Sonicando

Buenas, hoy os voy a colgar el primer vídeo de ciencia grabado por mí mismo, la calidad no es todo lo buena que podría, pero como aperitivo os puede servir…

El vídeo está grabando un cultivo de protozoos de Leishmania major, después de ser descongelados. Para que os quede más claro lo que váis a ver, os dejo un esquemita del ciclo del bicho en cuestión:

Como véis hay dos formas, los Promastigotes (flagelados) y los amastigotes (no flagelados). Los primeros van a reproducirse en el mosquito vector, y los segundos en el hospedador mamífero.

En el vídeo coexisten las dos formas, pero el medio de cultivo MIMETIZA el ambiente en el interior de mosquito, y están a 27 grados,por lo que el parásito se va diferenciando a promastigote y se divide activamente.

Grabé el vídeo el día 3 (tardan 7 en diferenciarse correctamente), ya que es el día en el que mejor se ve la división entre promastigotes. Si os fijáis están bien gordotes, y se ven muchos “dobles” que son dos bichos que están luchando para separase y terminar la división.

La verdad es que al convertir el vídeo, subirlo al youtube etc.. ha perdido bastante calidad. Pero bueno, ahora tenemos más medios en el centro para éstas cosas, así que ya traeré vídeos con mejor calidad ¡¡¡

Sacado de http://www.thescientificcartoonist.com

Mucho antes de que la respuesta inmune adaptativa ganara complejidad, especificidad y memoria, una respuesta innata primitiva combatía los microbios de una forma rápida, inespecífica y redundante. Con 2,6 billones de años a sus espaldas (día arriba, día abajo) su funcionamiento sigue en riguroso vigor, pero sus nuevos y prometedores usos están de rabiosa actualidad.

Y es que en biología echar un vistazo atrás no está necesariamente reñido con avanzar. La naturaleza nos ha enseñado una y mil veces que sabe lo que se hace y muchas veces es inevitable rendirse a admirar cómo solventó la papeleta en el pasado, para conseguir desarrollar herramientas para el futuro.

No hay más que fijarse en los seres vivos que carecen de sistema inmune adaptativo, como los insectos. ¿cómo puede una mosca defenderse de bacterias, hongos y virus? La respuesta está en unos pequeños péptidos que forman parte de su respuesta innata y que acechan en las barreras del organismo, preparadas para eliminar toda forma de vida que intente penetrar.

Estos péptidos se conocen como péptidos antibióticos o péptidos antimicrobianos y son proteínas cortas (de 12 a 50 aminoácidos generalmente) ricas en residuos hidrofóbicos que pueden llegar a representar el 50% de la mini-proteína. Adquieren distintos plegamientos, pero normalmente son alfa-hélices anfipáticas o láminas beta, con formación de puentes disulfuro.

El primero en describirlas en detalle fue Hirsch, quien las purificó de gránulos fagocíticos presentes en células de nuestro sistema inmune. Estos péptidos se unían con gran afinidad a membranas de patógenos y formaban grandes poros, matando a los microorganismos.

En una época en la que vemos cómo proliferan organismos resistentes a múltiples de los antibióticos existentes, éste era un campo demasiado atractivo para no llamar la atención de la comunidad científica.

Pronto se expandió y Hans Boman, Michael Zasloff y Robert Lehrer aislaron independientemente estos péptidos en insectos, anfibios y mamíferos. Se bautizaron con nombres distintos en cada caso y así tenemos cecropinas en insectos, magaininas en anfibios y defensinas en mamíferos.

Hoy más de 800 se han descrito o predicho a partir de los organismos con genomas conocidos, y como no podían faltar, también están presentes en plantas.

Ahora contamos con un gran arsenal, algunos que son muy efectivos contra bacterias gram positivas, otros frente a gram negativas, hongos, virus, y por supuesto muchos que están por estudiar.

Gracias a estos descubrimientos actualmente por ingeniería genética se modifican para ganar en espectro de acción. Por ejemplo, si tenemos un péptido que funciona muy bien contra gram-, y otro que sabemos que lo hace en gram+ los fusionamos, formando un único péptido algo más grande, pero con mayor espectro de acción sin perder eficacia.

El único problema es no poderlos sintetizar en bacterias (lógico, puesto que las mata) y la síntesis de péptidos no es especialmente barata. Aún así puesto que han demostrado tener capacidad para matar microorganismos multirresistentes a fármacos, es un campo que está en plena ebullición y no me extrañaría en absoluto ver pronto alguno en las farmacias.

Es la nueva generación de antibióticos…

Os cuelgo un vídeo realmente bueno y bien documentado de 3 de las bacterias patógenas más famosas; Legionella, Listeria y Mycobacterim Tuberculosis.

Listeria es una bacteria (bacilo) gram positiva, que produce raramente enfermedad en humanos, pero que tiene una estrategia para evadir el sistema inmune muy curiosa.

Casi todos los patógenos intracelulares entran en una célula se dividen activamente y salen a infectar más. El problema es que el sistema inmune está ahí fuera, esperando o buscando signos de que la célula está infectada para matarla con sus huéspedes dentro.

Listeria no se arriesga a salir al medio extracelular para infectar a otras células, ¿cómo lo hace entonces? Pues bien, agarraos que viene lo curioso. Muchos sabréis que la actina, un componente de un tipo de fibras del citoesqueleto (esqueleto celular) se polimeriza y despolimeriza, cambiando así la forma de las células (permitiéndolas lanzar pseudópodos para fagocitar entre otras cosas).

Pues Listeria deshace las fibras, y cuando tiene bastante cantidad de actina alrededor, la polimeriza en su “trasero” pa salir disparada como un cohete, atravesando así la célula infectada para atravesar como una bala la membrana de la célula contigua y seguir dividiéndose…

Aquí os cuelgo un vídeo de estas bichas infectando una célula en cultivo, fijaos que salen como cohetes, pero como no hay otra célula al lado dan media vuelta y siguen buscando, una pasada de vídeo del laboratorio de Thierot ( University of Stanford, CA. USA)

Como estoy en una situación similar, decojonaito que me he quedao leyendo este comic de PHD comics:

Hoy justo se repite un día de los de pegarme la vida en el laboratorio, y justo me han colgado en el comentario de un post de un día parecido este comic, que por lo menos ha hecho que me descojone solo en el laboratorio…

Gracias por el chiste Biocomplex

Cuando Osamu Shimomura trabajaba en el laboratorio del sótano de su casa en Princeton, no era consciente de la relevancia que adquirirían sus estudios. Corría el año 1960 y la motivación que lo sacó de Japón era el estudio de la bioluminiscencia de una medusa, Aequorea victoria. Tras capturar unos cuantos ejemplares en Friday Harbor (Washington), y homogeneizar los pequeños compartimentos fluorescentes de la medusa, comenzó a desvelar los secretos de la fluorescencia. Observó que cuando se producía luminiscencia se liberaba calcio. Este calcio se unía a una proteína que denominó Aequorin, produciéndose luz azul. Pero la luz azul era rápidamente absorbida por otra proteína, que emitía en verde, a la que (haciendo uso de su gran imaginación para los nombres) llamo proteína verde fluorescente (Green Fluorescent Protein)

Shimomura dió el primer paso, pero fue Douglas Prasher en 1987 quien vió el gran uso que se podía sacar de esta proteína y encendió la chispa de la revolución que nos ocupa. Las proteínas no se pueden ver al microscopio, y por lo tanto saber de su localización era imposible, pero ¿que ocurriría si nuestra proteína fluoreciera?, si le añadiéramos la pequeña GFP a nuestra proteína iría con una pequeña linterna, mostrándonos que lugar ocupa en cada momento. Ahora el reto era generar nuestra proteína problema fusionada a la GFP. Para ello habría que incluir su secuencia, justo antes del codon de STOP de la anterior proteína, y rezar para que saliera un TODO, que la “cola” que le añadíamos no interfiriera, y que por supuesto fluoreciera tras irradiarla con luz azul…y aunque era complicado el reto salió adelante.

En 1992 en el National Cancer Institute Prasher consiguió clonar la GFP en bacterias, y quería introducirla como marcador para células tumorales, pero su financiación era limitada (así es la ciencia amigos) y tuvo que ceder el relevo a Marty Chalfie, de la universidad de Columbia. Marty, con las manos de Ghia Euschirken y la GFP de Prasher, consiguió introducir el gen en E.Coli y sacar la siguiente foto en un Science de 1994:

En la foto se ve una placa de cultivo, donde las bacterias de la derecha tienen el gen de la GFP.

Pensaréis que la historia sigue con nuevas y más aplicaciones de la GFP, y estaréis en lo cierto. Pero nos faltan compañeras de viaje. Sergey A.Lukyanov dedicó gran parte de su investigación a encontrar otras proteínas similares, y las encontró, como a Aquarea, en el mar. En los corales (que no fluorecen) estaban escondidas la DsRed (adivinad el color) y Katuska ( por las manitas que la descubrieron de Ekatrina Merzlyak) que emite en el rojo lejano. Así llegamos al año 2007.

Ya sólo nos queda presentar a Roger Tsien, científico al que debemos el estudio de distintas mutaciones de la GFP, que nos han dado una inmensa variedad de emisiones en distintas longitudes de onda, si necesitáis verlas, observad:

Es difícil de imaginar la cantidad de descubrimientos que se le deben a esta tecnología. Ahora podemos ver proteínas, podemos seguirlas en los distintos órganos, o ver cómo se regula su expresión. También se han puesto a punto sofisticados métodos de transmisión de energía entre fluoróforos, de forma que podamos estudiar si dos proteínas se unen directamente o no. También podemos insertarla en el genoma de virus para seguirlos, o diferenciar mutantes a los que acompañamos la mutación o el gen nuevo de la GFP.

Actualmente con la luciferasa son los marcadores por excelencia, y cuesta pensar muchos experimentos, sin contar con ellos…

Os dejo con un bonito cuadro, pintado con bacterias que expresan distintos tipos de GFP y un ejercicio, encuentra al ratón transgénico…

Nota: Las fotos se han sacado del website oficial de la GFP (http://www.conncoll.edu) , wikipedia y de búsquedas en google images.

Como dentro de nada voy a colgar un artículo sobre la nueva generación de vacunas (ya no sé si es la tercera generación o la cuarta) y para muchos habrán demasiadas cosas nuevas, os cuelgo este vídeo para que os vayáis ilustrando…

Básicamente muestra que las bacterias tienen un DNA circular, que normalmente lo usan para guardar genes de resistencias a antibióticos y pasárselos entre ellas (entre otras cosas). Esos circulitos de DNA o plásmidos los utilizamos para muchísimas cosas, y por lo tanto las ventajas de su utilización son también muy variadas.

Como conocemos unas proteínas que cortan el DNA por sitios específicos (se llaman enzimas de restricción y dianas de restricción el sitio donde cortan) podemos sacar un gen del genoma cortándolo por los extremos. Otras proteínas (llamadas ligasas) son capaces de pegarlo de nuevo, donde haya un corte donde empalmar. Por lo que podemos “cortar y pegar” genes en los plásmidos (sé que suena un poco a jugar a ser dios, pero bueno…)

Después podemos meter los plásmidos de nuevo en las bacterias y crecerán y crecerán dejando a las bacterias descendientes una copia del plásmido. Así generamos millones de bacterias con un plásmido con un nuevo gen. Como podemos aislar estos plásmidos de un cultivo podemos tener tubitos con millones de copias del gen, en pocas horas (las bacterias crecen a un ritmo altísimo) Sino mirad:

No entrando en mucho detalle, de esta forma podemos, además de conseguir muchas copias de un gen, hacer que éste se exprese en el interior de la bacteria, produciendo proteínas. Luego esas proteínas las podemos seleccionar y utilizar. Un ejemplo es la insulina que se inyectan los diabéticos. Pues bien, el gen de la insulina se mete en un plásmido, que se mete en bacterias, y se las deja crecer. Luego se rompen y se selecciona únicamente la insulina, purificándola para estar lista para su uso por diabéticos.

Offtopic: Muchas de las cosas que anuncian con “con proteínas de soja” o de “baba de caracol” o de vete tu a saber que, lo más seguro es que las hayan identificado, sepan cual es su gen, y lo hayan cortado y pegado en un plásmido, para luego poner a trabajar a bacterias, que salen mucho más baratas que plantaciones de soja…

No voy a entrar en más detalles, simplemente quería escribir algo para los que no lleven muy bien el inglés del video…

La última parte del vídeo es algo alarmista, realmente lo que se está realizando en su mayoría es lo contrario, en vez de usar esta tecnología como un arma, se usa como terapia, ya lo veremos en el artículo…