40 Aniversario
Apuntes científicos desde el MIT

Apuntes científicos desde el MIT

Este Blog empezó gracias a una beca para periodistas científicos en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Boston, donde pasé un año aprendiendo ciencia con el objetivo de contarla después. Ahora continúa desde Nueva York buscando reflexiones científicas en otras instituciones, laboratorios, conferencias, y conversando con cualquier investigador que se preste a compartir su conocimiento.

Sobre el autor

Pere Estupinya

. Soy químico, bioquímico, y un omnívoro de la ciencia, que ya lleva cierto tiempo contándola como excusa para poder aprenderla.
Sígueme en Facebook o a través de mi web pereestupinya.com.

Libros

S=EX2 S=EX2
En esta nueva aventura científica que recorre desde laboratorios y congresos de medicina sexual hasta clubs de sadomasoquismo o de swingers, Pere Estupinyà nos ofrece la obra más original y completa que ningún autor hispanohablante haya escrito nunca sobre la ciencia de la sexualidad humana.

El ladrón de cerebros La ciencia es la aventura más apasionante que puedas emprender.
En El Ladrón de Cerebros, Pere Estupinyà se infiltra en los principales laboratorios y centros de investigación del mundo con el objetivo de robar el conocimiento de los verdaderos héroes del siglo XXI —los científicos— y compartirlo con sus lectores. El Ladrón de Cerebros

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La ciencia en 1982

Por: | 31 de agosto de 2009

Jueves 27 de Agosto, 23h 30 min. Restaurante Marvin’s (14th – Ust.; Washington DC). Carlos (Economista, Banco Mundial): “La semana pasada compré un libro usado sobre las fronteras de la ciencia editado por el National Geographic en el 1982. Interesantísimo!”

Pere: “¿Qué es lo que más te sorprendió?”

Carlos: “No se, me pareció como si no hubiéramos avanzado tanto…”

Pere: “¿Ah si? Curioso… ¿me lo podrías prestar?”

Carlos: “Claro! Cuando quieras”

Le llamé el sábado, me pasó el libro, y encima permití que volviera a pagar él la cerveza…

Buen ejercicio leer el librito. Creo haber pasado por tres fases diferentes:

En una primera ojeada todo indica que Carlos tenía razón. Cuando lees que la fusión nuclear puede ser la energía del futuro, o que estamos investigando en entender el Big Bang, en curar definitivamente el cáncer y el Alzheimer, en averiguar cómo emerge la conciencia humana, o saber cuál fue el origen de la vida, encontrar una teoría unificada para la física, o discernir cuánto de genético y de ambiental hay en nuestro comportamiento, te das cuenta que lo que en 1982 eran grandes fronteras de la ciencia, continúan siéndolo.

Luego piensas: “un momento…” y empiezas a darte cuenta que en el libro ni se mencionan palabras como energía oscura, calentamiento global, células madre, HIV, fMRI, epigenética, nanotecnología, o Internet.

La tercera fase es la más suculenta, ya que empiezas a leer detenidamente el texto y vas encontrando sorpresas a la hora de comparar lo que se conocía entonces, y lo que sabemos ahora. He aquí algunas de ellas.

Ya avanzo que éste no es un recuento exhaustivo, y queda abierto a que aprovechemos la flexibilidad del blog para ampliarlo en los comentarios o siguientes posts.

El destino del Universo

Confieso que me chocó ver una foto de Stephen Hawkins explicando los enigmas de los agujeros negros. Que no me crucifiquen los cosmólogos, pero todavía les llaman singularidad porque siguen sin entender qué ocurre en su interior.

Sin embargo, en ese momento se desconocía por completo que una misteriosa energía oscura hacía que el Universo se expandiera de manera acelerada. La duda era si la densidad de materia del Universo sería suficiente como para que la gravedad frenara su expansión y empezara a contraerse hacia un “big crunch ”.

No hemos terminado de cerrar una frontera, pero hemos abierto otra.

No sé cuantas veces habrá aparecido en los medios la noticia del descubrimiento de agua en Marte, pero en 1982 ya se sabía que ”en los polos de Marte hay hielo, y al mirar su superficie vemos rastros de erosión debido a agua líquida. Esta evidencia sugiere que Marte podría haber albergado vida en el pasado”. Estas frases me suena haberlas oído hace poco…

En contrapartida pensé “ok, pero por ejemplo, la Cassini-Huygens descubrió hace muy poco que en el satélite Titán había metano líquido, nubes de metano, lluvias… “ justo a las pocas líneas leí que resultaría muy interesante investigar el origen del metano de la atmósfera de Titán….

A principios de los 80 ya estaba publicado el modelo estándar y se conocían los diferentes tipos de quarks, leptones, centenares de partículas subatómicas, y las 4 fuerzas fundamentales que regían sus interacciones. Pero la gravedad todavía no encajaba en ese modelo estándar; la teoría era incompleta porque no conseguía ligar del todo la relatividad general con la mecánica cuántica. Muchas supercuerdas, pero continuamos encallados en el mismo punto.

En ese momento ya habían aceleradores de partículas, y el autor del texto defendía que 110 millones de dólares no era un precio caro para construir uno de nuevo que les permitiera entender “la estructura última de la materia”. Creo que el presupuesto del Large Hadron Collider (LHC) ronda los 9.000 millones. A ver si una vez reparada la chapuza nos regala por fin esa “teoría unificada”.

¿Cambio climático? ¿energías renovables?

Por el extenso espacio al que se le dedica en el apartado de Ciencias de la Tierra, hace 30 años lo más en boga era la tectónica de placas . Finalizada en los años 60, fue uno de los grandes avances del siglo XX y permitió durante las décadas siguientes clarificar el origen de volcanes, montañas, terremotos y todo lo referente a la estructura de la corteza de nuestro planeta.

A pesar de ser una publicación del National Geographic, no se dedica espacio a la biodiversidad ni a mostrar preocupación por el futuro medioambiental de la Tierra. Hay sólo una leve mención a ciertos cambios en el clima, causados seguramente por diferentes fenómenos naturales, y escondiendo dudas sobre si la actividad humana podría tener también alguna relación con ellos.

“Combustible fósil” no era una expresión maldita, y respecto al futuro energético la gran esperanza era imitar a las estrellas y reproducir la fusión nuclear en el laboratorio.

Las perspectivas de lograrlo parecen ahora igual de lejanas que entonces.

La nueva Biología

Es probablemente el campo que más ha avanzado en los últimos 27 años.

La única “sorpresa” que me llevé al leer el texto es que por ese entonces ya se había logrado clonar ratones por transferencia nuclear, y 15 años antes del nacimiento de Dolly, ya se especulaba en la posibilidad real de clonar humanos. Secuenciar el genoma, y ser capaces de escudriñar sus variaciones como ahora, parecía sin embargo una tarea prácticamente imposible.

También me llamó la atención la frase “se conocen 5.000 especies de bacterias”. Asumiendo que la microbiología habría logrado caracterizar muchísimas más, al buscar cuántas no esperaba encontrar que esta cifra ni siquiera se ha duplicado y se estima que faltan todavía centenares de miles de especies por descubrir.

Medicina

Claro que los avances recientes han sido espectaculares, pero la gran revolución en medicina había ocurrido unas décadas antes, con el control de las enfermedades infecciosas. En el texto un científico se congratula que en los 80 años anteriores al 1982 la esperanza de vida en EEUU había pasado de los 47 a los 74 años, y el primer tema fronterizo de su reportaje es jugar con la maquinaria celular para lograr el antienvejecimiento. En el 2009 es de 78 .

Cáncer, Alzheimer y enfermedades cardiovasculares eran el reto a abordar los siguientes años. El SIDA todavía no había aparecido en escena, y ni la obesidad ni la diabetes eran un problema alarmante de salud pública.

Mente y Cerebro

Invitando a los autores de la secciónApuntes neurocientíficos desde el MIT ” a contarnos los avances más relevantes de los últimos 27 años en la neurociencia, en 1982 parecían entusiasmados con el PET (Positron Emission Tomography), una técnica que permitía rastrear las zonas activas del cerebro cuando realizaba determinadas acciones. Ahora existe una más específica fMRI (imágenes de resonancia magnética funcional), pero la esperanza de poder monitorear circuitos neuronales in vivo todavía debe esperar.

Sin duda se han conseguido grandes logros en el conocimiento de los cerebros enfermos, pero entender el funcionamiento completo de los normales continúa siendo una de las grandes fronteras de la ciencia.

Este es uno de los posts más abiertos del blog. Faltan infinidad de avances o no-avances por comentar. Creo que he sido injusto y me he centrado demasiado en los segundos. Aprovechemos lo dinámico del formato para ir ampliando perspectivas sobre cómo ha cambiado la ciencia en los últimos 27 años.

Terapia génica para recuperar la visión

Por: | 26 de agosto de 2009

A mediados del 2007 un grupo de científicos inyectaron la copia correcta del gen RPE65 directamente en la retina de 3 jóvenes de 22, 24 y 25 años que sufrían un tipo de ceguera congénita causada por la mutación de este gen responsable de codificar una proteína necesaria para el correcto funcionamiento de las células fotorreceptoras.

El 13 de Agosto de 2009, los responsables de este ensayo clínico de terapia génica en humanos confirmaron que las pruebas hechas 1 año después de la intervención mostraban una mejora radical en la visión de los pacientes, que se había mantenido en el tiempo, y que no había aparecido ningún problema o respuesta inmune en los ojos ni en otras zonas de sus cuerpo.

Se trata de uno de los avances más significativos en el esperanzador y controvertido campo de la terapia génica, pero también un excelente ejemplo para reconstruir el proceso científico desde la investigación básica hasta la posible cura de una enfermedad por el momento intratable.

Del laboratorio al hospital

En 1993 investigadores del National Eye Institute de EEUU descubrieron un gen encargado de metabolizar la vitamina A imprescindible para que los fotorreceptores de la retina reaccionen a la llegada de luz. Sospechando que su mal funcionamiento podría estar relacionado con problemas de visión, testaron pacientes y vieron que una mutación en dicho gen RPE65 estaba asociada a un tipo de ceguera infantil llamada Leber Congenital Amaurosis (LCA), cuyos afectados sufren diversos grados de déficit visual, incluso ceguera.

Tras establecer la relación entre mutación y LCA, los científicos crearon unos ratones transgénicos cuyo RPE65 estaba inactivo, para así hacer experimentos y comprender todos los aspectos relacionados con dicho gen.

Con estos Ratones Knockout (una de las herramientas más utilizadas en los laboratorios para investigar los aspectos bioquímicos que rodean a las alteraciones genéticas) descubrieron que los bastones y conos de la retina estaban completamente intactos, y simplemente no funcionaban porque no recibían vitamina A.

Eso habría la puerta a un posible tratamiento con terapia génica: si se lograba introducir la copia correcta del RPE65 en la retina de pacientes y hacer que se expresara con normalidad, produciría vitamina A y quizás se restauraría la visión.

Lo siguiente fue averiguar cómo transportar el gen al interior de las células de la retina.

Los virus saben muy bien cómo hacerlo, y por eso han sido utilizados durante décadas como vectores para introducir genes de manera dirigida dentro de las células. Un grupo de investigadores utilizó copias inactivas de un Adenovirus (causante de resfriados comunes), para recombinar su material genético junto al RPE65 y permitirle infectar células de manera inocua sin generar una respuesta inmunológica.

Nuevos estudios con ratones demostraron a finales de los 90 que inyectando el virus vector en el fondo de sus retina se lograba que el gen RPE65 se expresara sin efectos secundarios aparentes.

Antes de ser probado en humanos, hacían falta evidencias más sólidas.

Un tipo de perros fue el siguiente animal de laboratorio utilizado. Sus ojos eran similares en tamaño y estructura a los humanos, y daba la casualidad que existía un modelo animal de perros con una ceguera parecida al LAC, causada también por problemas en el RPE65.

En el 2001 empezaron los experimentos de terapia génica con perros, y el resultado fue un éxito rotundo. Los perros mejoraban su visión, no sufrían problema alguno, y el efecto se mantenía al cabo de los años.

Este segundo aspecto era muy relevante (y también es lo más trascendente del artículo publicado el presente Agosto), ya que demostraba que los genes no sólo se expresaban en el interior de las células semanas después de su inyección, sino que se integraban correctamente en el genoma y reproducían junto con el resto de material genético en cada división celular.

Todo parecía listo para los ensayos clínicos con humanos.

Estos llegaron a mediados del 2007 con los 3 jóvenes aquejados de LAC. Los resultados publicados en 2008 confirmaron mejoras en la visión, que según el reciente artículo de 2009 se han incluso incrementado. Una de las pacientes dijo que, por ejemplo, ahora podía leer un reloj luminoso en el coche de sus padres cuando antes era completamente incapaz. Los científicos especulan que ciertas áreas del cerebro podrían estar adaptándose a las nuevas señales visuales contribuyendo así a la progresiva mejora de la visión.

Tales resultados son de gran esperanza para los afectados de una enfermedad sin tratamiento como la LAC, pero significan también un fuerte espaldarazo al campo de la terapia génica.

El concepto subyacente a la terapia génica es muy sencillo: remplazar genes defectuosos por copias correctas, silenciar los que funcionen mal, o introducir nuevos genes para combatir alguna enfermedad.

Aunque hace más de 40 años que los científicos trabajan en estas líneas de investigación con notables resultados, todavía no existe ningún tratamiento que haya superado la fase experimental. Además, en 1999 se produjo la muerte de una joven de 18 años durante su participación en un estudio de terapia génica, con lo que las alarmas sobre su seguridad dificultaron su progreso.

El resultado de los estudios sobre LAC, junto con otros que utilizan nanopartículas para la terapia génica sobre el cáncer, afianzan el interés por dicha técnica y muestran a la perfección el laborioso camino recorrido desde los laboratorios hasta la cama del hospital.

Cómo se fabrican antídotos para el veneno de serpientes

Por: | 23 de agosto de 2009

La “terciopelo” que en la imagen sujeta el técnico del Instituto Clodomiro Picado de la Universidad de Costa Rica es la serpiente que más accidentes causa en dicho país.

Si te inyecta su veneno, además de un dolor espantoso, gran hinchazón y necrosis alrededor de la mordedura, las proteínas anticoagulantes que contiene empezarán a provocar hemorragias internas que eventualmente podrían desencadenar un choque cardiovascular y causarte la muerte.

Es mucho más infrecuente, pero también podría picarte una serpiente de coral. Ellas representan la otra forma como suelen actuar los venenos de serpientes. Al igual que las cobras, su veneno está constituido por sustancias neurotóxicas que bloquean la comunicación entre nervios y músculos, induciendo parálisis en la zona afectada e incluso muerte por parada respiratoria en casos extremos.

Claro está, sólo si no te suministran uno de los sueros antiofídicos preparados en este centro creado en los años 70 para luchar contra la mordedura de serpientes en Costa Rica, que al poco tiempo empezó a abastecer a toda Centroamérica, y ahora se ha convertido en un centro de investigación y producción que exporta sus productos por todo el mundo y publica una veintena de papers científicos al año en colaboración con laboratorios de varios países (entre ellos el Instituto de Biomedicina del CSIC en Valencia)

El proceso de producción es conceptualmente sencillo: Los científicos del Instituto Clodomiro Picado extraen veneno de las serpientes que acogen en su serpentario e inyectan pequeñas dosis a algunos de los 120 caballos que tienen en su finca. Al cabo de unos días extraerán unos 6 litros de sangre por caballo y purificarán los anticuerpos que el equino ha generado contra las proteínas del veneno.

Con eso, en sus propios laboratorios prepararán sueros como el que nos muestra el subdirector del Instituto Jose Mª Gutiérrez Gutiérrez.

Si una serpiente de coral logra abrir la boca lo suficiente como para morderte e inocularte su veneno, inyectándote este suero antiofídico lograrás que los anticuerpos se enganchen a las proteínas neurotóxicas y las neutralicen.

Horas antes de escribir estas líneas desconocía cómo actuaban les venenos y cómo se producían sus antídotos. Ahora, tras seguir los consejos de la colega de La Nación Debbie Ponchner y visitar el Instituto Clodomiro Picado, me voy fascinado con la Venómica y antivenómica, y cargado con artículos científicos sobre proteómica, con los apuntes de mi exquisita charla sobre todo tipo de venenos con Jose Mª Gutiérrez, con la estrategia de la OMS para reducir las 125.000 muertes que causan las mordeduras de serpientes cada año, y con mucha más información que os transmitiré más adelante.

Este mini post era para abrir boca…

Maldito Batrachochytrium dendrobatidis

Por: | 19 de agosto de 2009

A mediados de los años 80 los bosques de la región costarricense de Monteverde albergaban a miles de sapos dorados.

En 1989 fue visto el último ejemplar.

El causante de la extinción de esta especie endémica de Costa Rica fue un hongo llamado Batrachochytrium dendrobatidis, que está causando estragos entre los anfibios de Centroamérica. Dicho hongo infecta su piel provocando una enfermedad llamada quitridiomicosis, que impide la respiración cutánea propia de los anfibios y termina asfixiándolos.

El hongo crece en ambientes húmedos y a temperaturas entre 17-25ºC, por lo que diversos estudios han asociado su rápida expansión por los bosques tropicales de Centroamérica a los cambios en microclimas relacionados con el calentamiento global.

Alan Pounds no tuvo tiempo de atenderme durante mi visita al Centro Científico Tropical de Monteverde , pero los investigadores que sí me acompañaron por unos senderos considerablemente más angostos que los reservados a turistas, confirmaron que la expansión del hongo a causa del cambio climático es la hipótesis más consistente sobre la desaparición del sapo dorado y una especie de rana arlequín.

En el año 2006 Alan Pounds publicó un artículo en Nature con los resultados de sus más de 15 años recogiendo datos meteorológicos en el Bosque Nuboso de Monteverde, y relacionándolos con las fluctuaciones en la población de ranas y sapos de la zona. Pounds identificó claramente al Batrachochytrium dendrobatidis como el causante de la desaparición de anfibios, y además estableció una relación directa entre la propagación del hongo y el cambio climático.

La desaparición acelerada de anfibios es un hecho contrastado en diferentes lugares del mundo. Al tratarse de especies tan vulnerables a pequeños cambios en los ecosistemas, los anfibios son considerados indicadores biológicos y su pérdida demuestra que algo está ocurriendo en sus hábitats. Averiguar este algo es la tarea científica más complicada.

El hongo es sin duda uno de sus principales enemigos. sin embargo, a un centenar de kilómetros de Monteverde el científico Steven Whitfield estableció que el 75% de los anfibios de la Estación Biológica de la Selva habían desaparecido en los últimos 35 años, pero no a consecuencia del hongo, sino posiblemente a cambios en hojarasca del suelo, sin descartar que episodios de sequías o el uso de plaguicidas hayan podido también contribuir. Parcelas de monitoreo: El bosque bajo control

Cuando uno se enfrenta a estas investigaciones mientras camina en medio de los bosques de un ecosistema tan complejo como Monteverde, se da cuenta de lo difícil que resulta comprender el funcionamiento interno de la naturaleza y relacionar los muchos factores que intervienen en cualquier fenómeno que en ella se produzca.

“Para ello tenemos las parcelas de monitoreo a las que te llevamos”, me dijeron los investigadores del Centro Científico Tropical.

Tras 30 minutos adentrándonos en el bosque nuboso de Monteverde llegamos a un punto en que me dijeron “esto es una parcela”. No vi nada.

En frente mío sólo tenía más bosque.

Prestando atención a las indicaciones de mis guías pude ver unas pequeñas placas en los árboles, una cajita que contenía aparatos de medidas meteorológicas y unos palos metálicos que delimitaban un terreno de 100X100 metros de bosque. Era una de las 7 parcelas esparcidas por puntos estratégicos de la región que diversos grupos de científicos estaban monitoreando constantemente para tener bajo control las fluctuaciones en temperatura, humedad relativa, viento, presión atmosférica, incidencia de luz, tipos de plantas, grosor de árboles, especies de insectos, comunidades de microorganismos, cambios en la fauna…

justo a los pocos minutos apareció un grupo de ecólogos tomando muestras de árboles y recogiendo hojas a una altura específica para ir completando su registro de la vegetación de la zona.

La idea es conceptualmente poderosa: tener fragmentos de bosque absolutamente caracterizados y monitoreados para a lo largo del tiempo tener datos con los que entender mucho mejor qué está ocurriendo en esos ecosistemas.

Cada parcela está dividida en subparcelas de 10X10 metros con el objetivo de tener un grado de precisión lo más afinado posible. En estos ambientes existen multitud de microclimas en función de cómo incide la luz, la dirección del viento, o pequeñas fluctuaciones de latitud. La posibilidad de tener un registro de todos estos datos y poder comparar la evolución de diferentes subparcelas, o parcelas situadas en otras zonas del mismo bosque, o incluso con medidas de centros de monitoreo ya en funcionamiento en otras áreas tropicales, está suministrando a los ecólogos una valiosísima herramienta para comprender la magnitud de los cambios provocados por el calentamiento global, la intromisión humana, la llegada de nuevas especies, o las medidas de protección destinadas a preservar estos paraísos de biodiversidad cada vez más endebles.

Estimulando eléctricamente mis neuronas

Por: | 12 de agosto de 2009

Sí. Éste que veis en la foto soy yo participando en un experimento dirigido por Leonardo Cohen en los Institutos Nacionales de Salud de EEUU. Mi misión es presionar suavemente esa especie de pinza metálica que tengo en mi mano derecha, y lograr que la bolita roja se vaya colocando entre los palos de colores que distinguís en la pantalla. El dispositivo es tremendamente sensible, y me cuesta horrores controlar el movimiento de la dichosa pelotita. La neurocientífica Heidi Schambra me dice que a base de entrenamiento, a los pocos días mi cerebro habrá aprendido a realizar la tarea con precisión y rapidez. ¿Y qué es lo que llevo en la cabeza? Pues una especie de placas conectadas a una batería enviando electricidad directamente al cortex de mi cerebro. ¿Por qué? Para averiguar si con esa ayuda transcraneal mi habilidad motora mejora más rápido. “¿Es eso posible?” le pregunto escéptico a Heidi. “Claro! ahora estamos analizando otras áreas, pero con este mismo experimento ya demostramos que los voluntarios cuyo cortex motor primario se estimulaba eléctricamente, aprendían significativamente más rápido que el grupo control en el que no enchufábamos las placas”. Éste es el artículo de PNAS donde el pasado febrero publicaron sus sorprendentes resultados. Impresionante, no? Pues esperad, que todavía hay más. Salimos del laboratorio y Leonardo Cohen me acompaña por los laberínticos pasillos del Building 10 del NIH, nos dirigimos a la parte del Medical Center, promete presentarme a un amigo suyo que investiga "enfermedades no diagnosticadas", bajamos a la primera planta, me conduce por una sección donde leo “Rehabilitation”, y me invita a entrar en una pequeña habitación oscura y silenciosa. Allí, un paciente cuya habilidad motora se vio reducida tras sufrir un accidente cerebral está haciendo un ejercicio relativamente parecido que yo realicé minutos antes. Con el movimiento de todo su brazo debe dirigir otra pelotita al lugar donde le indica la pantalla. Esta tarea le sirve para ejercitar sus neuronas y recuperar parte de su funcionalidad. También lleva unas pilas enganchadas a su cabeza. Leonardo Cohen quiere ver si combinando rehabilitación con estimulación eléctrica transcraneal no invasiva, las terapias a personas víctimas de accidentes cerebrales son más eficientes. Yo alucino, y sólo se me ocurre decir… ¡VIVA LA CIENCIA!

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PD: El próximo post, desde los bosques del país que abolió su ejército hace 60 años, y todavía no lo ha echado nunca en falta…

El País

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