jueves, 11 de mayo de 2017

Las diez historias astrobiológicas - CAPÍTULO I (Tercera parte)

CAPÍTULO  I



Tercera parte




El dogma central de la Biología


El dogma central de la biología (Imagen 1), con algunas excepciones, muestra que la información en el DNA se copia a RNA y éste contiene las instrucciones para la fabricación de las proteínas, los obreros celulares. Sin embargo, si pensamos, llegamos a una paradoja, y es que para copiar el DNA se requieren proteínas, pero la información de esas proteínas está en el DNA, entonces, ¿qué fue primero, el “huevo” o la “gallina”?



Imagen 1. Dogma central de la Biología

Bien, aunque hay varios modelos, los podemos clasificar en dos tipos: el modelo hereditario y el modelo metabólico (Imagen 2). El modelo hereditario se basa en el hecho de que algunos RNAs tienen la capacidad de realizar funciones propias de las proteínas; en el llamado “mundo del RNA”, la vida evolucionó a partir de RNA y combinaría las funciones, tanto del DNA como de las proteínas en la actualidad. El otro modelo, que personalmente es el que más me gusta, es “el mundo metabólico”, que indica que durante la evolución prebiótica, se generaron cadenas de reacciones catalizadas entre moléculas orgánicas y minerales que fueron aislados por una membrana del exterior. En este modelo, el propio entramado metabólico actúa como almacén de la información y como agente constructor, por lo que no se requiere ninguna molécula que guarde la información. Para entender esta idea pensemos en lo siguiente: usted va con una lista de la compra al supermercado y esa lista contiene la información de los alimentos a comprar; pero si usted sale con la compra del supermercado y tira la lista, la información usted no la pierde realmente, puesto que en los productos que ha comprado está la misma información que la que tenía en la lista.


Imagen 2. Modelo esquemático de los posibles primeros pasos de la evolución prebiótica en el camino a la vida. Fuente: desconocida. 

Posteriormente, la evolución del RNA y el DNA podría haber sido la consecuencia de la actividad vital de esos primeros entes vivos, ya que tener repartida las diferentes funciones, favorecería una mayor variación y adaptación. Quizás surgieron como almacenadores de energía, en un primer momento, o debido a infecciones víricas, quién sabe; lo que sí sabemos es que los nucleótidos juegan un papel fundamental como almacenadores (DNA) y transmisores de la información (RNA). Este papel se encuentra en la bioenergética celular (los nucleótidos trifosfato, fundamentalmente el ATP) y en la construcción de las proteínas (ya que la actividad de los ribosomas, que es dónde se construyen las proteínas marcadas por la lectura del RNA mensajero, reside en las cadenas de RNA que forman su estructura), elementos claves de la vida celular, por lo que todo esto no puede ser casual.

En la Tierra se dan las condiciones de temperatura, presión, etc. adecuadas para permitir la existencia del agua en sus tres estados; Es lo bastante grande como para mantener aún activo su interior geológico, impulsando los procesos que alimentan a géiseres y volcanes, además de mantener en su núcleo un campo magnético que nos protege de la fuerza brutal del Sol. La Tierra es la que en sí misma ha cobrado vida.



Escrito por José Jordán Soria

miércoles, 3 de mayo de 2017

El comienzo de la Era de la terapia fágica - La era de los enzibióticos (2)

Estamos de nuevo de vuelta con Sara Arroyo Moreno, tras su paso con la entrada de El comienzo de la Era de la terapia fágica - Freno a la Era post-antibióticos (1). Ahora viene con los enzibióticos. Pasen y lean!

La era de los enzibióticos


En esta línea de conseguir menos resistencias, lo más nuevo que se ha estado desarrollando ha sido emplear solamente las enzimas líticas de los bacteriófagos, en lugar del bacteriófago completo. Estas enzimas son proteínas que tienen estos virus que les permiten romper la pared celular de las bacterias y así salir de las mismas (una vez se han multiplicado), rompiéndolas. Se ha visto que estas enzimas se pueden aplicar directamente produciendo gran eficacia de lisis. Al aplicar solamente las proteínas purificadas se pueden evitar las resistencias que se producirían por parte de la bacteria para evitar la infección por fagos (modificación de receptores, inducción de infecciones abortivas...). Estas enzimas atacan a la molécula más conservada de la pared celular bacteriana, la colina. De tal forma que la producción de resistencias es prácticamente inverosímil, porque una mutación en esta molécula para conseguir resistir el efecto de estas proteínas no podría ser viable, por ser una molécula tan esencial. El problema de los antibióticos comunes es que no atacan a puntos tan esenciales para la bacteria, por lo que pueden modificarlos sin afectarse su viabilidad, lo cual genera gran cantidad de resistencias, las cuales son agravadas con el uso masificado.

Para entender las resistencias bacterianas tenemos que pensar un poco en términos de biología evolutiva. Los organismos en sus ciclos de replicación pueden producir errores, los cuales pueden producir mutaciones, es decir, cambios en sus genomas, que les aporten nuevas funciones que, a veces, pueden ser beneficiosas. Estos cambios se producen de forma totalmente aleatoria y en la mayoría de las ocasiones son perjudiciales para el organismo. Sin embargo, ante determinadas condiciones, como en el caso de las bacterias ante la presencia de antibióticos, si la diana a la que afecta un antibiótico es modificada y la bacteria sigue siendo viable (es decir, no es un cambio esencial), una bacteria resistente a ese antibiótico será la que prolifere (las bacterias sensibles morirán), actuando así la selección natural. Por ello, en el caso de emplear enzimas líticas, al tener una diana tan conservada, la mutación en la misma prácticamente no generaría ninguna bacteria viable, por ello este campo tiene gran potencial.

El uso de enzimas líticas de bacteriófagos como fármacos se denomina “enzibióticos”. Estas enzimas tienen que enfrentarse al reto de las bacterias Gram negativas, las cuales tienen una pared celular más externa adicional, lo cual puede suponer un impedimento para poder lisar las bacterias, sin embargo, mediante modificaciones físicas, químicas y biológicas de las enzimas líticas se ha conseguido que éstas puedan atravesar la membrana más externa y así poder lisar las bacterias. En este aspecto están trabajando varios grupos de investigación entre los que destacan el de Vicent Fischetii de la Universidad de Rockefeller o en el ámbito nacional, el grupo de investigación de Pedro García en el Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC).

Varias empresas norteamericanas, entre las que destacan IntralityxContraFectya están trabajando en la comercialización de productos terapéuticos basados en bacteriófagos y en sus enzimas líticas. En EEUU también hay algunos centros que ofrecen terapia fágica personalizada para tratar algunas enfermedades bacterianas crónicas, como es el caso del Instituto Eliava, en Georgia.

Imagen 1. Resultado del tratamiento de una herida con un cóctel de bacteriófagos.


La unión hace la fuerza


Otra posible vía que puede tener el uso de bacteriófagos no es ya que actúen como un sustituto a los antibióticos, si no que actúen de forma conjunta a los mismos. De esta forma, al actuar de forma combinada, un antibiótico de amplio espectro convencional junto con una preparación de bacteriófagos se ha visto que se pueden eliminar muchas más bacterias que poniendo ambos tratamientos por separado, y también bastantes más que si se suman los efectos de los dos tratamientos por separado, es decir, esta combinación da lugar a una sinergia en el tratamiento anti-bacteriano, por lo que se podrían eliminar muchas más bacterias. También se ha visto que al combinar un antibiótico con un bacteriófago las bacterias desarrollan mucha menos resistencia a los antibióticos. Sin embargo, estos estudios aun solo se han llevado a cabo in vitro (en placas de cultivo en el laboratorio, en condiciones controladas), por lo que, aunque esta combinación parece muy prometedora, debemos ser prudentes aún.


Otras terapias fágicas



Los bacteriófagos pueden tener, además, un enorme potencial en otras aplicaciones terapéuticas. Pueden actuar como transportadores de moléculas terapéuticas; mediante ingeniería genética se pueden llevar a cabo modificaciones en estos virus para cambiar su afinidad, pudiendo hacer que, en lugar de matar bacterias, puedan matar células cancerosas. También pueden tener usos en vacunas, empleando fagos modificados que activen una respuesta inmune, permitiendo así que la vacuna sea más efectiva porque se favorecería la formación de anticuerpos protectores.

Escrito por Sara Arroyo Moreno, Grado en Biotecnología por la Universidad Politécnica de Madrid

Esperemos que os haya gustado. 

Y si queréis profundizar aún más sobre el tema. Nuestra compañera Sara Arroyo nos deja todos estos enlaces y artículos científicos: 


  • Apice, L.D., Costa, V., Sartorius, R., Trovato, M., Aprile, M., Berardinis, P. De, 2015. Stimulation of Innate and Adaptive Immunity by Using Filamentous Bacteriophage fd Targeted to DEC-205 2015. doi:10.1155/2015/585078
  • Bikard, D., Euler, C.W., Jiang, W., Nussenzweig, P.M., Goldberg, G.W., Duportet, X., Fischetti, V.A., Marraffini, L.A., 2014. Exploiting CRISPR-Cas nucleases to produce sequence-specific antimicrobials. Nat. Biotechnol. 1–6. doi:10.1038/nbt.3043
  • Bull, J.J., Gill, J.J., 2014. The habits of highly effective phages: Population dynamics as a framework for identifying therapeutic phages. Front. Microbiol. 5. doi:10.3389/fmicb.2014.00618. 
  • Citorik, R.J., Mimee, M., Lu, T.K., 2014. Sequence-specific antimicrobial susing efficiently delivered RNA-guided nucleases. Nat. Biotechnol. 1–7. doi:10.1038/nbt.3011
  • Cleary, J.M., Ray, D.S., 1980. Replication of theplasmid pBR322 under the control of a cloned replication origin from the single-stranded DNA phage M13. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 77, 4638–4642. doi:10.1073/pnas.77.8.4638
  • Dennehy, J.J., Abedon, S.T., Turner, P.E., 2007. Host density impacts relative fitness of bacteriophage Φ6 genotypes in structured habitats. Evolution (N. Y). 61, 2516–2527. doi:10.1111/j.1558-5646.2007.00205.x
  • Deporter, S.M., Mcnaughton, B.R., 2014. Engineered M13 Bacteriophage Nanocarriers for Intracellular Delivery of ExogenousProteins to Human ProstateCancerCells.
  • Díez-Martínez, R., De Paz, H., Bustamante, N., García, E., Menéndez, M., García, P., 2013. Improving the lethal effect of Cpl-7, a pneumococcal phage lysozyme with broad bactericidal activity, byinvertingthe net charge of itscellwall-binding module. Antimicrob. AgentsChemother. 57, 5355–5365. doi:10.1128/AAC.01372-13
  • Gerstmans, H., Rodriguez-Rubio, L., Lavigne, R., Briers, Y., 2016. From endolysins to Artilysin(R)s: novel enzyme-based approaches to killdrug-resistant bacteria. Biochem. Soc. Trans. 44, 123–128. doi:10.1042/BST20150192
  • Messing, J., 2016. Phage M13 for the treatment of Alzheimer and Parkinson disease. Gene 583, 85–89. doi:10.1016/j.gene.2016.02.005
  • Smith, G.P., 1985. Filamentous fusion phage: novel expression vectors that display cloned antigen son the virion surface. Science 228, 1315–1317. doi:10.1126/science.4001944
  • Torres-Barceló, C., Arias-Sánchez, F.I., Vasse, M., Ramsayer, J., Kaltz, O., Hochberg, M.E., 2014. A window of opportunity to control the bacterial pathogen Pseudomonas aeruginosa Combining antibiotics and phages. PLoSOne 9. doi:10.1371/journal.pone.0106628
  • Winter, G., Griffiths, A.D., Hawkins, R.E., Hoogenboom, H.R., 1994. Making antibodies by phage display technology. Annu. Rev. Immunol. 12, 433–55. doi:10.1146/annurev.iy.12.040194.002245

¡NOTICIA! Colaboradora en MasScience


Mis queridos lectores, 

Hace unas semanas fui invitada a formar parte del blog MasScience como colaboradora. Acepté y hoy comparto la noticia de que oficialmente formo parte de un gran equipo como es MasScience. MasScience consiste en una plataforma dónde  investigadores, estudiantes y profesionales buscan divulgar la ciencia; cuentan con el apoyo y respaldo de diversas Asociaciones e Instituciones a nivel Nacional e Internacional. En mi primera entrada "Los virus y su incesante capacidad de cambioos invito a conocernos un poquito más y a leer mi actual y futuras entradas pero, también la del resto de colaboradores que, junto conmigo intentamos impulsar la ciencia de la manera más familiar y sencilla posible.  




jueves, 27 de abril de 2017

Las diez historias astrobiológicas - CAPÍTULO I (Segunda parte)

CAPÍTULO  I


Segunda parte




Reconstruyendo el origen de la vida

Básicamente la hipótesis de Opariny Haldane indicaban que, en la Tierra primitiva, la atmósfera era fuertemente reductora, rica en metano, amoniaco e hidrógeno. En esa época, la luz solar, altamente energética (ya que no existía la capa de ozono), y la energía de las descargas eléctricas propiciarían la recombinación de esas moléculas, formándose compuestos orgánicos que se irían acumulando en los mares y océanos de la primitiva Tierra hasta que surgió un conjunto que podía alimentarse de las otras moléculas del entorno, dando comienzo a la transición hacia la evolución biológica.

Lo interesante de la hipótesis es que es la primera en la cual aparece el concepto de evolución química para expresar esa serie de cambios que, de manera natural, condujeron de las moléculas orgánicas simples hasta formar estructuras autónomas, es decir, que se daría en una serie de gradaciones, y no “de golpe” los primeros entes vivos; otro punto de vista interesante es que las condiciones ambientales que impone la hipótesis no son sólo aplicables a la Tierra, sino podrían ser aplicables a otros mundos con composición similar. Los gases y las fuentes energéticas que se requieren son comunes en otros rincones del universo, por lo que debemos pensar que no hubo ninguna condición especial que hiciera a la Tierra única para albergar vida.
La hipótesis de Oparin y Haldane sería puesta a prueba en los años 50 por Stanley Miller, estudiante en la Universidad de Chicago.

En 1828, Friedrich Wöhlerya demostró que era posible sintetizar urea a partir de compuestos inorgánicos, pero los experimentos de Miller, tutelado por Harold Urey (premio nobel) en 1953 fueron los primeros en demostrar que la síntesis de productos orgánicos en condiciones reductoras (como las que posiblemente reinaban en la Tierra primitiva) era posible. En un matraz colocó metano, amoniaco, hidrógeno y agua que puso a hervir; En el "circuito atmosférico primitivo" se generaron descargas eléctricas, simulando los rayos; los compuestos que se formaron se depositaron en el fondo del matraz, donde se recogían las muestras de las moléculas formadas (Imagen 1).


Imagen 1: El experimento de Miller y Urey.

El análisis reveló la presencia de compuestos orgánicos diversos, fundamentalmente aminoácidos, los bloques constitutivos de la vida terrestre. Algunos absolutamente familiares para los biólogos como, la Glicina, la Alanina o el Ácido aspártico. También se pueden obtener otros tipos de moléculas orgánicas variando las condiciones experimentales; por ejemplo, el bioquímico catalán Joan Oró demostró que cinco moléculas de HCN (ácido cianhídrico) podía generar adenina, una de las cuatro “letras” presentes en los ácidos nucleicos.

En el experimento original de Miller, la única preocupación fue la obtención de compuestos orgánicos, pero, para avanzar en la complejidad de estos estudios se requieren recipientes adecuados, dónde interaccionen las moléculas, que reflejen más fielmente las condiciones naturales.

En la reconstrucción del fenómeno del origen de la vida, también nos puede ayudar, el estudiar la biología terrestre mediante los estudios filogenéticos de moléculas altamente conservadas en los seres vivos. La vida terrestre desciende toda ella de un único antepasado común universal (conocido como LUCA) y aunque, la vida terrestre ha cambiado mucho desde sus inicios, la maquinaria biológica es algo así como una ciudad, todas las evolutivas tienen que funcionar acopladas a la historia previa de los organismos. Desde una posición externa, podríamos pensar en que sería mejor rediseñar todo el entramado celular para mejorar al organismo en vez de “ir poniendo parches”, sin embargo, los seres vivos tienen una historia evolutiva que les condiciona, puesto que el conjunto ha de funcionar y aunque “mejoremos” algún componente, no podemos partir de cero cada vez. Toda esa contingencia histórica ha definido que toda la vida terrestre que conocemos utilice, por ejemplo, a los ácidos nucleicos como transmisor de la información hereditaria, que se posea un metabolismo central comunes o que haya una bioenergética común. 

Escrito por José Jordán Soria

lunes, 24 de abril de 2017

El comienzo de la Era de la terapia fágica - Freno a la Era post-antibióticos (1)

Posible alternativa a los antibióticos


¡Hola a todos! Hoy tengo el placer de presentaros a una colaboradora llamada Sara Arroyo Moreno, graduada en Biotecnología por la Universidad Politécnica de Madrid y actualmente cursando el Máster en Virología de la Universidad Complutense de Madrid. Actualmente se encuentra trabajando con biología evolutiva de bacteriófagos y con una plaza para desarrollar su tesis doctoral sobre terapia fágica en Irlanda. Viene a hablarnos sobre terapia fágica y lo hará en dos entradas consecutivas. Esperemos que os guste. 
Podéis leer un poco más sobre Antibióticos, antibióticos y más antibióticos (y con ello las RESISTENCIAS). 


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La denominada Terapia Fágica puede ser una alternativa bastante prometedora a los antibióticos, pudiendo aportar importantes ventajas y beneficios. Para entender qué es realmente este tipo de terapia y por qué es tan importante, veamos primero una breve introducción histórica.


Un poco de historia 

s.XIX - La prehistoria de la terapia fágica
Todo comienza con el naturalista inglés Ernest Hanbury Hankin fue en 1892 a la India para trabajar como químico forense, centrándose fundamentalmente en los brotes de cólera. Durante su trabajo observó como animales y personas que se bañaban en el agua de unos ríos tenían los efectos del cólera minimizados. En ese momento él creyó que se trataba de algún agente químico lo que reducía el crecimiento de la bacteria Vibrio colerae


s.XX - El descubrimiento de los bacteriófagos y su acción antibacteriana. 
Más adelante, se determinó que este efecto antibacteriano era debido a la presencia de unos virus específicos para bacterias, denominados bacteriófagos, que significa literalmente “comedores de bacterias”. Estos bacteriófagos tienen la capacidad de romper y, por tanto , de matar bacterias. Estos fueron descubiertos de forma independiente por dos bacteriólogos diferentes, que además trabajaban en distintas partes del mundo: Frederick William Twort (inglés) y Felix D’Herelle (franco-canadiense). 

s.XX - La Era antibiótica en el s.XX. Al descubrirse estos virus que afectan sólo a bacterias y que, además, son específicos para las bacterias a las que infectan (un bacteriófago no puede infectar a todo tipo de bacterias), empezaron a emplearse como terapia antibacteriana, naciendo así la terapia fágica. Era muy frecuente el uso de mezclas de bacteriófagos para desinfectar heridas durante la primera guerra mundial, sin embargo, en la década de 1940, con el descubrimiento de los antibióticos la terapia basada en bacteriófagos, quedó totalmente aparcada en el mundo occidental. Sólo unos pocos laboratorios en Europa del Este mantuvieron la investigación sobre terapia fágica, comenzándose así la denominada Era antibiótica.


Antibióticos en la actualidad y posición de los bacteriófagos

Durante las últimas décadas el uso generalizado e inadecuado de antibióticos ha producido que se generen cada vez más resistencias a los mismos, lo cual está generando una situación de alarma para la salud pública. En 2014 la OMS publicó su primer informe acerca de las resistencias a antibióticos. «En ausencia de medidas urgentes y coordinadas por parte de muchos interesados directos, el mundo está abocado a una era postantibiótica en la que infecciones comunes y lesiones menores que han sido tratables durante decenios volverán a ser potencialmente mortales», dijo el Dr. Keiji Fukuda, Subdirector General de la OMS para Seguridad Sanitaria.

El 27 de febrero de este mismo año 2017, la OMS ha publicado una lista de las bacterias que requieren urgentemente la búsqueda de nuevos antibióticos debido a sus resistencias, y en esta lista se encuentran bacterias que están en las 12 familias que son más peligrosas para la salud humana. Sirva como ejemplo, la muerte el pasado año en Estados Unidos de una mujer que presentaba una infección por una bacteria que se había hecho resistente a todos los antibióticos conocidos.

Por tanto, en vista a las últimas noticias que se tienen, hay que proporcionar lo antes posible una solución a este enorme problema. Y es muy dudoso que esta solución venga de manos del descubrimiento de nuevos antibióticos de origen microbiano. Se necesita una alternativa, y se necesita ya. Esto está haciendo que la atención vuelva a recaer en utilizar bacteriófagos.


Si empleamos bacteriófagos como agentes terapéuticos, ¿qué ventajas creéis que pueden aportar respecto a los antibióticos?

Para empezar, los bacteriófagos, son entes biológicos que se pueden amplificar, es decir, rompen y matan bacterias como mecanismo replicativo, por lo que,a priori, serían necesarias muchas menos dosis que las que requeriría un antibiótico. Otro aspecto importante es que son específicos para una bacteria en concreto, por lo que no afectarían a nuestra flora bacteriana como hacen los antibióticos de amplio espectro. De esta forma, los bacteriófagos solo atacan de forma específica a la bacteria que nos está produciendo infección, no teniendo efectos secundarios propios de antibióticos como es, por ejemplo, la diarrea.

Los bacteriófagos, de forma natural, ya están presentes en nuestro microbioma de forma muy abundante. Tienen un papel muy importante a la hora de regular nuestras poblaciones bacterianas comensales, para que siempre haya un equilibrio. El hecho de que nuestro organismo ya tenga de por sí un gran contacto con estas entidades biológicas (hay mucha controversia sí los virus son o no seres vivos, cosa en la que yo no voy a entrar en este artículo) hace que sean muy poco inmunogénicos, es decir, el hecho de introducirlos externamente para combatir infecciones nunca va a suponer que se produzca una respuesta inmune exagerada que sea perjudicial para nosotros. Además, tienen tanta afinidad de unión por la bacteria a la que van a infectar que ni siquiera un anticuerpo neutralizante podría separarlo de ella.

A la hora de llevar a cabo un diseño racional de una terapia basada en virus “comedores de bacterias”, tenemos que saber, por tanto, a qué bacteria en concreto nos estamos enfrentando. Lo mejor en la mayor parte de las ocasiones es emplear un cóctel de bacteriófagos (siempre de tipo lítico, es decir, que siempre se repliquen y salgan de la bacteria, que nunca integren su genoma en el de la misma), para conseguir una mayor efectividad. 


¿Resistencias a bacteriófagos?

Las resistencias a bacteriófagos por parte de bacterias pueden aparecer por diversos mecanismos, tales como que la bacteria modifique su proteína de superficie que permite al bacteriófago reconocerla o mecanismos que pueden provocar la degradación del genoma viral una vez que éste ha sido insertado. Empleando diferentes bacteriófagos para una misma bacteria se reducen las probabilidades de resistencia (porque sería muy raro que la bacteria desarrollara resistencia frente a todos los bacteriófagos diferentes que se le apliquen). De todas formas, la resistencia que puedan desarrollar las bacterias a estos virus es bastante inferior a la que ya desarrollan de por sí a antibióticos, como se ha visto en algunos estudios.

Con ganas esperamos que os quedéis viendo la segunda parte dónde hablaremos de los enzibióticos. 


Escrito por Sara Arroyo Moreno, Grado en Biotecnología por la Universidad Politécnica de Madrid.

jueves, 20 de abril de 2017

Las diez historias astrobiológicas - CAPÍTULO I (Primera parte)

CAPÍTULO  I


Primera parte



Reconstruyendo el origen de la vida


La existencia de la vida en este universo es algo que, si pudiéramos valorarlo desde una perspectiva externa creo que llegaríamos a la conclusión de que debería ser algo valioso, quizás difícil de encontrar pero, lo que lo haría especial, sin duda, sería su gran diversidad. La palabra diversidad es algo que caracteriza profundamente a la vida que conocemos. Pienso que en otros lugares del universo habrá formas de vida tan diferentes y otras tan similares a la que conocemos en el planeta Tierra que nos harán redefinir nuestras ideas de lo que es algo vivo, y creo que también deben de existir formas de vida que posean un cierto grado de consciencia e inteligencia, aunque en este caso será algo muy exótico de encontrar, mucho más que la vida misma. 

Ahora bien, ¿cómo puede aparecer el fenómeno vivo? Por desgracia sólo tenemos un único ejemplo de vida: la que hay en la Tierra. El aire de la atmósfera primitiva, el agua y las rocas, junto con aportes de compuestos orgánicos de meteoritos y cometas serían las únicas materias básicas de las que se disponía en la Tierra, así que al menos podemos llegar a la conclusión de que, fue la química y la geología las responsables de la aparición de la biología en la Tierra.

Aristóteles, entre sus variadas explicaciones racionales del mundo, sostuvo la idea de la generación espontánea; básicamente sugería que la vida podría aparecer a partir de materia inanimada espontáneamente; algunos como Jan Baptiste Van Helmont, considerado pionero en el campo de la bioquímica, llegó a crear una “receta” para la fabricación de ratones en 21 días… No obstante, en el siglo XVII la generación espontánea comenzó a ser fuertemente cuestionada y contrastada con la experimentación.

Francesco Redi, médico italiano, diseñó los primeros experimentos para demostrar la falsedad de la generación espontánea, en las que demostró que las moscas no se forman por la putrefacción de los alimentos, sino que las moscas adultas ponen los huevos en los alimentos en descomposición, donde eclosionan. Lazzaro Spallanzani también realizó diferentes experiencias que desechaban la generación espontánea, pero la solución final a la disputa entre partidarios y detractores llegó con los famosos experimentos de Louis Pasteur en los que sin duda demostraba que “todo ser vivo proviene de otro ser vivo anterior a él”.

El diseño experimental que siguió Pasteur fue sencillo pero ingenioso (Imagen 1): la clave del experimento está en la forma de la abertura del matraz, pues todo microorganismo quedaba atrapado en el codo del matraz, manteniendo el líquido estéril pero, en contacto con el aire no estéril (algo que los partidarios de la generación espontánea consideraban fundamental), y para confirmar que el aire contenía ya los microorganismos que descomponen el alimento, verificó que con los microorganismos depositados en el codo del matraz éste se volvía turbio al cabo de poco tiempo, ya que se descomponía el caldo, sin embargo, a pesar de que los experimentos de Pasteur refutaron la teoría de la generación espontánea, ¿cómo explicar la aparición de vida cuando no había antes seres vivos?

Imagen 1. El experimento de Pasteur explicado paso a paso. Fuente: Escuelapedia

Ya Charles Darwin, bien conocido por los biólogos por su obra “El origen de las especies” dejó entrever una cierta idea de cómo se podría haber formado un ser vivo de lo inerte, aunque no lo hizo público, tal y como expresa en una carta privada con el botánico J. D. Hooker: “Se dice a menudo que hoy en día están todas las condiciones para la producción de un ser vivo, y que pudieron haber estado siempre presentes. Pero si pudiéramos concebir que, en algún charco cálido estando presentes con toda suerte sales fosfóricas y de amonio, luz, calor, electricidad, etc. si un compuesto se formara por medios químicos listo para sufrir cambios aún más complejos, a día de hoy este tipo de materia sería instantáneamente devorado o absorbido, lo que no hubiera sido el caso antes de que los seres vivos aparecieran”.

La cuestión del origen de la vida se quedó en el plano de las cuestiones filosóficas hasta los años veinte del pasado siglo en el que, de forma independiente, el inglés John Burdon SandersonHaldane y el ruso Alexander Ivánovich Oparin propusieron un marco teórico en el que se pudiera sustentar la aparición de los primeros entes vivientes, pero eso lo dejaremos para el próximo texto...

Escrito por José Jordán Soria

miércoles, 12 de abril de 2017

Comienza el torneo en el Ring: Anticuerpos Vs Aptámeros

Los nuevos “anticuerpos químicos” de gran utilidad para el diagnóstico y la terapia clínica.

Hoy nos visita Beatriz Torres, Graduada en Biología por la Universidad de Alcalá. En los últimos años ha enfocado su carrera profesional en el área de la biología molecular y actualmente se encuentra trabajando en el desarrollo de aptámeros en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) en el grupo de Carlos Briones. Aquí nos deja las huellas de su paso por el blog. 


¿Qué son los aptámeros?

La palabra aptámero viene del latín aptus que significa encajar y del griego mero que significa partícula. Son ácidos nucleicos (ADN ó ARN) de cadena sencilla, generalmente de 20 a 90 nucleótidos de longitud, que son seleccionados in vitro. Tienen la peculiaridad de adoptar una estructura tridimensional bien definida en disolución que les permite unirse con alta afinidad y especificidad a una molécula diana. Existe una gran variedad de moléculas a las que se pueden unir, entre las que destacan: moléculas inorgánicas, antibióticos, péptidos, proteínas, ácidos nucleicos, virus e incluso células y tejidos (Figura 1).

Figura 1. Un Aptámero (derecha) unido específicamente a la Trombina (izquierda)


¿Qué aplicaciones pueden tener?

Los aptámeros tienen muchas aplicaciones en el área de la biomedicina y la biotecnología. Pudiendo ser utilizados como biosensores en la inspección alimentaria, detección de contaminantes ambientales, vehículización de fármacos, herramientas para separación o purificación entre otras, sin embargo, las funciones más importantes y principales en el mundo de la medicina son:

  • Diagnóstico clínico: Son útiles para la detección, mediante sistemas de biosensores, de una diana de gran interés en la salud: infecciones por virus o bacterias, presencia de células cancerígenas en muestras clínicas, nivel de droga en sangre, etc.

  • Terapia: Los aptámeros también presentan propiedades terapéuticas, ya que pueden intervenir en alguna función biológica de sus dianas, por ejemplo inhibiendo actividades enzimáticas o bloqueando distintos sitios de unión

Figura 2. Diagrama esquemático sobre el proceso de unión del aptámero a su diana


Ventajas frente a los anticuerpos

Para situaros un poco definiremos los anticuerpos como proteínas variables producidas por los linfocitos B por el sistema inmunitario en respuesta a una infección con el objetivo de identificar y neutralizar las sustancias dañinas y extrañas al cuerpo, llamadas antígenos. Los anticuerpos reconocen a un antígeno específico y es por esta razón por la que, por ejemplo, la inmunidad frente al virus del sarampión, no brinda protección contra el virus de la gripe, y viceversa. 

Frente a estas proteínas se encuentran los aptámeros cuyas propiedades que poseen para el reconocimiento de dianas son similares a las de los anticuerpos, no obstante, los aptámeros presentan una serie de ventajas de las que carecen los anticuerpos: 

  • Se pueden sintetizar químicamente in vitro, por lo tanto es innecesario el uso de animales de experimentación.
  • Se pueden unir a dianas no inmunogénicas.
  • Son de menor tamaño, permitiéndoles unirse a zonas inaccesibles de la diana.
  • Su desnaturalización es reversible. 
  • Se pueden modificar químicamente con facilidad.
  • Son estables a temperatura ambiente. 
  • Son fácilmente eliminados por el organismo a través de los riñones, como consecuencia de su bajo peso molecular, lo que hace que, a su vez, su toxicidad sea baja. 


Como conclusión, estas numerosas ventajas les confieren a los aptámeros la capacidad de complementar el empleo de los anticuerpos en la investigación biomédica. Además, no hay duda de que los aptámeros presentan un futuro prometedor para el diagnóstico de numerosas enfermedades en etapas tempranas, así como, también usándose como posibles tratamientos. 


Por último, cabe destacar que existe ya un aptámero en el mercado farmacéutico aprobado por la FDA (Food and Drug Administration). Este es el primer fármaco basado en un aptámero para el tratamiento de la degeneración macular asociada a la edad y es conocido como Macugen (Pegaptanib), comercializado en España por Pfizer


Lecturas recomendadas:




  Escrito por Beatriz Torres, Grado en Biología 
Universidad de Alcalá de Henares, en Madrid