miércoles, 26 de junio de 2013

Bacterias radiactivas para curar el cáncer


El cáncer de páncreas es uno de los más agresivos, fácilmente se extiende a otros tejidos causando metástasis. Además, es de los cánceres más difícil de curar: en los últimos 25 años no ha habido ningún avance significativo en el tratamiento del cáncer de páncreas.

Un grupo de investigadores americanos han publicado en PNAS un original trabajo en el que emplean de forma efectiva bacterias radiactivas no tóxicas como terapia contra la metástasis del cáncer de páncreas. Para ello, han unido mediante anticuerpos específicos el radio isótopo Rhenium 188 a una cepa atenuada de la bacteria Listeria monocytogenes, creando así una Listeria radiactiva.


La presencia de la bacteria Listeria (en rojo) dentro de las células tumorales se comprobó por microscopía confocal (en azul el núcleo de la célula y en verde el citoplasma).
Como modelo animal han empleado ratones con cáncer de páncreas y les han añadido la bacteria radiactiva, que ha sido capaz de llevar la radiactividad hasta las células tumorales pero sin dañar las células normales. Esto ha sido posible porque la Listeria atenuada está debilitada y es eficazmente destruida por las defensas del tejido normal y sano. Sin embargo, en el  microambiente celular del tumor, las defensas no son capaces de destruir esta bacteria,  lo que permite que se multiplique y se acumule en las células tumorales. Por tanto, la bacteria atenuada sólo se multiplica en el tumor y no en los tejidos normales. De esta forma, se dirige la radiactividad de forma especifica y exclusiva a las células tumorales. Se emplea la bacteria como vehículo para dirigir el Rhenium 188 al tumor.

Comprobaron además que la radiactividad no mataba a la bacteria. Una semana después del tratamiento no se encontraba ni la Listeria control ni la radiactiva en ningún tejido. El tratamiento múltiple con bajas dosis de la Listeria radiactiva redujo dramáticamente –hasta en un 90%!!!!!- el número de metástasis, comparada con el grupo control (bacterias sin radiactividad), en el modelo del ratón. Además, sin efectos secundarios aparentes en los tejidos normales.

Esta es la primera vez que se emplean bacterias vivas atenuadas como vectores o vehículos para dirigir la radiactividad a células determinadas, y que resulta en una reducción  de las células tumorales sin afectar a las célula normales. Puede ser un tratamiento efectivo para reducir la metástasis en el cáncer de páncreas, … de momento en el ratón. Pero, ¿comienza una nueva etapa en el tratamiento de este tipo de cánceres tan invasivos?

Quispe-Tintaya, W., et al. (2013). Nontoxic radioactive Listeriaat is a highly effective therapy against metastatic pancreatic cancer Proceedings of the National Academy of Sciences, 110 (21), 8668-8673 DOI: 10.1073/pnas.1211287110

miércoles, 19 de junio de 2013

Gusanos transparentes para estudiar los microbios


Algunos microbios son parásitos intracelulares, esto quiere decir que se multiplican en el interior de las células. Para ellos, tiene la ventaja de que así se ocultan dentro de las células y escapan de la acción de las defensas del huésped que infectan. Pero estos patógenos intracelulares para entrar al interior de la célula deben atravesar la membrana celular, navegar por su citoplasma y evitar también los sistemas de defensa del interior de la célula. Conocer cómo estos microbios intracelulares son capaces de hacer esto es muy interesante, porque nos puede ayudar a diseñar estrategias para matarlos y evitar que entren en las células y se oculten.


Un grupo de investigadores ha tenido la original idea de emplear un gusano para estudiar la infección por parásitos intracelulares. Se trata de un gusano muy popular entre los científicos, Caenorhabditis elegans, más conocidos entre los amigos como C. elegans.

C. elegans es un pequeño nematodo que mide poco más de 1 mm y ha sido muy empleado por los científicos desde hace muchos años. Trabajar con él tiene la ventaja de que conocemos prácticamente toda su “vida privada”: C. elegans fue el primer organismo multicelular cuyo genoma se secuenció por completo. Es uno de los organismos animales más simples que cuentan con sistema nervioso y digestivo bien definidos; posee un número de células concreto (exactamente 959 células), lo que permite saber cómo se genera y desarrolla cada célula concreta; además, es muy fácil de manejar en el laboratorio, se alimenta de bacterias como E. coli; vive solo 2-3 semanas lo que permite obtener resultados en muy poco tiempo; y es muy fácil de manipular genéticamente, silenciar la función de un gen para ver su efecto en el desarrollo, por ejemplo. C. elegans es por tanto un excelente modelo que se ha empleado para estudios de neurobiología, genética del desarrollo y regulación genética.

Otra ventaja de emplear C. elegans es que es transparente, lo que nos permite ver al microscopio fácilmente lo que ocurre en su interior. Además, su intestino está compuesto solo por una doble fila de 20 células epiteliales que forman un tubo a lo largo de todo el animal. Esto nos permite estudiar fácilmente el proceso de infección en el intestino en el animal vivo, cómo los microbios atraviesan e infectan el intestino.

En la naturaleza este gusanillo se aísla de frutos y semillas donde se lamenta de microbios. Estudiando C. elegans aislados del ambiente, los investigadores han descubierto dos parásitos intracelulares obligados de este nematodo, y los han empleado como modelo de infección in vivo.

Se han aislado virus, del grupo de los Noravirus  (son virus con genoma ARN mono cadena sentido positivo) que infectan cepas naturales (no de laboratorio) de C. elegans. Empleando este virus que infecta de forma natural al nematodo se puede estudiar la co-evolución entre el virus y el huésped. Otro parásito intracelulares aislado de C. elegans es el microsporidio Nematocida parisii (llamado así porque mata al nematodo y se aisló en París). Los microsporidios son unos microorganismos relacionados con los hongos.

En definitiva, gracias a C. elegans podemos ver en tiempo real cómo el microorganismo entra dentro de sus células con un simple microscopio de luz. Un excelente modelo para ver en vivo y en directo cómo el microbio entra y se multiplica y  cómo interacciona con el sistema celular. Además, tiene la ventaja de que evitamos el empleo de otros animales de laboratorio como ratones, cobayas, .... siempre es mejor usar un gusano.

Balla, K., et al. (2013). Caenorhabditis elegans as a model for intracellular pathogen infection Cellular Microbiology DOI: 10.1111/cmi.12152

martes, 11 de junio de 2013

Microbios y sexo


A principios del año 2013 el CDC (Centro para el Control y Prevención de Enfermedades de Atlanta en EE.UU.) publicó un informe sobre el número de casos y el coste económico que suponen las infecciones de transmisión sexual (ITS) en EE.UU.

Han analizado las ocho ITS más importantes: tres causadas por bacterias (Chlamydia, gonorrea y sífilis), cuatro de origen vírico (hepatitis B, herpes simple de tipo 2, VIH y papiloma humano) y una por un protozoo parásito (tricomoniasis). Según el CDC, en EE.UU, cada año hay 20 millones de personas que se infectan con alguno de estos microbios por vía sexual. El número total de casos de ITS (la prevalencia) es de 110 millones de personas, de las cuales 59 millones son mujeres y el 50% de los casos ocurre en jóvenes entre 15-24 años. Han calculado que estas ITS suponen un coste anual de unos 16 mil millones de dólares, sin contar los costes indirectos debidos a la falta de productividad, ni los costes intangibles, como el dolor y sufrimiento que causan. Y todo esto solo en EE.UU.


De estas ocho ITS, la más frecuente es la causada por el virus del papiloma humano (VPH) con más de 14 millones de casos nuevo al año. De este virus existen varios tipos distintos y se calcula que el 20% de las personas que tienen el virus del papiloma, están infectadas por más de un tipo distinto del virus. Después del papiloma, por orden de número de casos están Chlamydia con 2,8 millones, tricomoniasis con 1 millón, y gonorrea, herpes genital, sífilis, VIH y hepatitis B.

En muchos casos estas infecciones pasan desapercibidas, sin síntomas, y la persona no se entera de que está infectada. Pero si eres portador del microbio puedes transmitir la infección a otra persona. Además, si la infección no se diagnostica ni se trata adecuadamente puede causar serios problemas de salud, especialmente en la mujer: aborto, embarazos ectópicos, infertilidad, cáncer de cérvix, otros tipos de cáncer, verrugas genitales, infecciones muy graves o mortales en el recién nacidos, …

Cuatro de estas ITS son muy fáciles de curar si se detectan pronto: Chlamydia, gonorrea, sífilis y tricomoniasis. Pero herpes, hepatitis B y VIH son infecciones virales que duran toda la vida, son crónicas y suponen el 25% de todos los casos.

La combinación de medidas de prevención, diagnóstico y tratamiento es la única manera de controlar la extensión de estas infecciones, que no sólo suponen un gran coste económico si no sobre todo sufrimiento humano. No es muy frecuente que se hable de estas ITS en los medios de comunicación, pero sería muy interesante conocer los datos en Europa y en España. También los microbios pueden afectar a nuestra vida sexual.

Incidence, Prevalence, and Cost of Sexually Transmitted Infections in the United States CDC Fact Sheet, February 2013 [pdf]

martes, 4 de junio de 2013

¿La vida en Marte?: extremófilos


Los microbios tienen mucho que ver con la vida extraterrestre. Cuando los científicos hablan de vida en otros planetas no están buscando hombrecillos verdes con antenas, sino microbios. Algo parecido a las bacterias que conocemos pero que sean capaces de vivir en ambientes tan inhóspitos como puede ser Marte: una atmósfera enriquecida en CO2, temperaturas entre -100ºC y 30ºC, campo magnético muy débil, menor gravedad, mayor radiación, inexistencia de agua líquida, …


Por eso, conocer los microbios terrestres capaces de sobrevivir en ambientes extremos puede darnos pistas de cómo podría ser la vida en otros planetas. Nosotros, y la mayoría de los seres vivos, estamos adaptados a vivir en las condiciones que denominamos “normales”: 25ºC, un pH neutro (pH = 7) y una salinidad de aproximadamente un 3%. Pero existen algunos microbios que, no solo resisten sino que necesitan para vivir unas condiciones extremas de temperatura, salinidad, acidez, radiación o presión atmosférica. Son los denominados extremófilos, microbios que viven en lo imposible. Veamos algunos ejemplos, los record Guinness.

Methanopyrus kandleri es una arquea hipertermófila (que le gusta el calorcito) con una temperatura óptima de crecimiento de 98ºC. Esto quiere decir que si intentas cultivarla a 37ºC simplemente no crece, cuando mejor se encuentra para crecer es a 98ºC, casi en agua hirviendo!. Es capaz de sobrevivir a los 110ºC e incluso varias horas a 130ºC. No se conoce otro ser vivo capaz de resistir esas temperaturas. Esta bacteria se ha aislado de chimeneas negras submarinas a más de 2.000 metros de profundidad en el golfo de California. No necesita oxígeno para sobrevivir y es capaz de producir gas metano (CH4) a partir de hidrógeno y CO2.

Psychromonas ingrahamii es una proteobacteria, en el otro extremo de resistencia a la temperatura, en este caso a las bajas temperatura (psicrófilo, a esta le gusta el frío). Se aisló del mar helado de Alaska y crece a -12ºC, la temperatura de crecimiento más baja de un ser vivo, … de momento. Te puede crecer por tanto en el congelador de casa!

A Natronobacterium magadii lo que le gusta es la sal (es un halófilo extremo) y  ambientes alcalinos. Es una arquea aerobia que se ha aislado de lagos hipersalinos y con alto pH. Donde mejor se encuentra es a concentraciones de sal de 3,5 M y puede crecer con un pH superior a 11, como el amoniaco de casa!. Otra arquea que también se encuentra muy cómoda en sal es Halobacterium salinarum, que aunque crece a temperaturas de 37ºC, necesita concentraciones de sal saturantes por encima de 4,0 M. Para que te hagas una idea el agua de mar tiene una concentración de sal de unos 0,5M.

Picrophilus oshimae es una arquea japonesa, quiero decir que se aisló por primera vez en Japón, en un cráter volcánico rico en azufre, que no es un lugar muy agradable para vivir. Del grupo de los Thermoplasmata, es un termófilo que crece entre 45-65ºC, con una temperatura óptima de 60ºC. Pero quizá lo más característico es que el es ser vivo capaz de vivir a pH más bajo, su pH óptimo para crecer es de 0,7 y es capaz de multiplicarse a pH = 0,06!. Por eso decimos que es un acidófilo extremo (le gusta la acidez). Por cierto, no intentes meter el dedo en un líquido con un pH de 0,7: te quedarás sin dedo.

Deinococcus radiodurans es uno de lo seres vivos capaces de resistir las mayores dosis de radiación. Puede sobrevivir a dosis de 5.000 Gy, incluso hasta 15.000 Gy. Y esto es mucha radiación: dosis de 10 Gy pueden ser suficientes para matar a un ser humano. Esta bacteria se aisló por primera vez en un experimento para comprobar si los alimentos enlatados resisten altas dosis de radiación gamma.

Entender cómo hacen estas bacterias y arqueas para sobrevivir en condiciones tan extremas nos puede dar pistas de cómo podría ser la vida en otros planetas. Pero además, en muchos casos conocer los mecanismos moleculares y genéticos que permiten a estos microbios adaptarse a estos ambientes puede tener implicaciones prácticas y biotecnológicas muy importantes. La vida al filo de lo imposible no es mera curiosidad científica.