Una asociación sin ánimo de lucro por la divulgación científica

Entradas etiquetadas como ‘bacterias’

La rapamicina y su descubrimiento

¡Hola concienzud@s!

Hoy os vamos a hablar de las peripecias que a veces se esconden detrás de un gran descubrimiento. Muchos lo pueden tachar de serendipia, es decir, un hallazgo que se hace de manera casual o accidental, o bien de genialidad por parte del investigador. Concretamente, el post de hoy tratará sobre cómo fue descubierta la rapamicina. Este compuesto, conocido también como Rapamune® (sirolimus), fue el primero de una nueva clase de agentes inmunosupresores desarrollados para la prevención del rechazo de órganos tras el trasplante renal.

Estructura química de la rapamicina (Fuente: http://www.seara.ufc.br)

 

Durante 1964, una expedición científica canadiense viajó a la Isla de Pascua, o Rapa Nui, como se conoce también a la isla y a la etnia que habita en ella, para recolectar muestras de plantas y suelos. Posteriormente, la expedición compartió sus muestras de suelo con científicos de laboratorios de investigación de Ayerst en Montreal (en la actualidad Wyeth Laboratories Research Inc.) donde en 1972 el Dr. Suren Sehgal identificó y aisló un nuevo compuesto químico que contenía potentes propiedades antifúngicas, procedente de la bacteria Streptomyces hygroscopicus. El Dr. Sehgal y su equipo descubrieron rápidamente que el compuesto también suprimía la respuesta del sistema inmunológico. Enviaron una muestra del fármaco al Instituto Nacional del Cáncer para realizar diferentes pruebas, donde se descubrió que el fármaco funcionaba muy bien contra tumores sólidos. Como habréis podido deducir, el nombre del compuesto se debe al nombre nativo de la isla de Pascua.

Ubicación de la Isla de Pascua (Rapa Nui)

Desgraciadamente, debido a las prioridades corporativas, la administración de la empresa no quería buscar drogas basadas en este compuesto. Cerraron las instalaciones en Montreal, despidieron al 95% del personal y trasladó a un pequeño grupo de investigadores a Princeton (New Jersey, EEUU). El Dr. Sehgal persistió en sus esfuerzos por desarrollar fármacos basados ​​en la rapamicina, reviviendo la investigación en 1987 con el respaldo de una nueva dirección después de la fusión de Wyeth y Ayerst.

La rapamicina se desarrolló como un inmunosupresor por el Dr. Sehgal y su laboratorio y ahora se estima que genera para la compañía miles de millones de dólares. El fármaco también se usa bajo licencia de Johnson & Johnson para recubrir los stents usados ​​en pacientes con fallo cardíaco para prevenir el bloqueo arterial posterior. La rapamicina también tiene otras aplicaciones, como prevenir el rechazo de los islotes pancreáticos trasplantados, una cirugía que se realiza como un tratamiento para la diabetes. Además es un compuesto que se utiliza para el tratamiento de diferentes tipos de cáncer. Los médicos recomendabann Rapamune para su uso en combinación con ciclosporina y corticosteroides para la prevención del rechazo agudo de órganos en pacientes trasplantados de riñón. Los resultados de los ensayos clínicos demuestran que la rapamicina, en combinación estos dos compuestos, reduce las tasas de rechazo agudo en un 60% en comparación con los grupos control. Actualmente, se utilizan derivados de la rapamicina para la prevención del rechazo, suministrando tacrolimus y micofenolato mofetilo.

Esperamos que os haya gustado la historia, ¡feliz semana!

 

Referencias:

Seto B (2012). Rapamycin and mTOR: a serendipitous discovery and implications for breast cancer. Clinical and Translational Medicine 1:29.DOI: 10.1186/2001-1326-1-29.

Li J, Kim SG, Blenis J (2014). Rapamycin: one drug, many effects. Cell Metab 19(3):373-9. doi: 10.1016/j.cmet.2014.01.001.

Biodepuración

Esta semana os mostramos el innovador sistema de biodepuración de aguas residuales y ríos denominado aQuarQ, que ha sido desarrollado por la empresa española OGESA y recientemente premiado en la Feria del Agua SMAGUA 2016.

ogesa helofitas iam9

Sistema aQuarQ en balsa de residuos

El sistema consiste en la instalación, en balsas de residuos, de plantas helófitas (familia  gramíneas) que se distribuyen en una lámina flotante de polietileno con una estructura que favorece el entramado de las raíces. Además, el sistema contiene bacterias nitrificantes, que actuan a modo de filtro transformando el amonio de las aguas residuales en nitratos, gracias al oxígeno que aportan las raíces de las plantas. Estos nitratos a su vez serán asimilados por las plantas, cerrándose el ciclo del nitrógeno. Una vez depurada el agua, podrá ser reincorporada al ecosistema en los cursos altos de los ríos.

Para el desarrollo de dicho sistema de depuración fue necesario un estudio previo, en colaboración con la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), consistente en la modelización matemática, hidráulica y cinética de las reacciones de nitrificación para un desarrollo óptimo del sistema. Todos los municipios españoles de menos de 5000 habitantes, y que hasta la fecha utilizaban sistemas más costosos y perjudiciales para el medio ambiente, podrán beneficiarse de este avance biotecnológico.

Como podréis observar se trata de un gran ejemplo de investigación y desarrollo de un sistema sostenible que utiliza recursos naturales. Esperamos que os haya parecido interesante. ¡Buen fin de semana!

¡SUPER BACTERIAS!

bacteria¿Tomamos antibióticos de la manera adecuada? ¿Tienen efecto frente a infecciones víricas? ¿Deberíamos preocuparnos de lo que llaman, la resistencia frente a antibióticos? Pues bien ConCienzudos, ¡los antibióticos son medicamentos que únicamente ejercen su efecto frente a infecciones bacterianas!. Uno de los mayores hallazgos del siglo XX fue precisamente el descubrimiento del primer antibiótico ampliamente utilizado en medicina, la Penicilina. El descubrimiento de esta sustancia, realizado por Alexander Fleming en 1928, se produjo de una manera del todo curiosa y fortuita. Este médico microbiólogo se encontraba estudiando cultivos bacterianos de Staphylococcus aureus y tras un mes de vacaciones, observó que sus cultivos habían resultado contaminados con un hongo que impedía el crecimiento de la bacteria que cultivaba. Observó un halo de transparencia que indicaba destrucción celular, resultando la cepa bacteriana sensible a una sustancia (Penicilina) que liberaba el microorganismo identificado posteriormiente como Penicillium notatum. A raíz de este descubrimiento se han desarrollado, comercializado y utilizado una gran cantidad de antimicrobianos.

staph.jpegHalo de inhibición del crecimiento bacteriano alrededor del hongo Penicilium

Pero y ¿cómo actúan los antibióticos? Los antibióticos para impedir el crecimiento y destruir a los microorganismos, deben atravesar la barrera de la bacteria y dirigirse a alguna de las estructuras o mecanismos necesarios para que la bacteria se multiplique, pueden impedir por ejemplo, la síntesis de los ácidos nucleicos, de proteínas o bien alterando la membrana celular de la bacteria.

Con el descubrimiento de la Penicilina y otros antibióticos, se pensó que las enfermedades producidas por microbios desaparecerían, sin embargo, pronto se observó que las bacterias eran capaces de desarrollar mecanismos de resistencia a antibióticos. De esa forma, ya en los años 50 se identificaron cepas resistentes a la Penicilina, hecho que surgió debido al creciente uso inadecuado y excesivo de antibióticos que se da en la sociedad en la que vivimos y que está fomentado la aparición de bacterias resistentes a los medicamentos y que supone un gran problema social y económico.

Las bacterias que sobreviven al efecto de los antibióticos son las resistentes y se propagan haciendo que infecciones que se curaban antaño, no se curen con tanta facilidad en la actualidad. Esto ocurre como consecuencia de no completar las tandas de antibióticos que nos recetan los médicos, o cuando los utilizamos para tratar una infección vírica en vez de bacteriana. De hecho, aproximadamente un tercio de los antibióticos recetados no son realmente necesarios. Al ingerir antibióticos de forma inadecuada, conseguimos que la bacteria débil y sensible muera sin embargo otras consiguen mutar, se transforman y consiguen resistir a los efectos del antibiótico, creciendo, multiplicándose y continuando con la infección.

Pero…¿cómo consiguen esquivar las bacterias el efecto de los antibióticos?

Las bacterias se hacen resistentes desarrollando mecanismos que impiden que el antibiótico ejerza su mecanismo de acción. Existen dos tipos de resistencia; un tipo de resistencia intrínseca, si la bacteria per se carece de la diana sobre la que el antibiótico actúa. Pero también existe otro tipo de resistencia, la más preocupante, llamada resistencia adquirida, que se produce cuando en la bacteria se producen modificaciones genéticas que genera mutantes resistentes a los antibióticos y esta resistencia puede incluso ser transmisible entre bacterias mediante vectores llamados plásmidos.

Los mecanismos de resistencia derivados de estos procesos de mutación se basan en la producción por parte de las bacterias de enzimas que inactivan los antibióticos, modificaciones que impiden la llegada del fármaco a su diana o incluso alteraciones del propio punto diana para que el antibiótico no pueda actuar sobre ella. Una misma bacteria puede desarrollar varios mecanismos de resistencia frente al mismo antibiótico o frente a varios.

Pues bien ConCienzudos, para evitar que estos mecanismos de resistencia tengan lugar, es estrictamente necesario no interrumpir las pautas de antibiótico si estamos enfermos, ya que de lo contrario habrá bacterias que sobrevivan y generen mutaciones que las hagan resistentes y por último no tomar antibióticos indiscriminadamente o cuando estamos afectados por una infección vírica frente a la cual los antibióticos no tendrán efecto.

¿Existe el olor a viejo?

¡Feliz comienzo de semana concienzudos!

Ya tenemos con nosotros las primeras lluvias del otoño. Es curioso cómo la humedad ambiental favorece que lleguen a nuestras fosas nasales olores más intensos, en especial los malos olores.

Sobre tdancing rainodo en esta época de entretiempo nos encontramos con que alguna gente se pone mucha ropa de abrigo y acaba sudando, lo que genera un “tufillo” característico que todos hemos sufrido alguna vez con un compañero de metro. Este olor desagradable se debe a las bacterias que pueblan nuestro cuerpo, que al entrar en contacto con el sudor sintetizan una serie de compuestos químicos que huelen mal. Afortunadamente, esto es algo temporal y de fácil solución: con una duchita y un poco de desodorante todo vuelve a la normalidad.

mal olorSin embargo, a medida que los humanos nos hacemos mayores, adquirimos un olor “especial”. Sí, concienzudos, el “olor a viejo” no es algo psicológico, o algo debido por completo al afán de las abuelas de usar bolitas de antipolillas para la ropa ni a los muebles viejos.

En 2012, un grupo de investigadores de Filadelfia, confirmaron que efectivamente los ancianos tienen un olor diferente y distintivo que la gente de diferentes edades es capaz de identificar con los ojos cerrados exponiéndose únicamente al olor.

Para hacer el estudio expusieron a 41 voluntarios jóvenes (de entre 20 y 30 años) a diferentes muestras de olor que se habían tomado de tres grupos de edad diferentes: “joven” (de 20 a 30 años), “de mediana edad” (de 45 a 55 años) y “viejo” (de 75 a 95 años). Les pidieron que evaluaran la intensidad y el agrado de cada olor, y también que indicasen la edad o el rango de edad que creían que tenía el individuo en cuestión.

Los voluntarios fueron capaces de diferenciar claramente las muestras de personas “viejas” con respecto del resto. Sin embargo, tenían problemas en distinguir entre las muestras de los individuos “jóvenes” y los de “mediana edad”.

Curiosamente, a pesar de ser un olor único e identificable, en contra de lo que dicta el estereotipo, el olor de “viejo” no es algo malo. Los participantes lo valoraron como menos intenso y menos desagradable que el olor de individuos “jóvenes”. Si lo separamos por género, los participantes valoraron el olor de hombres de “mediana edad” como el más desagradable, mientras que el de “viejo” era el más agradable y el menos intenso. Sin embargo, en el caso de las mujeres, las de “mediana edad” tenían un olor más agradable que las “viejas”.

Esta capacidad de distinguir entre el olor natural de personas mayores con respecto de individuos más jóvenes no se debe a las situaciones tensas que todos hemos sufrido cuando a los 4 años venían las amigas de nuestras abuelas a darnos besos y retorcernos los mofletes mientras nos decían lo monísimos que éramos. De hecho, tiene una razón de ser bastante más primaria. ¿Más primario que una reacción de pánico-huida? Estaréis pensando. ¡Pues sí! Estos científicos han propuesto que la capacidad de diferenciar la edad mediante el olor es una ventaja evolutiva, ya que los animales puedes diferenciar entre el olor de los individuos jóvenes y saludables, que se pueden comer o lo pueden atacar, de los viejos o enfermos, que preferirán evitar cazar. Este suceso no sólo nos pasa a los humanos, los ratones, conejos, búhos y monos también modifican su olor corporal a medida que se hacen mayores.

pareja viejos feliz

A nivel científico, esto implica que la síntesis de compuestos químicos por el cuerpo, en este caso para generar un olor corporal, puede transmitir una información social muy útil, ya que permite, por ejemplo, la elección de una pareja sana. Sin embargo, la explicación biológica del olor no está clara, ya que el olor corporal proviene de una interacción compleja entre las secreciones de glándulas de la piel, la actividad bacteriana y la composición y secreción de las glándulas sudoríparas, que varía con la edad. Y a pesar de todos estos factores, el olor de una persona anciana en Suecia es muy similar al de una persona anciana en Estados Unidos, a pesar de que los estilos de vida hayan sido diferentes.

Este estudio abre la puerta de otros muchos, como por ejemplo, hasta qué punto nos influyen otras fuentes de olor corporal, como el de la piel o el aliento, o hasta qué punto los perfumes que utilizamos afectan de alguna manera a nuestras relaciones sociales.

Curioso, ¿verdad?

El lenguaje de las bacterias y la bioluminiscencia

Quórum sensing es el lenguaje de comunicación célula a célula que tienen las bacterias para coordinarse, formar biofilms, defenderse u organizar ataques. Este fenómeno es el responsable de que un conjunto de células independientes, bajo la secreción de señales, sean capaces de conocer la densidad de la población celular de su entorno y desarrollar así comportamientos coordinados.

El primer sistema biológico regulado por quorum sensing estudiado fue el de la bioluminiscencia. Las bacterias bioluminiscentes emiten luz sólo cuando existe alta densidad celular, se multiplican y adquieren una concentración celular suficiente como para activar los procesos de quorum sensing que desencadenarán la bioluminiscencia. El autoinductor producido por las bacterias, se acumula en el medio circundante durante la fase de crecimiento y cuando la población alcanza altos niveles de densidad, esta sustancia se acumula hasta alcanzar una concentración crítica, produciendo la activación específica de genes relacionados con luminiscencia.quorum

Un caso claro de quórum sensing y bioluminiscencia lo establecen la simbiosis de la bacteria Vibrio fischeri y el calamar Euprymna scalopes. Esta bacteria bioluminiscente se aloja en el interior de los órganos especializados luminosos del calamar situado junto a los sacos de tinta donde se multiplica y alcanza densidades muy altas, lo que induce la expresión de los genes de su luminiscencia. Este órgano presenta unas estructuras especializadas (apéndices ciliados) encargadas de establecer una selección de las bacterias que colonizarán al hospedador. Una vez establecidas, las bacterias adquieren por su parte, una fuente abundante de nutrientes y un nicho ecológico protegido, mientras que el hospedador adquiere la capacidad de emitir luz, lo que puede ser utilizado en la comunicación intraespecífica, la defensa frente a los depredadores o la atracción de presas.

índicecalamar

Otro caso de biolumuniscencia es la aparición de masas bioluminiscentes en zonas costeras denominado fenómeno “milky sea”. Este fenómeno ya aparece bien descrito en el famoso texto de Julio Verne, Veinte mil leguas de viaje submarino, publicado en 1870. Los datos indican que podría tratarse de afloramientos de la microalga Phaeocystis sp. en cuyo interior, asociadas al estado colonial, se encontrarían bacterias bioluminiscentes como V. harveyi o similares.

The Maldives tide turned electric blue

¿Pero qué otras funciones tiene la bioluminiscencia en el reino animal? Esta sirve a los animales también a modo de referencias sexuales y ayuda en el emparejamiento (el caso de las luciérnagas). En otras especies funcionan como camuflaje. Puede servir para atraer presas y para defenderse ante depredadores, de este modo es utilizada como un señuelo para atraer presas por varios peces de aguas profundas como el rape. Éstos poseen un apéndice colgante que se extiende desde la cabeza del pez, atrayendo a los animales pequeños a corta distancia del depredador. La bioluminiscencia puede actuar también a modo de distracción, este es el caso de ciertos calamares y pequeños crustáceos que utilizan suspensiones bacterianas de la misma forma en que algunos calamares hacen uso de su propia tinta. Una nube de material luminiscente es expulsado, con el propósito de distraer o repeler un posible depredador, mientras el animal escapa a un lugar seguro.

rape

Pero los animales marinos no son los únicos que han sabido explotar el proceso de bioluminiscencia, sino que se ha sabido aprovechar este potencial descubriéndose un gran número de aplicaciones analíticas, clínicas y biológicas. Hoy en día uno de los más importantes y serios problemas de contaminación ambiental, es la dispersión de agentes que pueden inducir enfermedades graves, incluyendo el cáncer. La detección de estos compuestos mutagénicos en muestras tomadas de hábitats naturales ha tomado por lo tanto especial interés. De este modo se pueden utilizar bacterias bioluminiscentes marinas o bién, células recombinantes en las cuales se han introducido los genes de bioluminiscencia. Estos sistemas se basan en cuantificar la disminución de la emisión de luz de una cepa de Vibrio fischeri, causada por el contaminante. El cambio en la intensidad de la luminiscencia es proporcional al efecto total de los contaminantes presentes en el medio. A partir de este sistema se han desarrollado múltiples biosensores celulares, que utilizan levaduras, células de mamífero o distintas especies bacterianas para determinar toda una gama de compuestos. Por otra parte, los genes de bioluminiscencia se han utilizado como reporteros en diversas construcciones diseñadas para una amplia gama de objetivos como inmunoensayos, detección de virus, control de procesos biotecnológicos, procesos de biorremediación, valoración de expresión de promotores etc.

¡¡Luchemos contra las superbacterias!!

Cuando afrontamos cada año el habitual resfriado, dolor de garganta, infección vírica… y acudimos al médico por estas enfermedes o síntomas, ¿esperamos automáticamente que nos receten antibióticos? Muchos de nosotros seguramente sí. Y puede que incluso nos enfademos si salimos de la consulta del médico con las manos vacías, pero puede que nuestro médico nos esté haciendo un favor.

Pero existe una realidad que muestra que muchos de los medicamentos que se prescriben o se dispensan, los pacientes no los toman correctamente y/o los usan de forma excesiva o insuficiente. Este uso inadecuado conlleva al término que hemos podido oír, la “resistencia a los antibióticos”.

Esta resistencia hace que las bacterias sean más fuertes o simplemente que los antibióticos que tomamos no sean totalmente efectivos. Y como se explica en el siguiente artículo, la exposición a bacterias que hay en hospitales o que haya pacientes con el sistema inmune debilitado hace que las “superbacterias” hagan más daño. Debemos concienciarnos para un uso adecuado de los medicamentos para evitar estas situaciones.  Para acceder a este interesantísmo artículo podeis hacer click en el siguiente enlace:

http://sociedad.elpais.com/sociedad/2013/07/23/actualidad/1374576604_690462.html

Nube de etiquetas

A %d blogueros les gusta esto: