Los siRNA contra el Ébola

El Ébola, la enfermedad infecciosa más violenta y letal de todas y reina de las fiebres hemorrágicas (como el dengue), es una grave amenaza a la salud pública, porque no tiene cura y la tasa de mortalidad es superior al 80%, y también la paz mundial, ya que está clasificada como de grado A en las armas bioterroristas. Esta terrible enfermedad fue descrita por primera vez en 1976 en una misión al río Ébola en Zaire (actualmente, República del Congo). Los pacientes infectados con este virus tienen una muerte sumamente dolorosa ya que los órganos literalmente se te derriten. La transmisión de este virus es sólo por contacto directo con la sangre de un infectado, y a pesar de ser sumamente infecciosa, en su estado de incubación, no lo es. No se han reportado casos de contagio por vía aérea como en los virus de la gripe y también es altamente letal en otros primates.

El viernes, Geisbert et al. publicó en la revista The Lancet una prometedora cura para esta terrible enfermedad y nuevas estrategias para el tratamiento de otras enfermedades virales. ¿Qué fue lo que hicieron?. Simplemente usaron pequeños ARN de interferencia (siRNA) los cuales son pequeñas secuencias de ARN de unos 21 a 23 nucleótidos de largo que se unen a secuencias complementarias en el ARN mensajero, bloqueando su expresión a proteína mediante la formación de un complejo proteíco (RISC) donde la proteína DICER es la responsable del corte y posterior degradación del ARNm.

Geisbert diseñó una combinación de siRNA para atacar el ARNm de las siguientes proteínas virales: la proteína L de la ARN polimerasa del virus del Ébola y las proteína virales 24 y 35; luego la puso dentro de una cápsula formada por partículas lipídicas (SNALPs) para que pudieran ser administradas a los infectados y puedan ser asimiladas por las células para liberar su contenido dentro de ellas y empiecen a realizar su función de silenciar la expresión de la ARN polimerasa del virus y otras proteínas importantes en la diseminación del virus y el desarrollo de la fiebre hemorrágica.

Se hicieron los experimentos en 7 macacos. Al primer grupo de 3 individuos se les dio una dosis de 2mg/kg vía intravenosa después de 30 minutos y a los 1, 3 y 5 días de haber sido infectados con el virus del Ébola y al segundo grupo de 4 individuos se les dio la misma dosis pero a los 30 minutos y a los 1, 2, 3 ,4, 5, 6 días de haber sido infectados. Los resultados fueron muy alentadores, 6 macacos soportaron el tratamiento y quedaron protegidos contra el virus del Ébola, solo un macaco —perteneciente al primer grupo— no sobrevivió. A pesar de la mayor dosis en el segundo grupo, no hubo efectos secundarios perjudiciales en los macacos, las enzimas hepáticas que se cree son perjudicadas durante la infección toleraron bien el tratamiento.

Estos resultados son muy alentadores y muestran las potencialidades del uso de los siRNA para el tratamiento de una gran variedad de virus que son de preocupación para la salud pública (gripes, dengue, hepatitis, VIH, Herpes, etc.); además, nos dan una nueva forma de administrar los agentes terapéuticos vía bolsas lipídicas que pueden difundir fácilmente por la membrana celular. Ahora vendrán los primeros ensayos clínicos en pacientes humanos infectados con el Ébola.

Referencia:

Geisbert, T, & et al. (2010). Postexposure protection of non-human primates against a lethal Ebola virus challenge with RNA interference: a proof-of-concept study The Lancet, 375 (9729), 1896-1905 : 10.1016/S0140-6736(10)60357-1

Entendiendo la producción de carotenoides en áfidos

Los carotenoides cumplen una serie de roles ecológicos y metabólicos en los organismos. Los genes que codifican las enzimas necesarias para su biosíntesis se encuentran ampliamente distribuidas en las Bacterias, Arqueas, Hongos y Plantas. Los animales requieren de carotenoides porque cumplen importantes funciones: son antioxidantes, moduladores del sistema inmune y precursores de pigmentos visuales. Sin embargo, no se conoce ningún animal que tenga la capacidad de producirlo por sí mismo así que lo obtienen directamente de sus alimentos.

Entomólogos habían observado un extraño patrón de color en una especie de áfidos, Acyrthosiphon pisum. Habían individuos que eran de color rojo y otros de color verde. Los áfidos rojos eran preferentemente comidos por las mariquitas mientras que las verdes eran usados por una avispa para depositar sus huevos. Pero, ¿por qué eran de diferentes colores?. Se ve claramente que el color tiene una importancia ecológica, en la relación depredador-presa y parásito-huésped. Los áfidos verdes tienen α-, β- y γ-carotenos (compuestos amarillos y naranjas) mientras que los áfidos rojos tienen licopenos y torulenos (compuestos rojos) además de los α-, β-. y γ-carotenos.

Pero si los animales carecen de enzimas necesarias para la biosíntesis de los carotenos, ¿de donde salen?. Una primera explicación fue que los áfidos obtenían los carotenos de las plantas que comen —tal como lo hacen todos animales— sin embargo al estudiar la composición y concentración de carotenos de sus alimentos descartaron esta hipótesis. Sus alimentos no les daban la enorme cantidad de carotenos necesarios para teñir su cuerpo. Una segunda explicación fue que sus bacterias endosimbiontes que viven dentro de sus organismos son los que sintetizan los carotenos y los liberan al cuerpo del áfido. Así que estudiaron el genoma de su endosimbionte estricta (Buchnera aphidicola) y de sus dos endosimibiontes facultativas (Hamiltonella defensa y Regiella insecticola) y en ninguno de ellos se encontraron genes relacionados con la biosíntesis de los carotenos, entonces ¿de donde salen?.

También identificaron otra especie de áfidos, Myzus persicae, que tenía el mismo patrón de colores de A. pisum. Al hacer cruces entre rojos y verdes observaron que los áfidos hijos expresaban el color en una distribución mendeliana. Así que concluyeron que son los mismos áfidos los que sintetizan sus propios carotenoides. Si es cierta esta hipótesis, en su genoma deben haber genes relacionados con la biosíntesis de carotenos. Al hacer un estudio del genoma del áfido encontraron siete genes que estaban relacionados con la producción de carotenos (cuatro codificaban para carotenoide desaturasas y tres carotenoides ciclasa y sintasa fusionados). Pero, ¿de donde venían estos genes?

Para determinar de donde venían estos genes hicieron un estudio filogenético de las secuencias y encontraron una alta similaridad con los genes de ciertos hongos. Aunque ciertas plantas y bacterias también presentaban cierta homología con los genes del áfido, sólo en los hongos se encontró a los caroteniodes ciclasa y sintasa fusionados. Tanto M. persicae como A. pisum tienen los mismos genes para la biosíntesis de carotenoides, esto quiere decir que la transferencia horizontal de genes entre el hongo y el áfido se dio en el último ancestro común de estas dos especies. Los genes fueron transferidos —por mecanismos aún desconocidos— del hongo al áfido. No se sabe si el hongo que le transfirió sus genes fue un parásito o un simbionte.

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Cuando se hizo el estudio genético, los áfidos verdes no tenían una región de 30kb. Esta región contiene a los genes responsables del color rojo de los otros áfidos. Sin embargo, hay un tercer color, producto de un mutante natural del áfido rojo, el cual tiene sólo un nucleótido diferente. Este cambio de nucleótido provoca que uno de los aminoácidos del sitio activo de una de las desaturasas sea reemplazado por otro, inactivando a la enzima y volviendo al áfido amarillo.

Esta transferencia horizontal de genes ha contribuido enormemente a las relaciones interespecíficas entre el áfido y sus parásitos y depredadores. Posiblemente la transferencia se dio hace unos 30 a 80 millones de años atrás, momento en que se cree vivió el ancestro común de M. persicae y A. pisum. Este descubrimiento abre el camino a un nuevo enfoque de la dinámica de los procesos evolutivos. Posiblemente, la transferencia horizontal de genes es un proceso más común de lo que se cree y tal vez sea uno de los principales motores de la evolución.

Referencia:

Moran, N., & Jarvik, T. (2010). Lateral Transfer of Genes from Fungi Underlies Carotenoid Production in Aphids Science, 328 (5978), 624-627 DOI: 10.1126/science.1187113

Diferencia entre Laboratorista y Ecologista

El desastre del Golfo de México confirma los riesgos de las plataformas petrolíferas en el mar

Las recientes catástrofes en plataformas petrolíferas y los escapes de petróleo, incluyendo el desastre del Deepwater Horizon en el Golfo de México, muestran la necesidad mundial de cambiar hacia un modelo energético más limpio y más seguro, según ha señalado hoy la organización WWF.

WWF insiste en que si se quiere extraer petróleo y gas en aguas cada vez más profundas y lugares más inaccesibles habría que tener en cuenta los riesgos que conlleva entrar en territorios donde existe una mayor probabilidad de accidentes con consecuencias ambientales mucho más graves.

“En el Golfo de México, las infraestructuras petroleras son las más desarrolladas del Planeta, con acceso a los métodos tecnológicamente más avanzados para responder al vertido. Esto ofrece el mejor escenario posible para hacer frente a un desastre de esta magnitud”, apunta William Eichbaum, portavoz de WWF EEUU. Y continúa: “Sin embargo, a pesar de todo, la crisis empeorará y nos enfrentaremos a la peor catástrofe de petróleo ocurrida hasta el momento”.

Se estima que entre 400 y 600 especies están amenazadas por el fuel que se escapa de la plataforma y que está llegando a la costa de Louisiana. En estos momentos, la zona se encuentra en una de las épocas más críticas para que sucedan este tipo de catástrofes debido a la migración de aves. Además, el área es vital como punto de invernada y de descanso para casi las tres cuartas partes de las aves acuáticas. A esto se suma que es el periodo más importante de nidificación, con los primeros pollos volando hacia las marismas.

Asimismo, es una región crítica para la freza del atún rojo que está regresando a la zona para su temporada de reproducción. Las consecuencias del vertido son imprevisibles para esta especie en peligro. Igualmente, están bajo amenaza las principales industrias de marisco de EEUU, que supone aproximadamente la mitad de la gamba desembarcada en EEUU y el 40% de sus ostras, ahora también reproduciéndose.

“La devastación ecológica y económica que se extiende por el Golfo de México debería hacernos reflexionar sobre la exploración de petróleo en alta mar y sobre su producción que, de hecho, es profundamente arriesgada. Los gobiernos deberían sopesar dos veces su decisión de desarrollar estas actividades en aguas cada vez, si cabe, más peligrosas”, subraya el Director General de WWF Internacional, James Leape.

Las compañías petroleras están subestimando los riesgos asociados a su actividad, especialmente en las zonas más profundas de nuestros océanos y en las zonas de mayor sensibilidad ambiental. WWF ha destacado cómo las evaluaciones de impacto ambiental y los planes de contingencia para la explotación petrolera del inhóspito mar de Chukchi, en Alaska, desestiman los riesgos de vertido como “insignificantes” y rehúsan analizar potenciales riesgos o planes de respuesta.

El petróleo es muy tóxico para el medio ambiente marino y costero, y sus impactos en la fauna silvestre pueden persistir durante décadas. Todavía puede encontrarse petróleo y verse los daños infligidos por el peor vertido en los océanos de EEUU, el desastre del Exxon Valdez que tuvo lugar en 1989. Se calcula que el Deep Horizon está perdiendo 5.000 barriles de petróleo al día, lo que sobrepasará la cantidad del Exxon Valdez esta semana.

A finales de 2009, WWF participó en la evaluación de los riesgos e impactos ambientales del vertido que causó la exploración de Montara en el mar de Timor, un brazo del océano Índico.

Aunque supuso una décima parte del actual desastre del Golfo de México (se estimaron unos 400 barriles al día, frente a los actuales 5.000) y de que tuvo lugar en aguas menos profundas (90 metros, frente a 1.500), se necesitaron cuatro intentos y 73 días para taponarlo.

El vertido se extendió por el mar y los arrecifes a lo largo de 90.000 km2 y afectó a las aguas indonesias, así como al Triángulo de Coral, un área prioritaria para WWF.

Igual que el Golfo de México, la zona afectada por el accidente de Montara daba cobijo a ballenas, delfines, área de reproducción de atún, tortugas y aves marinas.

“El precio real que pagará la fauna no se sabrá nunca”, afirma la Directora de Conservación de WWF Australia, Gilly Llewelyn, quién viajó al mar de Timor para evaluar la información oficial y la suministrada por parte de la compañía durante el vertido. Y prosigue: “Simplemente no se hizo el suficiente esfuerzo para calcular el impacto total del vertido. Pero creemos que había miles, sino decenas de miles, de criaturas marinas, como aves, ballenas y delfines, afectadas que habrían estado en contacto con el petróleo”.

La Dra. Llewellyn, una científica marina también familiarizada con el Golfo de México, apuntó que la riqueza biológica de la costa de Louisiana es fruto de una complejidad de ecosistemas que mezclan islas con fondos arenosos formando barreras y marismas fangosas.

”Se puede limpiar la arena, pero no se puede limpiar el limo”, concluye. “Si el petróleo llega a las zonas más fangosas, los efectos podrían ser desastrosos y muy duraderos”.

¿Por qué los infectados con SIDA son más susceptibles a la Salmonella?

El SIDA es una de las enfermedades más devastadoras de la humanidad y una grave amenaza a la salud pública por el incremento, casi incontrolable, del número de infectados. Lamentablemente, sólo las personas con poder adquisitivo pueden llevar bien esta enfermedad gracias a los medicamentos costosos que usan para controlarla. Por esta razón, es la población de los países más pobres los que sufren más por esta enfermedad y las tasas de mortalidad son elevadas. Sin embargo, uno no muere de SIDA, la enfermedad te deteriora el sistema inmunológico quitándote la capacidad de responder ante cualquier infección, así que las muertes más comunes son por cuadros de neumonías agudas y enfermedades entéricas, una de ellas causada por la Salmonella.

La Salmonella es el enteropatógeno causante de la tifoidea; sin embargo, existe un tipo de Salmonella no-tifoideal (NTS). En personas sanas, la NTS es responsable de la gastroenteritis autolimitante, pero en personas con el sistema inmunológico comprometido —como los infectados con VIH— causa un severo cuadro de bacteremia, siendo el patógeno oportunista más común asociado al SIDA. En países con una disponibilidad limitada de antirretrovirales, el NTS es una causa importante de mortalidad en los pacientes con VIH.

Lo más lógico pensar es que en los pacientes con VIH la respuesta inmune a una infección con NTS es defectuosa. Sin embargo, investigadores británicos liderados por el Dr. MacLennan, encontraron una alta concentración de anticuerpos contra NTS en el suero de estos pacientes. ¿Cómo? ¿No debería ser al contrario?. Si un paciente con VIH no es tratado, el virus se diseminará por todo el cuerpo causando una viremia y una progresiva reducción de los linfocitos T cooperadores (CD4+), lo que causa la inmunodeficiencia. Pero, paradójicamente, se encontró que los infectados con VIH tenían una respuesta inmune excesiva. Esto se debe a que en los individuos con VIH los linfocitos B tienen una excesiva respuesta policlonal (producen diferentes tipos de anticuerpos ante diferentes antígenos); sin embargo, es probable que esta también sea defectuosa. Entonces, si hay más anticuerpos, ¿por qué no controlan la infección?

Lo que MacLennan et al. descubrieron fue que los anticuerpos que producidos por los infectados con VIH reconocían los lipopolisacáridos (LPS) de la membrana externa de los NTS; en cambio, los anticuerpos de las personas sanas reconocían las proteínas de la membrana externa, específicamente las porinas, matando al microorganismo (Figura). Además, encontraron que los anticuerpos que se unían a los LPS protegían a los NTS del efecto bactericida de los anticuerpos que se unen a las porinas, ya que al poner suero sano en el suero infectado la infección continuaba. Al unirse estos anticuerpos al LPS evitan que los anticuerpos bactericidas lleguen a las porinas y maten a la NTS.

Sin embargo, este efecto sólo fue observado en pacientes con el VIH avanzado y estos anticuerpos LPS no tenían relación con el incremento de los anticuerpos totales en el sangre (hipergammaglobulemia). Una explicación puede ser que en estos pacientes hay una disrupción de la mucosa intestinal, permitiendo el paso de los LPS al torrente sanguíneo, induciendo a los linfocitos B a producir anticuerpos para LPS, pero tampoco se encontró relación entre los niveles de LPS y anti-LPS en sangre. Aún así, este hallazgo abre el camino para el desarrollo de nuevas vacunas, enfocadas hacia las proteínas de la membrana externa.

Referencia:

Moir, S., & Fauci, A. (2010). Salmonella Susceptibility Science, 328 (5977), 439-440 DOI: 10.1126/science.1189088