lunes, 18 de julio de 2011

¿Por qué el virus de la "gripe española" fue tan devastador?

Nuevos estudios demuestran que el virus de la gripe de 1918 es letal en primates porque provoca una respuesta inmune exagerada. Estos avances permitirán diseñar nuevas estrategias terapéuticas frente a posibles epidemias causadas por estos virus.
 
El virus que causó la pandemia (epidemia a nivel mundial) de gripe de 1918, la mal llamada "gripe española", vuelve a ser noticia. En las primeras décadas del siglo pasado, este virus infectó casi un tercio de la población mundial y mató a más de 40 millones de personas, más que las dos Guerras Mundiales juntas. Sin embargo, la razón de la naturaleza tan devastadora de este tipo de gripe nunca ha sido totalmente entendida.

Hace poco más de un año se publicó en las revistas Nature y Science la secuencia genética completa del virus de la gripe de 1918, y se demostró que este virus venía de un virus aviar (que infecta aves) que se había adaptado al hombre. En estos trabajos también se describía la reconstrucción de este virus en el laboratorio y la demostración de su efecto letal sobre ratones de experimentación. Ahora, acaba de publicarse en la revista Nature un trabajo en el que se demuestra por primera vez el efecto que este virus de la gripe de 1918 reconstruido en el laboratorio tiene sobre primates.

Los virus que causan la gripe "normal" inducen en los animales una respuesta inmune pasajera, suficiente para controlar la multiplicación del virus; por eso la gripe dura sólo unos días y no provoca la muerte del animal infectado. Sin embargo, los resultados de este nuevo estudio demuestran que el virus de la epidemia de 1918 reconstruido en el laboratorio es capaz de causar una
respuesta inmune anormalmente elevada (una reacción autoinmune masiva) que, en vez de controlar al virus, permite su replicación y diseminación de forma mucho más agresiva. Así, los monos infectados con esta cepa de 1918 mostraban ya los primeros síntomas a las 24 horas después de la exposición al virus, y rápidamente se destruían sus tejidos pulmonares.

Estos estudios nos permiten entender mejor cómo actúa el virus de la gripe. Conocer el origen, la transmisión y la virulencia de este virus y cómo interaccionan con el sistema inmune del huésped es fundamental para prevenir futuras epidemias. El virus de la gripe se transmite entre humanos y animales domésticos, y cuando distintas cepas del virus infectan una misma célula, pueden producirse mezclas o reordenamientos de los genomas virales que generen nuevas cepas más virulentas y con un mayor potencial epidémico, capaces de producir pandemias. Un ejemplo reciente ha sido la aparición del virus de la
gripe aviar H5N1 (la "gripe del pollo") y su transferencia al ser humano.

Todas estas investigaciones no están exentas de cierta polémica. Algunos científicos han cuestionado la decisión de reconstruir en el laboratorio una de las cepas virales más peligrosas de la historia: el virus de la gripe de 1918, que había desaparecido hace ya mucho tiempo. Su reconstrucción aumenta el riesgo de un posible "escape" del laboratorio y puede animar a otros investigadores a trabajar de manera similar con otros patógenos de alto riesgo. Un debate que no es nuevo y que motiva a la responsabilidad y sentido común de investigador.

Anticuerpos del pasado: la sangre de personas que sobrevivieron a la gripe de 1918 contiene anticuerpos que ayudarán a prevenir futuras epidemias.

En 1918, una epidemia de gripe asoló el planeta, produciendo más de 50 millones de muertes. Hace tres años se descifró la secuencia del genoma del virus responsable y se reconstruyó en el laboratorio para investigar las causas de su gran agresividad. Se supo entonces que el virus procedía de un virus que causa gripe en aves, que se había convertido en altamente peligroso para los humanos debido a algunas mutaciones. Teniendo en cuenta los recientes temores suscitados por el virus de la gripe aviar, es evidente la importancia de contar con una vacuna que pueda prevenir una nueva epidemia de gripe en humanos.

Ahora, la posibilidad de obtener esta vacuna está más cerca, gracias a un trabajo de científicos estadounidenses publicado en la revista
Nature. Los investigadores han recogido sangre de 32 supervivientes a la epidemia de 1918, que habían perdido algún familiar por la gripe y que tienen en la actualidad más de 90 años. Utilizando técnicas clásicas de inmunología, han podido aislar anticuerpos que neutralizan el virus de 1918: tras infectar ratones de laboratorio, todos los ratones tratados con estos nuevos anticuerpos lograron sobrevivir a la infección, mientras que todos los ratones no tratados murieron a causa de la gripe.

Este hallazgo es de gran importancia, ya que los anticuerpos encontrados en los supervivientes a la epidemia
de 1918 también son activos frente a otras cepas del virus de la gripe. Además, este trabajo demuestra que los anticuerpos todavía están activos varias décadas después de haberse originado. Dada su alta actividad, parece que estos anticuerpos están neutralizando un parte importante del virus de la gripe, tan importante que no puede mutar. Por tanto, esa región del virus es un candidato ideal para diseñar vacunas que sean activas frente a las cepas más agresivas de este virus, incluso frente a una nueva hipotética variante procedente de un virus aviar que amenazase con infectar poblaciones humanas.

Extra-resistencia: aparecen nuevos tratamientos frente a cepas del bacilo de la tuberculosis que son resistentes a los antibióticos convencionales.

Se calcula que hay en el planeta unos 2.000 millones de personas infectadas por el bacilo causante de la tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis). Uno de los mayores obstáculos para controlar esta enfermedad es la resistencia de Mycobacterium a los tratamientos antimicrobianos clásicos, entre los que se incluyen los de uso común como la isoniazida y la rifampicina. Los mecanismos por los que se generan nuevas cepas de Mycobacterium resistentes a múltiples antibióticos (multi-drug resistant, MDR) siguen siendo un enigma.

El problema, lejos de resolverse, se ha ido agravando con la aparición de algunas cepas especialmente resistentes a los antimicrobianos (extensively drug-resistant, XDR), que causan una alta mortalidad y que hacen inútiles los tratamientos más novedosos. Se calcula que más de un 7% de los casos de tuberculosis en el mundo están relacionados con este tipo de cepas XDR. Por ello, el control y tratamiento de este importante patógeno sigue siendo portada en muchas revistas de investigación. Dos artículos recientes permiten avanzar en nuestro conocimiento de este problema.

Investigadores rusos y norteamericanos describen en la revista Lancet el tratamiento de un grupo de pacientes infectados con bacterias XDR en la región de Tomsk (Rusia). Los autores sugieren que la aparición de estas cepas puede ser debida a la utilización de tratamientos antimicrobianos previos, y demuestran que un tratamiento agresivo con cinco antibióticos puede disminuir las altas tasas de mortalidad y evitar la transmisión de estas peligrosas cepas XDR de Mycobacterium tuberculosis.

Por otra parte, la revista PNAS publica un trabajo en que los autores sugieren que una de las vías que utiliza la bacteria para evadir los tratamientos antibióticos es la de entrar en un estado de “letargo” en el que no se divide. Basándose en este hecho, los investigadores demuestran que una nueva molécula es capaz de matar a las bacterias en ese estado de letargo, sin afectar a otras células.

Estos descubrimientos ayudan a comprender mejor los mecanismos de aparición de estas peligrosas cepas de Mycobacterium, y abren la puerta a tratamientos más eficaces que puedan evitar muchas muertes por esta enfermedad en todo el mundo.

Troyanos microscópicos: virus que usan la estrategia del caballo de Troya para entrar en las células.

Un reciente trabajo publicado en Science demuestra que el virus vaccinia, miembro de una familia de virus que incluye al de la viruela humana, es capaz de “camuflarse” y confundir a la célula huésped para que engulla al virus utilizando el mecanismo de endocitosis (el proceso por el que las células internalizan sustancias desde el exterior).

Cuando una célula está dañada o comienza su proceso de muerte programada (
apoptosis), se producen una serie de cambios, como por ejemplo la redistribución de unos lípidos especiales de la membrana celular. Estos lípidos, habitualmente presentes en la cara interna de la membrana, pasan a colocarse en el exterior, lo cual favorece que los restos celulares sean fagocitados y destruidos por células "limpiadoras" especializadas. 

Según los autores de este trabajo, el virus vaccinia es capaz de
“camuflarse” empleando estos mismos procesos para favorecer su entrada en las células. Por una parte, la envoltura que rodea al virus está enriquecida en estos lípidos, lo que puede disparar su internalización. Además, cuando el virus se fija a la superficie celular envía algún tipo de señal para estimular la formación de  burbujas en la membrana de la célula huésped, y esto crea invaginaciones y vesículas que acaban por introducir el virus en el interior de la célula. Usando inhibidores de la formación de burbujas y otros agentes que bloquean estos lípidos especiales, los investigadores han sido capaces de inhibir la entrada del virus.

Estos resultados muestran que el virus vaccinia se aprovecha de un sistema natural, del cual la célula no puede desprenderse, para entrar en su interior como si de un auténtico
caballo de Troya se tratara. Para el virus, emplear esta estrategia supone varias ventajas. En primer lugar, permite la internalización de partículas virales grandes, que no podrían entrar por otros mecanismos (estos virus son los más complejos y grandes que se conocen). Además, esto permite que el virus pueda infectar muchos tipos de células diferentes, puesto que este mecanismo es muy común. Finalmente, el camuflaje permite al virus evitar su detección por el sistema inmune.

Este descubrimiento muestra una vez más cómo algunos patógenos son capaces de utilizar la maquinaria endocítica de la célula en su propio provecho para entrar en su interior. Además, abre nuevas vías para desarrollar estrategias dirigidas a evitar la entrada de estos virus en las células, lo cual podría tener gran repercusión en muchas enfermedades humanas.

Aliados en nuestro interior: la diversidad de nuestros microorganismos intestinales disminuye con el sobrepeso

Nuestro cuerpo está repleto de microorganismos, cuyo conjunto se denomina microbiota. Se calcula que el número de microorganismos que forman la microbiota de un individuo sano es diez veces superior al número de células que tiene esa persona. En el intestino humano, por ejemplo, existe una gran cantidad de diversas bacterias, la microbiota intestinal, que tiene una importante función metabólica, como la habilidad de obtener energía a partir de algunos polisacáridos de la dieta. Un estudio publicado en la revista Nature ha caracterizado la microbiota de 154 individuos con distintos niveles de obesidad (parejas de gemelos adultos y sus respectivas madres), leyendo la secuencia de algunos genes de las bacterias que crecían en sus intestinos.

Los resultados muestran que la comunidad bacteriana (los diferentes tipos de microorganismos que forman la microbiota) es muy similar entre individuos de la misma familia, pero diferente entre individuos no relacionados. Además,
no se encontró un único microorganismo con alta frecuencia en las 154 muestras analizadas. Sin embargo, sí que se pudieron observar cambios en la frecuencia de determinados grupos de bacterias de la microbiota intestinal, y se vio que esas variaciones están asociadas con el peso de cada individuo: los sujetos obesos presentaron una menor diversidad bacteriana en su intestino que las personas con peso normal.

Este trabajo supone un primer paso para el conocimiento de las interacciones entre nuestro cuerpo y ese conjunto enorme de microorganismos beneficiosos que proliferan en nuestro interior.

Virus VIH: la arquitectura del genoma también es importante . La forma en que se pliega el genoma de este virus determina algunas de sus funciones

El genoma de muchos virus, como el VIH causante del SIDA, está constituido por ARN. El ARN es una molécula de una sola cadena, al contrario que el ADN (que consta de dos cadenas en la famosa doble hélice). Un grupo de investigadores de la Universidad de Carolina del Norte acaba de publicar en la revista Nature la arquitectura y estructura secundaria del genoma completo del virus VIH-1, es decir, la forma en que se pliega la molécula de ARN viral. Hasta ahora se conocía la secuencia de nucleótidos completa del virus (la estructura primaria) y parte de su estructura tridimensional. Gracias a una nueva tecnología, estos científicos han descubierto la organización espacial (la "estructura secundaria") del genoma completo de este virus. Esto es importante porque el genoma funciona a dos niveles: el código presente en la secuencia del genoma determina la secuencia de aminoácidos de las proteínas, pero además existe una relación entre determinadas estructuras secundarias del ARN (bucles, lazos) y los procesos de síntesis de proteínas.

Los investigadores han encontrado numerosas estructuras con funciones reguladoras concretas que son importantes para la biología del VIH. Por ejemplo, determinadas estructuras influyen en la síntesis de proteínas virales y facilitan el adecuado plegamiento de las mismas. Estos resultados demuestran que la estructura del genoma del VIH es esencial para el correcto procesamiento del virus.

Este hallazgo permitirá comprender mejor las estrategias que utiliza el VIH-1 para replicarse e infectar los linfocitos humanos, y abre nuevas posibilidades terapéuticas. La mayoría de los fármacos antirretrovirales actúan inhibiendo la actuación de proteínas esenciales, pero ninguno se dirige hacia la estructuradel genoma del virus. Ahora contamos con una nueva vía para desarrollar fármacos contra el VIH.

Análisis del virus de la gripe A: según un estudio, el virus H1N1 de la gripe A es más patógeno en animales, pero sensible a los antivirales

El pasado año la Organización Mundial de la Salud declaró que la infección causada por una nueva cepa del virus de la gripe A había alcanzado proporciones de pandemia (epidemia a nivel mundial). Los primeros análisis demostraron que se trataba de un virus de tipo H1N1 (hemaglutinina de tipo 1 y neuramidasa de tipo 1), cuyo genoma estaba relacionado con otros virus de la gripe de origen porcino. Hasta ahora, las infecciones humanas con virus de la gripe de tipo H1N1 de origen porcino habían sido en su mayoría infecciones leves. Sin embargo, esta cepa parece causar un mayor número de hospitalizaciones.

Con objeto de conocer mejor el riesgo potencial de la nueva cepa, un grupo de investigadores japoneses publican en la revista Nature la caracterización de uno de los primeros aislamientos obtenidos de este virus, llamado “A/California/04/09 H1N1”. Experimentos con animales de laboratorio demostraron que estas nuevas cepas del virus de la gripe A se replican más rápido y son capaces de causar lesiones pulmonares más severas que las cepas de virus humanos H1N1 que circulaban con anterioridad.

Aunque estos datos demuestran que el nuevo virus es más agresivo que los virus de la gripe H1N1 estacional, otros descubrimientos son más esperanzadores. Por ejemplo, el análisis de muestras humanas sugiere que el suero de las personas infectadas con virus humanos H1N1 similares a los que causaron la pandemia de gripe de 1918 muestra actividad neutralizante frente al nuevo virus de la gripe A. Esto proporciona datos interesantes para el desarrollo de nuevas vacunas. Además, el nuevo virus de la gripe A es sensible a la mayoría de los antivirales actuales, como el Tamiflu, lo que sugiere que estos compuestos podrían actuar eficazmente como primera defensa contra la pandemia de gripe A.

Virus y cansancio: una oscura enfermedad llamada "Síndrome de Fatiga Crónica" podría estar causada por un virus

El síndrome de fatiga crónica (SFC) es una enfermedad que afecta a más de 17 millones de personas en todo el mundo, en la que los pacientes tienen alterado el sistema inmune y padecen fatiga persistente durante varios años. Aunque algunos virus han sido relacionados de manera más o menos indirecta con el SFC, hasta el momento actual ningún agente infeccioso o tóxico ha sido claramente implicado en esta enfermedad.

Un reciente artículo publicado en Science, se describe la presencia de un retrovirus humano llamado XMRV, que está relacionado con el virus de la leucemia de ratones, en células sanguíneas del 67% de los pacientes con síndrome de fatiga crónica. Por el contrario, el virus sólo se detectó en el 4% de los voluntarios sanos. Los resultados demostraron, además, que la secuencia del genoma de este virus es idéntica en un 99% a la secuencia de unos virus hallados en el tejido tumoral de un grupo de pacientes con cáncer de próstata.


Estas asociaciones son altamente significativas, aunque todavía son necesarios más estudios experimentales y epidemiológicos para determinar si el virus XMRV es el agente causante del SFC y del cáncer de próstata. Por ejemplo, no se conoce el modo exacto de transmisión del virus. Además, el hecho de que se haya detectado en voluntarios sanos sugiere que cientos de millones de personas en todo el mundo podrían estar infectados por un retrovirus cuyo potencial patogénico es todavía desconocido. Es por todo ello que una mayor investigación sobre este virus puede tener importantes implicaciones en el diagnóstico, prevención y tratamiento de viejas enfermedades de causa desconocida, como el SFC.

El secreto de la bacteria: iIdentifican la molécula por la que una bacteria que causa meningitis consigue escapar al ataque del sistema inmune

La meningitis es una inflamación de las membranas que rodean el cerebro, que puede causar la muerte en pocas horas. Una de las bacterias que causan esta infección es la Neisseria meningitidis, frente a la que existen algunas vacunas. Sin embargo, las vacunas disponibles actualmente no proporcionan una protección universal debido a la enorme variación de las proteínas que recubren las distintas cepas de Neisseria. Recientemente se han descrito algunas estructuras de la superficie de la bacteria con propiedades muy interesantes, como por ejemplo una proteína llamada fHbp, que se une al factor H de la sangre (un regulador de la respuesta inmune frente a organismos extraños). La presencia de la proteína fHbp es crucial, porque gracias a ella la bacteria se recubre o “reboza” con el factor H y de esta manera el sistema inmune ya no la reconoce como un intruso y la infección se propaga.

Ahora, investigadores de la Universidad de Oxford han publicado en la revista Nature la estructura del complejo que se forma entre el factor H humano y la proteína fHbp de la Neisseria meningitidis. Este trabajo ha permitido identificar la región concreta del factor H que interacciona con la proteína bacteriana, lo cual ha revelado algo muy interesante: la proteína bacteriana se une al factor H porque imita la estructura de unas proteínas que están presentes en las células que recubren por dentro los vasos sanguíneos, que de forma natural se recubren de factor H para protegerse del ataque del sistema inmune. Los científicos han demostrado que la proteína bacteriana mutada no puede unirse al factor H, lo cual tiene implicaciones importantes para luchar contra esta infección porque identifica un excelente candidato para diseñar de nuevas vacunas más efectivas contra la meningitis bacteriana.

A flor de piel: caracterizan miles de especies microbianas que crecen en la piel de personas sanas.

La piel no es sólo una barrera entre el cuerpo humano y el medio externo, sino que además proporciona el soporte para se desarrollen distintas comunidades microbianas. Hasta ahora, para identificar las bacterias presentes en nuestra piel los científicos debían tomar muestras y cultivarlas en el laboratorio, pero en este proceso se pierden muchas especies microbianas que no crecen fuera de su nicho natural. Ahora, un equipo de científicos del National Human Genome Research Institute de Bethesda (EE.UU.) acaba de publicar en la revista Science un curioso y divertido trabajo, en el que utilizan técnicas moleculares para caracterizar la diversidad de los microbios de la piel humana.

Para realizar el estudio, los investigadores tomaron muestras de 20 sitios distintos de la piel, desde lugares grasos (como la frente o la espalda), otros más húmedos (nariz, la axila o las ingles), hasta zonas más secas (los brazos o las palmas de las manos). Las muestras se obtuvieron en diez voluntarios sanos que se lavaron durante una semana con un jabón neutro y estuvieron 24 horas antes de la toma de muestras sin ningún tipo de higiene. El análisis genético identificó cerca de 1.000 especies bacterianas diferentes. Se comprobó que la complejidad y estabilidad de la comunidad microbiana depende del lugar de la piel donde crecen. Así, unas especies predominan en lugares más grasos, mientras que otras están preferentemente en regiones más húmedas. Curiosamente, el lugar con mayor diversidad microbiana fue el antebrazo, y el de menor diversidad la parte posterior de la oreja. También se analizaron las diferencias entre los distintos voluntarios: los sitios más similares a todos ellos fueron las fosas nasales y la espalda, y los más distintos los dedos, las axilas y el ombligo.

Este trabajo demuestra que la piel es un auténtico ecosistema con una población enorme y muy heterogénea de bacterias. Además, sienta las bases para futuros estudios sobre el papel de las comunidades bacterianas en la salud y la enfermedad, y puede contribuir a explicar por qué ciertas enfermedades cutáneas aparecen en determinados lugares y no en otros.

Estudios moleculares de un viejo enemigo: la comparación de los genomas de varias cepas de la bacteria que causa la lepra arroja interesante información sobre esta enfermedad

La lepra es una enfermedad infecciosa causada por la bacteria Mycobacterium leprae, que infecta al ser humano desde al menos el año 600 a.C. y ya era bien diagnosticada en la Antigua China, el Antiguo Egipto y la India. En 1995, la Organización Mundial de la Salud (OMS) estimaba que entre dos y tres millones de habitantes seguían permanentemente discapacitados por esta enfermedad. La revista Nature acaba de publicar un estudio genómico y filogenético de varias cepas de M. leprae de distinto origen geográfico, realizado por un equipo internacional de científicos. Los autores han secuenciado el genoma completo de tres cepas distintas de Brasil, Estados Unidos y Tailandia, y los han comparado con el genoma ya disponible de una cepa procedente de la India. Los resultados muestran una identidad entre los cuatro genomas superior al 99,99%, lo que supone una conservación genética excepcional y apoya la hipótesis de que la lepra surgió tras la infección con un único clon. Además, este hallazgo es extremadamente prometedor, ya que demuestra que M. leprae posee una variación antigénica mínima, lo cual es muy interesante desde el punto de vista del diagnóstico, tratamiento y prevención de esta enfermedad.

Este trabajo también ha llegado a conclusiones muy interesantes sobre el origen y los viajes de M. leprae a lo largo de los siglos, porque los científicos han analizado el genoma de varias cepas de la bacteria en restos óseos antiguos de víctimas de esta enfermedad. Esto ha permitido conocer cómo eran las cepas que circulaban hace más de 1.500 años por Europa, Turquía y Egipto. Además, el estudio se completó con el análisis de cerca de 400 cepas procedentes de 28 localidades distintas repartidas por todo el planeta. Todos estos datos apoyan la hipótesis de que, a diferencia de la peste, que llegó a Europa en el siglo XIV procedente de China a través de la ruta de la seda, la lepra probablemente se originó en Europa u Oriente Medio y de ahí se expandió hacia el lejano Oriente. También parece improbable que la lepra se introdujera en el conteniente americano con la llegada de los primeros humanos por el estrecho de Bering, sino más bien a través de los inmigrantes europeos.

Un pequeño mundo por descubrir: se pone en marcha un nuevo proyecto científico para caracterizar la diversidad microbiana

La inmensa mayoría de los organismos que pululan sobre la Tierra son microbios (se estima que existen cerca de 150 millones de especies distintas de microorganismos), pero sabemos muy poco de ellos. Hasta el momento se ha conseguido cultivar, aislar en el laboratorio y secuenciar el genoma completo de unos 1.000, lo que significa que desconocemos más del 99% de los microorganismos que hay “ahí fuera”. Además, los esfuerzos se han centrado en bacterias bien conocidas, por estar asociadas con enfermedades o tener aplicaciones industriales o biotecnológicas, y esta selección ha distorsionado nuestro conocimiento de la diversidad microbiana.

Para cambiar esta situación, científicos del Joint Genome Institute de los EE.UU. han comenzado un nuevo proyecto de investigación para la creación de una Enciclopedia Genómica de Bacterias y Arqueas (Genomic Encyclopedia of Bacteria and Archaea, abreviado como “GEBA”). Su objetivo es secuenciar un alto número de microorganismos que representen todas sus ramas evolutivas, comenzando con un estudio piloto de secuenciación de aproximadamente cien genomas. El pasado 24 de diciembre, la revista Nature publicó los resultados de la secuenciación de las primeras 56 especies bacterianas. Estos resultados preliminares ya han permitido descubrir miles de nuevos genes y caracterizar nuevas funciones asociadas a los mismos. Por ejemplo, se ha identificado por primera y única vez la versión bacteriana del gen de la actina, una proteína que las células eucariotas emplean para construir su esqueleto. Pero además estos resultados pueden tener enormes aplicaciones prácticas y biotecnológicas, como ha sido el caso una arqueobacteria que vive en presencia de altas concentraciones de sal (Halorhabdus utahensis). Un nuevo gen descubierto en su genoma es capaz de fabricar una proteína que degrada la celulosa de las plantas, lo cual podría ser útil en la extracción de biocombustibles vegetales.

Los investigadores calculan que para completar todo el proyecto será necesario secuenciar más de 9.000 genomas, que representarían un 50% de la diversidad microbiana. Esto supone un inmenso trabajo, pero las nuevas técnicas de secuenciación rápida permiten ser optimistas. Además, el Joint Genome Institute ha organizado un programa educativo que permite a las universidades “adoptar” uno de los genomas incluidos en la enciclopedia. De esta manera, los estudiantes pueden analizar y comparar secuencias, asignar nuevas funciones, hacer estudios de homología genética y aprender nuevos conceptos biológicos. Como muchos de los microorganismos seleccionados son relativamente inusuales y poco conocidos, se esperan nuevos descubrimientos con un potencial práctico fascinante.

Aliados en nuestro interior: la diversidad de nuestros microorganismos intestinales disminuye con el sobrepeso

Nuestro cuerpo está repleto de microorganismos, cuyo conjunto se denomina microbiota. Se calcula que el número de microorganismos que forman la microbiota de un individuo sano es diez veces superior al número de células que tiene esa persona. En el intestino humano, por ejemplo, existe una gran cantidad de diversas bacterias, la microbiota intestinal, que tiene una importante función metabólica, como la habilidad de obtener energía a partir de algunos polisacáridos de la dieta. Un estudio publicado en la revista Nature ha caracterizado la microbiota de 154 individuos con distintos niveles de obesidad (parejas de gemelos adultos y sus respectivas madres), leyendo la secuencia de algunos genes de las bacterias que crecían en sus intestinos.

Los resultados muestran que la comunidad bacteriana (los diferentes tipos de microorganismos que forman la microbiota) es muy similar entre individuos de la misma familia, pero diferente entre individuos no relacionados. Además,
no se encontró un único microorganismo con alta frecuencia en las 154 muestras analizadas. Sin embargo, sí que se pudieron observar cambios en la frecuencia de determinados grupos de bacterias de la microbiota intestinal, y se vio que esas variaciones están asociadas con el peso de cada individuo: los sujetos obesos presentaron una menor diversidad bacteriana en su intestino que las personas con peso normal.

Este trabajo supone un primer paso para el conocimiento de las interacciones entre nuestro cuerpo y ese conjunto enorme de microorganismos beneficiosos que proliferan en nuestro interior.

Los virus de nuestro intestino: la carga de virus que llevamos en las tripas es algo muy personal

En los últimos años, la investigación sobre la composición de la microbiota humana (el conjunto de microorganismos que llevamos en nuestro cuerpo) es objeto de gran interés. La caracterización de estos microorganismos mediante herramientas genómicas y el estudio de su interacción con nuestro organismo pueden proporcionar información muy valiosa sobre su papel en la salud y enfermedad humana.

Hasta ahora todos los estudios se habían centrado en la identificación de bacterias, pero recientemente se ha publicado en la revista Nature el primer estudio sobre metagenómica viral del tracto intestinal humano: la secuenciación de los genomas virales aislados de muestras fecales de cuatro parejas de gemelos idénticos y sus respectivas madres, que no habían tomado antibióticos en los seis meses previos al estudio. Las muestras se tomaron en tres ocasiones a lo largo de un periodo de un año, y los resultados se compararon con la composición bacteriana de las mismas muestras.

El estudio confirmó que la composición de la microbiota bacteriana en las muestras fecales era muy similar entre gemelos y sus respectivas madres, a diferencia de lo que ocurría entre individuos no relacionados. Por el contrario, la población de virus fue única para cada persona. Además, hubo muy poca variación en la composición de la población de virus de un mismo individuo a lo largo del año que duró el estudio, dominando un tipo
concreto de virus con una gran estabilidad genética. En resumen, la composición viral del intestino es algo muy personal y estable, con poca dependencia de factores genéticos, al contrario de lo que sucede con la población de bacterias intestinales.

Microtratamiento para la hepatitis C: consiguen frenar el avance de la hepatitis C en chimpancés, utilizando una nueva molécula

Se estima que hay más de 170 millones de personas infectadas por el virus de la hepatitis C (VHC) en todo el mundo. Esta enfermedad a menudo desemboca en fallo hepático y cáncer de hígado, y provocar la muerte de los enfermos. Actualmente la terapia anti-VHC combina distintos tratamientos, pero sólo tiene éxito en un 50% de los pacientes y está asociada con serios efectos secundarios. Por tanto, es necesario desarrollar nuevos fármacos contra esta infección viral, como por ejemplo el que acaban de publican investigadores daneses en la revista Science.

El nuevo tratamiento está basado en los microARN, unas pequeñas moléculas que ya han sido muy comentados en estas páginas, entre otras cosas por “llevarse” el premio Nobel de Medicina del año 2006. Los microARN son capaces de controlar el funcionamiento de muchos otros genes mediante un mecanismo llamado “interferencia” de ARN, y son esenciales para regular cantidad de procesos celulares y biológicos. Uno de estos microARN, denominado “miR-122”, es muy abundante en las células que han sido infectadas por el virus de la hepatitis C, ya que regula la multiplicación del virus. Por eso, los investigadores han diseñado unas pequeñas cadenas sintéticas de ADN que se fijan al miR-122 y lo bloquean, antagonizando así la multiplicación del virus. Los científicos investigaron el potencial de esta molécula antagonista como tratamiento de la hepatitis C en un grupo de chimpancés que sufren una infección crónica con este virus. Los resultados demostraron la reducción de los síntomas de la enfermedad durante un periodo de tiempo largo. Además, durante el tratamiento no aparecieron cepas del virus resistentes a esta nueva terapia (algo que es muy frecuente con los fármacos antivirales) ni tampoco efectos secundarios. Estos resultados son muy prometedores, y permiten pensar que pronto contaremos con una nueva terapia contra la hepatitis C.

Descubren el escondite del virus VIH: el virus causante del SIDA puede permanecer oculto en células madre de la sangre

El virus VIH se multiplica principalmente en un tipo de células sanguíneas denominadas linfocitos T CD4, aunque otros tipos celulares también pueden ser infectados por el virus. Los tratamientos antirretrovirales pueden prevenir que el virus se multiplique e infecte nuevas células. Sin embargo, en muchas ocasiones la infección por VIH persiste, a pesar del tratamiento, porque el virus permanece latente u oculto dentro de células que actúan como reservorio o almacén. Así, es capaz de multiplicarse de nuevo cuando se interrumpe la terapia, dificultando su erradicación.
Según un artículo publicado en la revista Nature Medicine, investigadores de la Universidad de Michigan acaban de descubrir que el virus VIH puede infectar un tipo especial de células de la médula ósea y establecerse en ellas de manera latente. Se trata de las células madre de la sangre, denominadas células hematopoiéticas progenitoras multipotentes, que actuarían como reservorio de virus y que son además resistentes a la respuesta inmune del huésped y a las terapias antirretrovirales administradas a los pacientes. Los investigadores han aislado estas células a partir de la médula ósea de varios pacientes sometidos a tratamiento antirretroviral en los que no se había podido detectar el virus VIH en los últimos seis meses. En el laboratorio, convirtieron estas células madre hematopoiéticas en glóbulos blancos y encontraron el genoma del virus en cerca del 40% de éstos, demostrando así que el virus había permanecido oculto en las células progenitoras originales.
   
Este descubrimiento puede explicar por qué en muchos casos no es posible eliminar el virus completamente, pudiendo sobrevivir (“escondido” en este tipo de células) a pesar del tratamiento antiviral. La erradicación del VIH solo será efectiva si el virus es identificado y eliminado de todos sus escondites, y este trabajo aporta nuevas vías para ello.

Un virus sin azúcar: descubren por qué las personas mayores han resistido mejor la reciente pandemia de gripe A

Como ya hemos comentado en estas páginas, uno de los enigmas de la reciente epidemia de gripe A era que las personas mayores parecían tener cierta protección natural. Todos los indicios apuntaban que estas personas podrían tener anticuerpos frente al virus que causó la pandemia de gripe de 1918, ya que ambos virus son del tipo H1N1. Ahora, una investigación publicada en la revista Science demuestra una semejanza estructural entre ambos virus que explica este fenómeno, y nos recuerda que conocer la estructura de los virus es esencial para entender por qué causan enfermedades y para poder desarrollar vacunas efectivas.
   
Los investigadores han encontrado que los dos virus, aunque separados en el tiempo por casi un siglo, son muy similares en una proteína llamada hemaglutinina, que es reconocida por nuestro sistema inmune. En los virus de la gripe que nos infectan cada año de manera estacional, esta proteína está recubierta con moléculas de azúcar, quedando así escondida del sistema inmune. Se trata de una elegante estrategia que emplean muchos virus para evadir las defensas del huésped y pasar desapercibidos. Estos azúcares comenzaron a aparecer en los virus del tipo H1N1 hacia los años 40, y para los años 80 prácticamente la totalidad de los virus de la gripe estaban “adornados” con estás moléculas de azúcar. Actualmente, las vacunas contra los virus de la gripe estacionales se preparan con estas proteínas recubiertas de azúcar.

Ahora, los científicos han encontrado que tanto el virus de 1918 como el de la gripe A de 2009 tienen la hemaglutinina desprovista de azúcares, lo cual podría explicar por qué las vacunas de la gripe estacional no protegen contra la gripe A. Además, esto explicaría que las personas mayores que hubieran podido estar expuestas al virus de 1918 y a sus inmediatos descendientes, hayan desarrollado anticuerpos frente a la hemaglutinina sin azúcar, y estos mismos anticuerpos les han protegido frente al virus de la gripe A.

Así que parece que la evolución del virus H1N1 a lo largo de este último siglo ha “cerrado el círculo”. Cuando apareció por primera vez en 1918, el virus no necesitaba esconder su cubierta con moléculas de azúcar, porque no había anticuerpos humanos contra él. Al ir apareciendo anticuerpos que bloqueaban la hemaglutinina, el virus “aprendió” a camuflarse con moléculas de azúcar. En la reciente epidemia de gripe A, la mayoría de la población tenía anticuerpos contra hemaglutininas recubiertas, de modo que de nuevo resulta ventajoso para el virus carecer de esos azúcares.

Arsenal químico contra la malaria: identifican cientos de compuestos químicos que podrían ser efectivos contra la malaria

Todavía hoy en día se informan anualmente cerca de ¡250 millones! de personas afectadas por malaria, con más de 800.000 casos fatales, la mayoría en niños menores de cinco años. Esto se debe, en parte, a que el Plasmodium falciparum es un parásito excepcionalmente resistente a la mayoría de los tratamientos actuales, basados en el compuesto artemisinina. La revista Nature acaba de publicar dos trabajos en los que se identifican miles de nuevos compuestos químicos que inhiben el crecimiento de P. falciparum, lo cual supone un esperanzador avance para el control futuro de esta enfermedad. La mayoría de estos nuevos compuestos poseen una estructura química y un mecanismo de acción diferente de los antipalúdicos actuales.

En el primer artículo, los investigadores han ensayado un total de 309.474 productos químicos diferentes. Al estudiar su estructura y actividad biológica frente a cepas de P. falciparum resistentes a fármacos, encontraron 172 compuestos nuevos  capaces de inactivar proteínas del parásito, y la mayoría de ellos son muy selectivos contra el Plasmodium. Además, los análisis farmacológic
os (cómo los compuestos son absorbidos, distribuidos, metabolizados y eliminados por el cuerpo) sugieren que muchos de ellos pueden ser fármacos muy prometedores. En el segundo trabajo los científicos han buscado inhibidores de entre los cerca de 2 millones de compuestos que los laboratorios GlaxoSmithKline tienen entre su biblioteca química, encontrado 13.533 compuestos activos capaces de inhibir el crecimiento del parásito. De éstos, más de 8.000 mostraron una potente actividad frente a las cepas multirresistentes. La mayoría de estos compuestos proceden de proyectos internos de la compañía farmacéutica y son nuevos para la comunidad científica. Además, su estudio ha permitido descubrir mecanismos de acción contra el parásito que hasta el momento no se conocían.

Ambos trabajos hacen públicos (a través de la base de datos ChEMBL del Instituto Europeo de Bioinformática) una enorme cantidad de información sobre estructuras químicas y mecanismos de acción, que supone un nuevo punto de partida para el desarrollo de fármacos contra la malaria y para avanzar en la investigación sobre esta terrible enfermedad.

La súper-bacteria: aparece en el Reino Unido, procedente de la India, una súper-bacteria resistente a los antibióticos

Es un hecho conocido que las bacterias se están haciendo resistentes a los antibióticos convencionales. Hace diez años, la preocupación se centraba en unas bacterias llamadas Gram positivas, especialmente algunos Staphylococcus aureus resistentes a la meticilina o Enterococcus resistentes a la vancomicina. Sin embargo, recientemente está aumentando la aparición de bacterias de otro grupo (Gram negativas) multiresistentes a varios antibióticos a la vez y que representan un serio problema de salud pública.

Este aumento de resistencia a los antibióticos es debido principalmente a la existencia de genes que se pueden transmitir rápidamente entre las poblaciones de bacterias. Estos genes de resistencia se localizan en pequeños “cromosomas”, denominados plásmidos, capaces de pasar de una bacteria a otra. Las posibilidades actuales del ser humano de moverse y viajar por el planeta están permitiendo que estos plásmidos bacterianos se transporten rápidamente entre países y continentes. En la mayoría de los casos no es posible detectar esta diseminación de bacterias resistentes y sólo se hace evidente en determinadas situaciones, como acaba de suceder con un artículo aparecido en la revista The Lancet infectious diseases.

Los autores del trabajo documentan la aparición en el Reino Unido de cepas de enterobacterias Gram negativas resistentes a múltiples antibióticos, que provenían de la India y Pakistán. Han comparado las bacterias de las distintas procedencias, analizando su susceptibilidad a varios antibióticos y la presencia de genes que confieren resistencia a un tipo concreto de antibiótico de amplio espectro, los carbapenems (que son el último recurso para muchas infecciones bacterianas por E. coli y Klebsiella pneumoniae). Los resultados demuestran que muchas de las cepas eran portadoras de dichos genes y resistentes a la gran mayoría de antibióticos ensayados.

El análisis epidemiológico molecular demostró además que las cepas británicas provenían de pacientes que habían viajado recientemente a la India y Pakistán, lo cual sugiere que esa resistencia a los antibióticos ha sido importada de estos países. Esto alerta sobre el peligro potencial de diseminación del gen de resistencia por todo el mundo, un posible escenario que plantearía serios problemas de salud pública y que requiere una vigilancia internacional coordinada.

Doble golpe al bioterrorismo: nueva vacuna más eficaz frente a dos microorganismos utilizados en guerra bacteriológica

El empleo de microorganismos en programas militares para el desarrollo de armas biológicas es una realidad desde hace ya mucho tiempo. Estos programas emplean bacterias y virus altamente patógenos, de fácil transmisión por vía aérea, que causen una alta mortalidad y a los que la población sea muy susceptible. Desde los ataques terroristas de septiembre de 2001, existe cierto temor al empleo de este tipo de agentes en acciones de bioterrorismo. La revista PNAS acaba de publicar la creación de una nueva vacuna doble capaz de proteger eficazmente frente a la viruela y al ántrax, dos de los agentes más importantes en los programas de guerra biológica.

La viruela está causa por un virus, se transmite muy fácilmente y alcanza una mortalidad de hasta el 30% en personas susceptibles. Es la única enfermedad infecciosa erradicada del planeta: gracias al empleo masivo de una vacuna viva atenuada derivada del virus de la viruela del ganado, el último caso humano se registró en 1977. Por ello, las campañas de vacunación contra la viruela cesaron ya hace más de 30 años. Actualmente, una exposición al virus tendría consecuencias terribles para la población general. El ántrax 
(más conocido como carbunco en español)
está causado por la bacteria Bacillus anthracis y provoca lesiones cutáneas, gastrointestinales y respiratorias, con una mortalidad que puede llegar hasta el 70%. Basándose en la vacuna actual contra la viruela, los investigadores han desarrollado una nueva vacuna a la que le han integrado un gen humano y otro gen de la bacteria, que estimulan la respuesta inmune frente a estos microorganismos. Esta nueva vacuna, llamada “Wyeth/IL-15/PA”, proporciona una buena protección frente al ántrax inhalado en ratones y conejos de experimentación, mayor incluso que otras vacunas ya comercializadas. Además de ser más inmunogénica, la nueva vacuna tiene menor virulencia residual y es genéticamente más estable. Otra característica importante es que su eficacia no se ve alterada por la liofilización, lo que supone una enorme ventaja logística (de transporte, almacenamiento y distribución) en caso de un posible ataque.

Los autores proponen que esta vacuna puede proporcionar protección sencilla y rápida frente a dos de los patógenos más mortíferos, y sugieren incluirla entre los protocolos de defensa nacional ante posibles ataques bioterroristas.

El bueno, el feo y el malo: inhibir una enzima bacteriana alivia los efectos secundarios de la terapia contra el cáncer

A menudo, los fármacos contra el cáncer van acompañados de efectos secundarios. Es el caso, por ejemplo, del CPT-1, que se usa en el tratamiento de tumores de intestino, pulmón y algunos tipos de leucemias, y que puede provocar diarreas muy severas. Se sabe que esto se debe a que el fármaco se transforma en el hígado en una forma inactiva que a después va al intentino y allí es procesada por una enzima llamada beta-glucuronidasa, producida por las bacterias que forman parte de nuestra microbiota intestinal. Así, la beta-glucuronidasa (el feo) es reponsable de la formación de un agente tóxico (el malo), que a su vez provoca las diarreas. Para evitar estos efectos se ha intentado administrar el agente anticancerígeno junto con antibióticos que inhiban las bacterias intestinales. Sin embargo, estos microorganismos tienen muchos efectos beneficiosos, por lo que atacar la microbiota intestinal no es una estrategia recomendable.

Recientemente, la revista Science ha publicado un exhaustivo trabajo en el que se han evaluado más de 10.200 compuestos químicos distintos, seleccionando cuatro que son capaces de inhibir específicamente la beta-glucuronidasa de las bacterias. Uno de estos inhibidores (el bueno) no resultó tóxico ni para las propias bacterias ni para las células del intestino. Los científicos lo administraron a animales de experimentación y comprobaron que el compuesto es capaz de proteger a los ratones de la toxicidad inducida por el anticancerígeno CPT-11, sin afectar a las bacterias beneficiosas del intestino. Los resultados, por tanto, demuestran que los autores han encontrado una sustancia química (el bueno) capaz de inhibir a la beta-glucuronidasa bacteriana (el feo), evitando así la producción del derivado tóxico (el malo) que causa las diarreas. En definitiva, han evitado la toxicidad de un agente anticancerígeno simplemente inhibiendo una enzima fabricada por nuestras bacterias intestinales.

Este trabajo demuestra por primera vez que algunos de los tratamientos anticancerígenos que emplean sustancias químicas pueden mejorar su efectividad y evitar sus efectos secundarios investigando las causas moleculares que los producen
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¿Resistencia al SIDA?: pequeños cambios en una proteína humana explican por qué algunas personas infectadas con el VIH no desarrollan la enfermedad

En la mayoría de las personas infectadas por el virus VIH, éste se multiplica dentro de las células, daña el sistema inmune y provoca la aparición de SIDA. Sin embargo, aproximadamente en 3 de cada 1.000 infectados el virus no es capaz de multiplicarse. Estas personas se denominan “controladores del VIH” y no requieren tratamiento porque su organismo es capaz de impedir la replicación del virus. La razón de esta resistencia siempre ha sido un misterio.

Ahora, en un trabajo publicado en la revista Science, un grupo internacional de investigadores ha demostrado que la respuesta está en pequeños cambios en la estructura de una de nuestras proteínas, que ayuda al sistema inmune a reconocer y destruir las células infectadas con el virus. Para llegar a esta conclusión, los científicos compararon el genoma de más de 900 personas “controladoras del VIH” con el de 2.600 individuos normales infectados por el mismo virus. El estudio reveló que había más de 300 variantes genéticas asociadas al control del VIH. Todas estas diferencias se localizaban en una región del genoma humano con información para la síntesis de proteínas relacionadas con el sistema inmune, denominas proteínas HLA. En concreto, el estudio encontró que sólo cinco o seis aminoácidos de la proteína HLA-B de los “controladores del VH” son diferentes respecto a los “no controladores”.

La proteína HLA-B juega un papel esencial en la respuesta inmune frente a un ataque viral. Cuando un virus infecta nuestras células, les obliga a producir proteínas virales, que son transportadas hasta la membrana celular precisamente por la proteína HLA-B. De esta manera, las células infectadas quedan “marcadas” y pueden ser reconocidas y destruidas por otras células del sistema inmune. Aunque los investigadores no saben exactamente cómo HLA-B genera esas "marcas", este trabajo ha demostrado por primera vez que el cambio de unos pocos aminoácidos en dicha proteína modifica su estructura y cambia la forma en que se une al virus. Probablemente, este cambio favorezca que las células infectadas sean más fácilmente reconocidas y destruidas en los “controladores del VIH”.

Aunque todavía se está lejos de que este descubrimiento se traduzca en un mejor tratamiento o nuevas vacunas, no cabe duda de que supone un gran avance para desarrollar nuevas estrategias que mejoren la respuesta inmune frente al VIH.

domingo, 17 de julio de 2011

Arsénico por compasión: ¿y si a los extraterrestres les gusta el veneno? . Descubren una bacteria capaz de vivir con arsénico


El arsénico es unos de los elementos químicos más tóxicos que se conocen. Hace poco tiempo, en Bangladesh se produjo una intoxicación masiva, la mayor de la historia, debido a la construcción de pozos de agua contaminados con este elemento. El envenenamiento por arsénico puede ocurrir con dosis menores de 100 mg, y se han atribuido al arsénico propiedades cancerígenas.

Investigadores de la NASA que se dedican a la astrobiología (búsqueda de nuevas formas de vida en el espacio) han hecho público (Science) el descubrimiento del primer microorganismo conocido capaz de sobrevivir y emplear para su metabolismo el arsénico. Esta bacteria, del grupo denominado de las Halomonas, vive en el lago Mono en California, un lago inusual por su  un alto grado de salinidad, alcalinidad y niveles de arsénico.

Antes de este descubrimiento, pensábamos que el carbono, hidrogeno, nitrógeno, oxigeno, fósforo y azufre eran los seis bioelementos básicos conocidos en todas las formas de vida sobre el planeta. En concreto, el fósforo es parte de las moléculas de ADN y ARN, portadoras de la información genética esencial para cualquier ser vivo. Además, es un componente esencial en la molécula transportadora de energía (el ATP) y en los fosfolípidos que forman las membranas biológicas. Por su parte, el arsénico es un compuesto con propiedades químicas muy similares al fósforo (en la tabla periódica, los químicos lo sitúan debajo del mismo) y por eso es tóxico al interferir con el metabolismo de las células.

Los investigadores han aislado esta bacteria, denomina cepa GFAJ-1, cultivándola en medios pobres en fósforo pero con arsénico, forzándola a crecer con este compuesto. Los análisis han demostrado que la bacteria no solo es capaz de crecer con el veneno, sino que lo incorpora en su metabolismo y lo emplea para la construcción de sus propias moléculas como el ADN o las proteínas y en sus membranas biológicas. Aunque se tiene dudas de si la bacteria es capaz de sustituir todo su fósforo de sus moléculas por el arsénico, este hallazgo sugiere que podría ser posible cambiar uno de los principales bioelementos por otro y que este cambio sea compatible con la vida.

Se sabía de la existencia de algunos microorganismos capaces de respirar arsénico, pero lo que no se había descubierto hasta ahora es que algunos pueden utilizarlo para construir sus propias moléculas. Con este nuevo hallazgo la definición de vida se ha ampliado. A la hora de buscar nuevas formas de vida extraterrestre hay que considerar que quizá el concepto de vida biológica es más amplio de lo que estudiamos en los libros de texto. Se abren así nuevas fronteras en el estudio del origen de la vida y de la evolución terrestre.

(Este artículo ha sido muy criticado por otros investigadores, se recomienda seguir los comentarios).

A más especies menos infecciones: conservar la biodiversidad limita la transmisión de patógenos


La pérdida de especies de un ecosistema concreto puede tener graves consecuencias en la distribución e incidencia de las infecciones, incluso en aquellas que afectan a los humanos.

Según un grupo de biólogos norteamericanos que acaban de publicar una interesante revisión en la revista Nature, la biodiversidad nos protege frente a las enfermedades infecciosas. Los autores han estudiado la relación entre el cambio en los ecosistemas y la interacción entre los microorganismos patógenos y sus huéspedes, y han llegado a la conclusión de que la pérdida de biodiversidad aumenta la transmisión de enfermedades infecciosas. Han estudiado más de doce modelos de infecciones diferentes, entre los que se encuentran la malaria, la enfermedad de Lyme, fiebres hemorrágicas por Hantavirus y otras en plantas y animales. Aunque no se sabe exactamente por qué ocurre esto, parece ser que la disminución del número de especies puede aumentar la probabilidad de encuentros entre el parásito y el huésped.

Uno de los ejemplos que detalla el estudio es el aumento de la incidencia de la infección por el virus del Nilo Occidental en los Estados Unidos. Este virus es transmitido por mosquitos y se mantiene entre las poblaciones de pájaros. De manera esporádica puede infectar al hombre causando un tipo muy grave de encefalitis. En las zonas donde ha disminuido la diversidad de aves han predominado especies de pájaros susceptibles al virus, lo que se ha traducido en un aumento del grado de infección en los mosquitos y en el hombre. Por el contrario, aquellas zonas en las que los tipos diferentes de aves es muy alto (gran diversidad) hay más especies que no son buenos huéspedes para el virus y la incidencia de la infección disminuye.

El estudio también alerta sin embargo de que una gran biodiversidad puede favorecer la aparición de nuevas infecciones, lo que se denominan patógenos emergentes. Se calcula que entre 1940 y 2004 se han identificado más de 300 enfermedades emergentes en humanos (algunas tan conocidas como el SIDA, la gripe aviar o la aparición de cepas bacterianas multirresistentes a los antibióticos). En algunos casos se demuestra que la probabilidad de que un patógeno “salte” desde la fauna salvaje al hombre es mayor en áreas ricas en biodiversidad. No obstante, aunque la biodiversidad puede ser la causa de una nueva enfermedad, una vez que ésta emerge, una mayor biodiversidad tiene un efecto protector. Más que por un aumento de la biodiversidad, la mayoría de los casos de enfermedades emergentes está relacionado con cambios producidos por la actividad humana (prácticas agrícolas, deforestaciones, producción de alimentos, guerras y cambios demográficos, …) que incrementan los contactos entre las personas y la fauna salvaje. Por ello, preservar grandes áreas o ecosistemas intactos podría minimizar este contacto y reducir estas nuevas enfermedades.

El mensaje es claro: conforme más degrademos los ecosistemas mayor probabilidad de que aumenten las enfermedades infecciosas.

Siguen la pista de los descendientes del pneumococo español más peligroso de la historia

La bacteria Streptococcus pneumoniae (conocida vulgarmente como pneumococo) causa enfermedades respiratorias en varios millones de personas al año. Desde 1970, se han extendido rápidamente por todo el planeta cepas de pneumococos resistentes a los antibióticos. Una de ellas, se aisló por primer vez en 1984 en un hospital de Barcelona, extraordinariamente multirresistente a los antibióticos, incluida la penicilina. Esta cepa rápidamente se extendió por África, Asia y América. Se estima que ha sido la causa de casi el 40% de los casos de neumonías resistentes a las penicilinas en Estados Unidos, a finales de los años 90. Esto es un ejemplo de la lucha “cuerpo a  cuerpo” que mantenemos contra muchas bacteria patógenas: conforme diseñamos nuevas sustancias antibacterianas y vacunas, las bacterias evolucionan y se adaptan a ellas, haciendo resistentes.

A los investigadores siempre les ha interesado conocer cómo el pneumococo ha sido capaz de adquirir esta resistencia, incluso de evadirse de la acción de las vacunas, y extenderse tan rápidamente. Hasta ahora se habían analizado unos pocos genes, pero empleando las nuevas técnicas de secuenciación, se acaba de publicar en Science un trabajo en el que analizan el genoma completo de una colección de 240 cepas multirresistente a los antibióticos descendientes de aquella cepa española, y aisladas entre 1984 y 2008 en 22 países distintos. El objetivo es conocer qué mecanismos genéticos están detrás de la capacidad de esta cepa resistente de extenderse globalmente, o en otras palabras, de la rápida dinámica evolutiva del pneumococo en respuesta a las intervenciones humanas (antibióticos, vacunas, anticuerpos, …). Los investigadores han encontrado más de 700 fenómenos de recombinación (recombinaciones, inserciones o deleciones) en genes que controlan factores de virulencia del pneumococo, como la cápsula, en estructuras superficiales de la bacteria que son diana de varias vacunas, o en genes que confieren resistencia a varios tipos de antibióticos. Los resultados permiten entender cómo en unas pocas décadas, una única cepa de pneumococo ha sido capaz de adquirir resistencia a antibióticos y la habilidad para evadir la acción de las vacunas en varias ocasiones distintas, demostrado una enorme capacidad de adaptación. Entender estos mecanismos nos permitirá diseñar nuevas estrategias que permitan controlar al patógeno.

Este trabajo es un ejemplo de una nueva y poderosa aproximación para obtener una gran cantidad de información sobre la población y biología evolutiva de cualquier bacteria, integrando datos de genómica, epidemiología y evolución.

Gallinas transgénicas para acabar con el virus de la gripe

El virus de la gripe aviar es un problema de ámbito internacional que afecta no solo a la producción de aves de corral sino también a la salud humana. Estos virus son capaces de infectar a muchas especies animales diferentes, incluido el hombre, por lo que su control es muy difícil. Además, su extraordinaria capacidad de variación facilita la aparición de cepas de virus resistentes a las vacunas. Una manera indirecta de evitar la expansión de los virus de la gripe aviar al hombre es controlar la infección en las aves de corral.

Una de las cepas del virus de la gripe (o virus influenza) más peligrosas es la denominada H5N1, que se extendió entre las aves desde el sudeste asiático por todo el planeta hace una década. Aunque ha causado ya algunos cientos de muertes, hasta el momento actual este virus no ha sido capaz de transmitirse de manera eficaz entre humanos, pero muchos expertos opinan que si llegara a adaptarse podría causar una epidemia a nivel mundial (pandemia). En los países desarrollados, las infecciones de aves con el virus H5N1 se controlan mediante el sacrificio masivo e inmediato de los animales infectados. Sin embargo, en los países en vías de desarrollo donde este virus es endémico esta práctica es inviable por razones económicas.

Veterinarios del Reino Unido han publicado en la revista Science una original estrategia: desarrollar gallinas genéticamente resistentes a la transmisión de la infección del virus H5N1. Han generado gallinas transgénicas que expresan una pequeña molécula de ARN diseñada como señuelo capaz de inhibir y bloquear una enzima del virus. De esta forma, se impide el correcto empaquetamiento del virus, interfiriendo así con su propagación y evitando que infecte otro animal. Aunque estas gallinas transgénicas eran susceptibles a la infección experimental con el virus de la gripe, es decir morían por el virus, la transmisión del virus entre las gallinas se evitaba, impidiendo así la extensión de la enfermedad. Además, los investigadores están ya trabajando en otras estrategias de modificación genética que se podrían combinar con esta para inhibir así la replicación y transmisión del virus de diferentes maneras y ser incluso más eficaces.

Aunque no cabe duda de que los transgénico en general no tiene buena “prensa”, este estudio es una prueba de que la técnica funciona: los investigadores han sido capaces de modificar genéticamente las gallinas para que no puedan infectar a otras con el virus de la gripe aviar. En el futuro esta técnica se podría extender a otras especies animales hospedadores del virus de la gripe como patos, pavos o cerdos, siempre y cuando la sociedad lo acepte.

El cambio mortal del meningococo: descubren cómo la bacteria Neisseria meningitidis cambia su superficie para poder escapar y diseminarse por el organismo

Muchas bacterias viven en nuestra boca, en la garganta, en el intestino o sobre nuestra piel y se propagan de una persona a otra. La mayoría de la veces el co-habitar con estas bacterias tiene consecuencias beneficiosas para nosotros. Sin embargo, estas bacterias (que se denominan “comensales”: compartimos la misma “mesa” con ellas) de vez en cuando son responsables de infecciones invasivas muy graves, como la septicemia (una infección generalizada por presencia de bacterias en la sangre) o la meningitis (una inflamación de las membranas que recubren el sistema nervioso central). Una de esta bacterias es Neisseria meningitidis, conocida popularmente como meningococo, capaz de colonizar hasta el 30% de las gargantas de la población humana, en muchos casos sin producir síntomas.

Un grupo de microbiólogos franceses ha descubierto (Science) cómo esta bacteria es capaz de cambiar su superficie durante el ciclo de infección para facilitar su diseminación por el organismo. El meningococo posee en su superficie una estructura, denominada pili, que le permite adherirse a la superficie de las células humanas e infectarlas, y pegarse unas bacterias con otras para formar pequeños agregados o microcolonias. Los microbiólogos han descubierto como el meningococo puede controlar la modificación de estos pili, añadiéndoles determinadas sustancias fosforiladas. De esta manera, manteniendo la capacidad de pegarse a las células humanas, la bacteria pierde la habilidad de permanecer pegada a otras bacterias. Así, una pequeña proporción de bacterias puede despegarse de la microcolonia y liberarse para viajar a otro lugar o migrar a través del epitelio, lo que podría causar la infección. Esto explicaría por qué en algunos casos esta bacteria comensal que no produce síntomas pasa a ser un patógeno incluso mortal.

Este trabajo avanza en el entendimiento de los mecanismos moleculares que regulan el ciclo de Neisseria meningitidis, un paso fundamental para desarrollar nuevas estrategias de prevención y tratamiento de la meningitis.

Desarrollan una nueva vacuna contra la tuberculosis que confiere protección antes y después de la infección.

La tuberculosis (TB) es una infección causada por Mycobacterium tuberculosis y en varias ocasiones ha sido motivo de comentarios en A ciencia cierta. Este patógeno es capaz de multiplicarse y sobrevivir dentro de las células durante años, y evitar el sistema inmune. De esta forma, establece infecciones latentes y la enfermedad puede re-activarse o re-emerger más tarde. Actualmente, la única vacuna aprobada para uso en humanos es la denominada BCG (Bacillus de Calmette y Guérin) que se prepara a partir de extractos de Mycobacterium bovis que ha perdido su virulencia en cultivos artificiales, pero mantiene su poder antigénico. Esta vacuna, y todas las que en los últimos años se están desarrollando, está diseñada para su uso profiláctico o preventivo, para administrase antes de la infección y controlar los comienzos de la enfermedad en su estado activo. Sin embargo, no previenen el establecimiento de las fases latentes o persistentes de la tuberculosis.

Se ha publicado en la revista Nature Medicine los resultados con un nuevo candidato a vacuna contra la TB. Se trata de una vacuna múltiple (denominada H56) que pretende ser efectiva para las distintas fases de la enfermedad. Combina  tres antígenos distintos, dos de ellos dirigidos contra las primeras fases de la infección y otro capaz de conferir protección mucho más duradera contra la enfermedad. Los ensayos de vacunación se han realizado hasta el momento en ratones de laboratorio. Cuando esta vacuna H56 se inyecta antes de la infección con TB, genera una respuesta de células del sistema inmune mucho más intensa y diversa que la vacuna clásica BCG, y es capaz de reducir la carga bacteriana mucho mas allá de las 24 semanas post infección. Pero más interesante todavía, cuando H56 se administra después de que los ratones hayan sido infectados y tratados con antibióticos, la vacuna protege a los animales contra la reactivación de la bacteria. La nueva vacuna, por tanto, previene la reactivación del Mycobacterium antes y después de la exposición a este patógeno.

Los autores sugieren que al combinar en su vacuna antígenos protectores de las fases tempranas de la infección con antígenos que se expresan cuando la bacteria se adapta a la fase persistente en el huésped, son capaces de controlar a la bacteria en el estado latente y prevenir su reactivación. De esta forma esperan poder controlar en el futuro los brotes de tuberculosis activa y reducir la transmisión de la enfermedad en la población. Ya han comenzado los primeros ensayos clínicos en humanos.

“From bug to drug”: emplean por primera vez una bacteria como tratamiento antiviral

Muchas vacunas, como las de la polio o la varicela, emplean virus vivos pero atenuados o debilitados, que no causan la enfermedad pero son capaces de activar nuestro sistema inmune, nuestras defensas. Investigadores de la Universidad de Berkeley (California) han conseguido por primera vez reprogramado una bacteria para tratar una infección viral (Proc Natl Acad Sci U S A).

Para ello han empleado la bacteria Salmonella, un patógeno que causa diarreas y fiebres, y lo han transformado genéticamente en un vehículo seguro capaz de transportar enzimas que impiden la multiplicación de otro patógeno, en este caso un herpes virus del grupo de los Citomegalovirus.

En primer lugar, los investigadores emplearon una cepa mutante de Salmonella atenuada y comprobaron que no causaba enfermedad en animales de experimentación (ratones de laboratorio). A continuación, le introdujeron un plásmido (un pequeño trocito de ADN capaz de replicarse o copiarse dentro de la bacteria) que llevaba un gen con la información para la síntesis de una enzima denominada ribozima. Los investigadores ya sabían que estas ribozimas son capaces de reconocer, cortar y destruir moléculas de ARN concretas y que pueden ser empleadas para inhibir la replicación del Citomegalovirus. Para hacer esto, las ribozimas deben entrar dentro de las células infectadas con el virus y la Salmonella va a ser el vehículo utilizado. Entre los animales que habían sido infectados con el Citomegalovirus, aquellos que había recibido una dosis vía oral de la Salmonella portadora de la ribozima sobrevivieron mucho más que los ratones que no habían sido tratados. Además, esta es también la primera vez que un tratamiento antiviral de terapia génica es efectivo al ser suministrado oralmente por la boca, lo que es mucho más conveniente, cómodo y seguro que la administración por inyección.

Estos resultados son una evidencia de que la administración vía oral de ribozimas a través de vectores basados en Salmonella puede inhibir la expresión de los genes virales e impedir su replicación en ratones. Esta técnica de emplear bacterias modificadas como vectores en terapia génica es totalmente novedosa y representa una nueva vía mucho más segura, fácil y barata que las terapias basadas en vectores virales.

Descubren un nuevo virus mortal en el este de China


Entre los meses de marzo y julio de 2009 se identificó en zonas rurales de varias provincias del este de China una nueva enfermedad infecciosa que se denominó síndrome de fiebre severa con trombocitopenia (SFTS, en inglés). En más del 30% de los casos el desenlace era fatal y los enfermos morían. Hasta la fecha, el causante de dicha enfermedad era desconocido. Un grupo de investigadores chinos acaban de descubrir que el causante es un nuevo virus de la familia de los Bunyavirus (*).

Para demostrarlo, los autores inocularon cultivos celulares con muestras de sangre de personas afectadas por el SFTS, donde los virus pudieron multiplicarse. Así, fueron capaces de aislar el virus, fotografiarlo mediante microscopia electrónica, detectar su genoma ARN y secuenciarlo. Los datos de secuenciación permitieron demostrar que se trataba de un nuevo tipo de virus (del género Phlebovirus de la familia Bunyaviridae). La presencia del virus se demostró en 171 pacientes con SFTS de seis provincias distintas de China.

La mayoría de los Bunyavirus son transmitidos por artrópodos (mosquitos o garrapatas) y algunos son responsables de  fiebres hemorrágicas con altos niveles de mortalidad, como las fiebres del Valle del Rift, del Congo o de Crimea. Con objeto de saber cuál es el vector que transmite el virus en este caso, los investigadores también analizaron 5.900 muestras de mosquitos, sin encontrar ARN viral en ninguno de ellas. Sin embargo, cerca del 6% de las muestras de garrapatas que obtuvieron de animales domésticos de las áreas de donde eran los pacientes, dieron positivo para la presencia del virus. Hasta el momento no han encontrado evidencias epidemiológicas que demuestren la transmisión directa de este virus de persona a persona. Es necesaria más investigación para saber si este nuevo virus se ha podido extender a otras zonas del planeta.

Este trabajo es un ejemplo de una infección viral emergente: nuevos virus que emergen de la naturaleza y de manera esporádica afectan a la salud humana. Esto es debido a la combinación de la extraordinaria capacidad de evolucionar de los virus y del efecto de los cambios que la activad humana produce en el planeta.