre reconstrueix al moment les seves pròpies cèl·lules. Aquest és el repte en què estem treballant”.
Video relacionat amb la notícia: " El pez biohíbrido nadando con células musculares de corazón humano".
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