domingo, 23 de septiembre de 2012

La eterna juventud

             Bien es conocido que los antiguos alquimistas buscaban la forma de conseguir la máxima riqueza y la eterna juventud a través de la obtención de la famosa piedra filosofal. Este nombre se le puso porque, en la época, los filósofos eran los únicos que se comían la cabeza con estas cosas de ciencias. Quién lo diría, a día de hoy… (es broma :P).

Según la literatura y las leyendas que existen alrededor de la tan codiciada roca, la piedra filosofal era una sustancia fabricada con materiales perfectos para cada época. Los primeros profesionales, en el medievo, establecieron combinaciones de agua, tierra, fuego y aire, para conseguirla. En la época, eran los únicos “elementos” que se conocían, aunque más adelante, se ha sabido que lo que realmente hacía que esta combinación se considerara óptima era la mezcla de azufre, mercurio y oro existentes en la tierra, adecuadamente calentada y dejándola reaccionar un buen intervalo de tiempo para que cristalizara. Más adelante, hubo algún otro intento en el que se mezclaba pirita y ácido tartárico con otras sustancias. Las propiedades conseguidas con la piedra filosofal eran maravillosas, ya que podía convertir cualquier metal en oro y daba la posibilidad de alcanzar la vida eterna, mediante la sanación de toda afección adquirida en la vida del poseedor.

 
Fig. 1. Piedra filosofal de Harry Potter y lienzo de un alquimista intentando conseguirla.

En cierta manera, estas composiciones tenían su explicación. Elementos como el hierro, el azufre o el ácido tartárico, comunes en la biología, son fácilmente extraíbles de la naturaleza. El oro también, aunque su extracción es más costosa. Es decir, que la piedra filosofal debía estar compuesta por materiales habituales en el cuerpo humano y en la naturaleza, pero también con la belleza del oro, para poder convertir cualquier otro metal en él y hacer rico al poseedor. Además, a día de hoy está comprobado que el oro es el metal que menos se oxida o, al menos, el que más tarda en hacerlo, con lo que se creía que la aportación del oro permitiría mantener joven al poseedor de la piedra. Eso sí, también se le advertía de usarla en demasía, ya que podía acabar metalizado en oro por ser un avaricioso. Visto así, en realidad el ser humano ha cambiado la forma de conseguirlo, pero siempre ha buscado el éxito en la juventud y en la riqueza…

Bueno, menos filosofadas históricas y vamos con lo que nos interesa.

El caso es que, actualmente, conseguir una piedra filosofal con propiedades como las que nuestros antecesores querían, es imposible. La aproximación más realista a este concepto de la eterna juventud reside en la biología del propio ser humano y no tiene más que 28 años (como los de mi quinta del 84).

Por ello, las preguntas son: ¿Cómo se envejece de forma natural? y ¿Qué se puede hacer para paliarlo?

Las respuestas se encuentran en nuestros cromosomas y, más específicamente, en los telómeros. Un telómero es una secuencia repetida de ADN, situada en los extremos de los cromosomas, que cumple dos funciones fundamentales en la célula. La primera de ellas es que, en condiciones normales, sirve para delimitar los cromosomas (ver figura 2). No en vano, y haciendo honor a las costumbres greco-romanas de médicos y biólogos, “telómero” viene de “telos” (final) y “meros” (parte). De esta manera, el organismo es capaz de identificar cuándo un cromosoma está finalizado y, con ello, se evita fenómenos raros e indeseables que provocarían la muerte de la célula afectada.

Fig. 2. Cromosomas humanos con telómeros resaltados en rojo/amarillo y su reconstrucción ampliada en 3D.

La anterior es una función más bien estructural, para identificar que, aparentemente, todo ha ido bien al generarse los cromosomas. En segundo lugar, dado que éstos se forman cada vez que se va a producir la división celular, los telómeros cumplen la función de servir de cebo para que un enzima, llamado ADN-polimerasa (polimeriza o sintetiza ADN), vaya replicando el ADN antes de la división celular. La cuestión es que este enzima, que bastante hace con recorrerse el ADN y repetirlo sin fallos, no completa toda la secuencia, sino sólo la cadena básica y un poco más, con lo que siempre acaba dejando huecos en la zona de los telómeros, que son irrecuperables en las siguientes divisiones de la célula. Es por esto que, cuando la célula no puede replicar completamente el ADN por falta de telómeros, inicia un proceso de muerte por vejez (senescencia, que se suele decir).

                Peeero, para evitar que a las 15 o 20 divisiones, la célula acabe por morirse (si esto fuera así, no llegaríamos ni a fetos), existen otras enzimas denominados telomerasas. La telomerasa ha sido descubierta, descrita y analizada desde 1984 por la Premio Nobel 2009, Elizabeth Blackburn, y tiene la propiedad de replicar, precisamente, este final de las cadenas de ADN, con el fin de que la célula no envejezca tan pronto. Con esto se alarga su vida productiva y reproductiva y, por ello, los organismos pueden desarrollarse completamente. Y además, los estudios que esta gran científica ha aportado sugieren que, en los bebés, los telómeros son muchísimo mayores que en los ancianos y que el número de telomerasas de los primeros es bastante mayor que el de los segundos.

Fig. 3. Elizabeth Blackburn, descubridora de la telomerasa. Proceso natural de alargamiento de los telómeros.

¡He aquí el quiz de la cuestión! A medida que un organismo se desarrolla, cada vez es menor el tamaño de telómero que las telomerasas pueden regenerar y, además, menor es el número de telomerasas que estén dispuestas a realizar semejante trabajo, con lo que las células no pueden replicarse tantas veces y acaban por morir de viejecillas. Y claro, conforme avanzamos en edad, la maquinaria es cada vez más defectuosa, con lo que son más las células que mueren que las que siguen vivitas y coleando. Es por esto por lo que a partir de ciertas edades ya se nos ven las patas de gallo, comienzan los lumbagos, las artrosis, etc, y cada vez es mayor el riesgo que corremos de padecer enfermedades que, a mi edad, espero que sigan siendo in-nombrables.

                Puestas así las cosas, está claro que el truco está en, conforme nos vamos haciendo adultos, meternos inyecciones de telomerasas en el cuerpo, de manera que se nos reparen los telómeros de todas las células y, así, podremos rejuvenecer. Seguro, ¿no? Pues hasta cierto punto… :S

Efectivamente, cuando el ser humano es adulto, la telomerasa se reduce, pero aún es detectable en células epiteliales, fibroblastos o endoteliales, lo que hace que, en parte, se vaya ralentizando el proceso. Sin embargo, hay un pequeño problema, y es que la presencia de este enzima es muy alta en el 80-90% de los cánceres invasivos. Es decir, que, si por lo que dictan nuestros genes, en el futuro vamos a padecer algún tipo de cáncer que en la juventud está latente y aún no se ha expresado, de alguna manera podríamos estarlo incentivando a salir antes de tiempo. Las células cancerígenas poseen unos telómeros de lo más largo que puede existir y, además, al reproducirse, consiguen transferir casi la totalidad del final de las cadenas de ADN. Es decir, que tendrían más probabilidades de sobrevivir las células cancerígenas que las normales. Por tanto, no está claro que chutarse telomerasa sea la solución radical a la eterna juventud…

Precisamente por esto, algo en lo que se está trabajando hoy en día, también en el grupo de Blackburn, es en cómo inhibir la acción de la telomerasa en las células cancerígenas. De conseguirlo, está claro que se reduciría la metástasis y la expresión masiva de genes tumorales, con lo que la incidencia del cáncer sería menor o, incluso, podríamos llegar a silenciar estos genes malignos. Por tanto, el alargamiento de la vida (más que la eternidad) podría conseguirse, como no, con una solución de compromiso, consistente en la administración de telomerasa con centinelas. Así se podría hacer que las células recuperaran su capacidad de reproducción y, por otro lado, paliar la aparición de cánceres. Supongo que esto costará bastante tiempo conseguirlo, pero, como siempre, para eso estamos los científicos. Así que, ¡¡a por ello!!

En los enlaces que os paso a continuación, tenéis una animación de lo que hace una telomerasa y una explicación de la propia Elizabeth Blackburn sobre lo que es y en base a qué se pudo conseguir el descubrimiento.

¡¡Una telomerasa en acción!!


Disertación de Elizabeth Blackburn (parte 1): http://youtu.be/5PU_jZwt8KY

¡Gracias por vuestra atención y hasta la próxima!! ;)

Besos y abrazos.

martes, 11 de septiembre de 2012

OBJETIVO 2020

Imaginad una misión a Marte en el futuro en la que se trata de enviar astronautas al espacio para explorar el planeta in situ. Resulta que la Tierra, la Luna y Marte alinean sus posiciones justo en el año 2020. La idea es aprovechar la aceleración de la gravedad lunar para aumentar la velocidad del transbordador y que llegue a Marte empleando el menor tiempo posible. Concretamente, 9 meses. ¿Os suena de algo? Se trata de hacer lo mismo que en la famosa secuencia de “Armaggedon”, en donde el “Libertad” y el “Independencia” tratan de aterrizar en el gran cometa que se va a estrellar contra la Tierra, para provocar la segunda extinción masiva del planeta.


Fig. 1. Alineación de La Tierra, la Luna y Marte. Esta disposición es la deseable para abordar el viaje, ya que es la que menos distancia tiene entre los tres astros y con la que se podría aprovechar el empuje de la luna para llegar antes al planeta rojo.


Una vez aterrizados en Marte (como si fuera fácil), hay que permanecer viviendo en el planeta rojo durante otros 15 meses para, de paso que se espera a la siguiente alineación de planetas, vivir ahí y realizar los experimentos pertinentes. 3 años después del lanzamiento de la misión, la tripulación se dispone a volver a la Tierra y lo hace sin problemas. Al volver, los astronautas presentan un buen estado de salud y no hay evidencias ni de degeneración de tejidos, ni de la falta de gravedad ni nada de nada.

Según los datos de los que disponemos a día de hoy, a lo largo de los 3 años de misión, los astronautas estarían expuestos a más de una fuente de generación de problemas en el cuerpo. En primer lugar, la falta de gravedad, que en el espacio es nula y en Marte es de 3,7 m/s2, es decir, la tercera parte que en la Tierra. La consecuencia directa de esto es un fallo estructural en el sistema musculoesquelético del cuerpo humano. Los músculos y huesos ya no soportan tanta carga, puesto que la gravedad es menor y ya no hace falta desarrollar tanta fuerza. Debido a esto, tanto las fibras musculares como los osteocitos pierden sus propiedades y hacen que el aparato locomotor se flexibilice. En este sentido, está claro que aparecerían síntomas de osteoporosis y fallos musculares. Ni siquiera los entrenamientos que habitualmente hacen los astronautas servirían para paliar los efectos de la gran ausencia de gravedad.

En segundo lugar, la presencia de una radiación más intensa que la que habitualmente recibe el cuerpo. Al no poseer una atmósfera que filtre las radiaciones peligrosas que provienen del sol, el cuerpo de los astronautas se vería bombardeado por dosis de radiación ultravioleta, gamma, etc, que generarían mutaciones en su ADN que desembocarían en un crecimiento celular anómalo, produciendo diferentes tipos de cáncer. Las paredes del transbordador protegerían en el viaje, aunque algo de radiación siempre acabaría atravesándolas. Y, por supuesto, estando en el planeta, habría que usar traje siempre, ya que la atmósfera de Marte no protege tanto como la de la Tierra y, además, está compuesta, básicamente, de CO2, que es justo lo que nosotros expulsamos al respirar y lo que ayuda al efecto invernadero (por tanto, más calor de lo normal).

Ya sólo con estos dos factores, el cuerpo de los astronautas se vería bastante mermado sólo en el viaje de ida. Hasta ahora, la máxima estancia de un astronauta en el espacio ha sido de un año y, a su vuelta, los científicos han evidenciado signos de deterioro progresivo. De estar 3 años ahí arriba, las condiciones serían totalmente incompatibles con la vida, por decirlo suavemente. Además de esto, está claro que no se podría montar un hospital dentro del transbordador para ir curando a los astronautas, porque es económicamente inviable. En definitiva, habría que hacer algo para mantener a las personas en un estado de salud aceptable durante todo el tiempo para poder asegurar un mínimo de éxito en la misión.

¿Cuál es la solución que se propone, entonces? La NANOTECNOLOGÍA. Gracias a ella, los científicos se proponen llegar a 2020 con el objetivo de diseñar máquinas de tamaño nanométrico capaces de introducirse en las células, testear su estado de salud y repararlas en caso de necesidad.

Fig. 2. Posibles nanorobots destinados a destruir las células cancerígenas, por medio de la inyección de “fármacos asesinos”.

El vídeo que os propongo a continuación trata sobre este tema y sobre los avances que se están realizando, a día de hoy, para llegar a la fecha límite con el objetivo cumplido. Está claro que, cada vez más, la tecnología va a avanzar más rápido (también es verdad que hace falta inversión para ello, claro) y que es posible que se consigan algunos prototipos. Mi opinión personal, si me lo permitís, es que no se va a llegar tan rápido ahí. Y no es por una cuestión de desconfianza en los científicos, ni mucho menos. Más bien se trata de un poco de sentido común y de pensar que, en 8 años, no vamos a poder curar a todas las personas de todo que, en parte, es lo que se pretende y el siguiente paso a seguir tras el éxito en esta misión. Creo que será posible, de la misma manera que se pudo volar o viajar debajo del mar, como los animales. Pero pienso que aún queda mucho tiempo para crear máquinas con las que poder curarnos totalmente. Ojalá me equivoque y pueda verlo, pero ahora mismo creo que hay que ser un poco escépticos respecto a esto.

No obstante, será interesante ver cómo, en los próximos años, conseguimos desarrollar tecnologías de muy pequeño tamaño capaces de curar enfermedades, bien sea reparando tejidos, o bien administrando fármacos de forma más eficiente que las actuales técnicas. Desde mi punto de vista, es un reto apasionante y del que seguro que surge una nueva era tecnológica y sanitaria.

El enlace al vídeo aquí: http://youtu.be/OUS-gmAvqu0

Son 50 minutos, así que os recomiendo que lo veáis cuando estéis relajados y con ganas de imaginar jejeje ;) Ya me comentaréis qué os parece.

Besos y abrazos!!

martes, 4 de septiembre de 2012

Nanorobots contra el cáncer

Esta vez os escribo con un avance que salió a la luz hace 6 meses de la mano del MIT (Massachussetts Institute of Technology), una de las instituciones más importantes del mundo en temas de ciencia y tecnología aplicadas. En este caso, se trata del diseño de un nanorobot, confeccionado a base de moléculas de ADN, que incorpora la tecnología suficiente como para matar las células cancerígenas o, en su caso, cualquiera que esté en mal estado. La pinta del dispositivo se muestra en la siguiente imagen.


Parece mentira que se pueda usar una molécula básica como el ADN para unirla a otras formando una cápsula en forma de prisma hexagonal y que, además, pueda albergar en su interior otras biomoléculas que pueden captar la célula maligna e inyectarle sustancias que la destruyan. ¡¡Todo en uno!!

En realidad el diseño tiene un fondo sencillo, con independencia del tiempo que requiera para su construcción. En concreto, los creadores han usado el método de Origami para fabricarlo. Básicamente, se tiene una disolución a cierta temperatura constante en la que coexisten moléculas de ADN y otras que pueden aportar estabilidad y consistencia a la red molecular que se va a formar. Por un proceso de autoensamblado (auto-organización) entre moléculas, ellas mismas se entrelazan y forman las dos mitades del prisma hexagonal que tiene el robot final (1) y (2). La forma que tienen de enlazarse es por propia atracción entre ellas, dada la carga negativa del ADN y la positiva o neutra del resto; y por el efecto del calor, que hace que los enlaces puedan producirse con mayor facilidad y estabilidad.Una vez conseguidas las dos mitades, se enlazan entre ellas por uno de sus lados, de manera que se produzca un efecto bisagra en la nanoestructura.

Siguiendo el mismo método u otro que sea similar, se pueden incorporar las moléculas funcionales del robot en su interior. En este caso, si se trata de una célula cancerígena, las moléculas funcionales (rosas y amarillas) serían unos dispensadores de calor extremo, o fármacos e, incluso, fijadores y acomodadores de la célula para estabilizarla en su interior y que no se escape. Todo lo que se nos ocurra, ¡¡pero siempre de tamaño nanométrico!! :D

Y lo más curioso para mí es la forma de actuar del cacharrillo. Resulta que en la parte final de la cápsula hay como dos extensiones a ambos lados (moléculas rojas de la imagen). Se trata de péptidos (cadenas de aminoácidos o del mismo ADN pero más pequeñas), que están enlazados entre sí y con el resto del robot, dando lugar a una estructura bastante consistente y que, además, hace las veces de cierre y combinación secreta de una caja fuerte. Si empleamos este símil, sólo si sabemos la combinación que abre la caja fuerte la podremos abrir. Pues bien, en este caso, el robot está diseñado para abrirse sí y sólo si la secuencia de péptidos que lleva en los cierres se enlaza con una célula en cuya superficie se encuentre la cadena de ADN requerida y no otra (moléculas verdes). Esto da una selectividad máxima a la forma de actuar del robot, ya que distingue perfectamente el tipo de células a tratar, dejando intactas al resto.

Una vez abierta, la célula entra dentro del robot y desencadena la cascada de reacciones químicas, físicas, etc que haga que se destruya la célula maligna.

Por lo que comentan los diseñadores, se han hecho pruebas con células sanas, cancerígenas, malformadas, con otros marcadores diferentes y demás, pero siempre se ha obtenido el funcionamiento selectivo deseado, lo cual es bastante halagüeño, ya que no siempre suelen ocurrir estas cosas en el laboratorio. Anda que no habrán tenido que hacer pruebas anteriormente para sacar todo esto… :S

Está clara la aplicación directa de este dispositivo. Terapia pura y dura, para eliminar células de cáncer o administrar ciertos fármacos a las células que muestren determinados síntomas que se quieran buscar. Obviamente esto está en fase de post-investigación temprana. Hace falta que esto, que parece ser que se ha hecho en laboratorio, sirva para animales y, más adelante, intentar pruebas en humanos. En principio, parece que la tecnología es biocompatible, ya que emplearía el propio ADN del paciente y no tendría por qué generar reacciones inmunológicas, pero hace falta esperar a las pruebas posteriores.

En el siguiente enlace y video os paso cómo los diseñadores han hecho el robotillo y lo que esperan sacar de él, además de la patente propiamente dicha jejeje.


Video completo en: http://vimeo.com/36880067 

Gracias por vuestra atención en un post más!! :D

Besos y abrazos.

lunes, 3 de septiembre de 2012

Trabajo final de máster

     Aún quedan 3 semanas para acabarlo pero aquí está!! Un par de trámites y lo presento!! ;)
     No os lo pongo en grande porque aún hace falta pasar un proceso de verificación y demás pero, básicamente, se titula "Desarrollo de nanobiosensores de fibra óptica basados en la mejora de resonancias de modos de pérdidas".

     A lo largo de este blog ya iré explicando de qué va lo que estoy investigando. Pienso que es una buena aportación a la ciencia porque, básicamente, lo que estoy haciendo es desarrollar sensores que midan si existe una enfermedad en el cuerpo humano o no, sin necesidad de pasar por estrictos protocolos de detección biológica. Si la ampliación de este trabajo, que es lo que viene a ser mi tesis, sale, espero poder patentar algo y solucionarme la vida, nunca mejor dicho, de por vida jajaja.
     Tranquilos, que no me embalo tan rápido. Habrá que hacer muchísimas cosas antes de que esto ocurra, incluyendo las pruebas en otros seres vivos antes que en humanos, pero bueno, por lo menos pienso que iniciaré un posible camino de investigación. De seguir metido en este mundillo, lo veréis!! :P
     Y nada, ahora a dormir, que mañana comienza el curso 2012-2013 y habrá que despertarse pronto para que los niños no me quiten el sitio.
Un saludo!!

domingo, 2 de septiembre de 2012

01-09-12: ¡La Odisea comienza!

      Hola a todo el mundo y bienvenidos a este nuevo blog, titulado “Ingeniando la medicina”.

     El objetivo de este espacio es compartir y comentar avances, vivencias, profecías, nuevas tecnologías y todo lo que vaya surgiendo en el mundo de la ingeniería biomédica. Se trata de un tema que está de moda, últimamente, ya que los últimos avances que se están realizando en este campo son impresionantes y ayudan a la mejora del cuidado de los pacientes, así como a dar una mejor gestión a los hospitales actuales.
     Y es que médicos e ingenieros parecen destinados a mezclar sus profesiones, de manera que se puedan conseguir mejores equipos y aplicaciones, con el fin de conseguir mejores resultados en el diagnóstico y la terapia médicas.
    Permitidme que me presente. Mi alias es tlk_SOS. Actualmente soy ingeniero de telecomunicaciones, aunque ahora mismo estoy acabando un Máster en Ingeniería Biomédica. Estoy interesado en este tema porque he decidido que me gustaría contribuir con mis conocimientos y mi trabajo al desarrollo de tecnologías que mejoren las prestaciones de los actuales equipos médicos. No en vano, estoy estudiando un doctorado para dedicarme a investigar sobre ello, ya que trata de un tema que considero realmente apasionante.
      Si os parece, os doy mi parecer respecto al tema de la ingeniería biomédica. Creo que es necesario que los ingenieros entendamos lo que los médicos y el personal de los hospitales espera de nosotros. Nuestras carreras están dedicadas al servicio del público y debemos responder a la demanda de la sociedad. Y más aún en este tema, donde la vida de una persona está en  juego.

      Afortunadamente, los grandes avances realizados en la última década, de la mano de ingeniería y medicina, han permitido preparar una larga lista de dispositivos médicos que pueden ayudar a salvar vidas, mejorar los tratamientos crónicos o detectar enfermedades antes de que se desarrollen más y empeoren la situación de los pacientes. Tenemos que estar orgullosos de haber conseguido estos logros pero, de acuerdo con lo que comentó  Richard Feynmann en 1959:

"There´s plenty of room at the bottom"
y esto implica que no podemos quedarnos pasivos ante este tema. No podemos, porque LA SALUD es lo primero y estamos hablando de salvar vidas o curar enfermedades. Por tanto, todo lo que se pueda hacer es poco y debe ser mejorado. No soy medico, aunque reconozco que lo dude en su día. Sin embargo, estoy seguro que sentir que has salvado la vida de alguien o que sabes que has contribuido a curar la enfermedad de una persona debe ser muy muy gratificante. Probablemente no vaya a salvar la vida de una persona desde mi posición como ingeniero, pero sí que me gustaría ayudar al personal medico a salvar vidas y contribuir a ese bienestar que les debe de producir el hecho de que una operación salga con éxito o que, en la medida de lo posible, se ha hecho lo indecible para salvarla. Porque tener la confianza de haber usado un buen equipamiento diseñado a tal efecto estoy seguro de que da la garantía de haber hecho las cosas bien.
     Simplemente un par de cuestiones, para finalizar. La primera es que esto es un comienzo y también la primera vez que creo un blog sobre un tema en concreto. Si consideráis que puedo mejorarlo de alguna manera, por favor, comentádmelo vía mail o posteadme y lo trataré de realizar, ok?? Gracias por adelantado!! :D ;).
     No está de más decir que os animo a aquellos que ejerzáis la profesión o trabajéis para ella o que, simplemente, estéis interesados en el tema, a que posteéis o comentéis lo que pongamos en este blog, ya que creo que en la contribución y en los diferentes puntos de vista es donde está la riqueza y la mejora para llegar a acuerdos de futuro sobre el devenir de esta profesión.
     A modo de calentamiento, me gustaría recomendaros un par de videos sobre lo que se espera que sea el futuro de la ingeniería biomédica. Entre otras disciplinas, parece ser que la respuesta está en conseguir introducir nanotecnología biocompatible en el cuerpo para poder atacar los problemas desde el interior del organismo y a nivel molecular, que es, realmente, donde ocurren. Los enlaces son los siguientes:

http://youtu.be/aNBSYpgOjzU


http://youtu.be/RBjWwlnq3cA

     Nada más por el momento, que no es poco… :S ;) Gracias por vuestra atención a este primer post y espero que el blog en sí sea de vuestro interés!! :D