jueves, 16 de julio de 2015

Glándulas exocrinas

Impresoras 3D con células tronco como materia prima, una nueva esperanza para el desarrollo de la humanidad.

Conceptos básicos de la idea a tratar

Para avanzar más a fondo en el tema, es necesario desglosar los conceptos básicos de esta revolucionaria técnica médica. Hay dos conceptos básicos: “las impresoras 3D” y “las células tronco o células madre”. Las impresoras 3D son una innovación científica moderna que permite estructurar objetos en los tres planos (x,y y z) teniendo como elemento primo un tipo específico de plástico. Esta mpresionante novedad tiene la intención de transformar a tridimensional, modelos bidimensionales computarizados. Por otro lado, las células madre o también llamadas tronco, son tipos de células especializadas con capacidades genésicas impresionantes, las cuales todavía no son exploradas profundamente por los científicos. Al juntar ambos conceptos, llega una noción a la cabeza de todos, “¿Por qué no utilizar células tronco como materia prima de las reconocidas impresoras 3D? “, la verdad es que, ya se empezó a trabajar con esta idea.

Las impresoras 3D son novedosos modelos de impresoras que tienen la capacidad de, a través de cultivo de células madre, reproducir tejido humano. Un tejido, es un conjunto de células, y se recalca “humano” porque los tejidos animales son muy diferentes que los humanos en cuanto a características genéticas. No obstante, esto no significa que cualquier tejido humano tiene la capacidad de reparar cualquier órgano, de cualquier humano, de ahí nace un nuevo concepto, el rechazo. El rechazo, hablando medicamente, es una respuesta que da el organismo ante la llegada de un nuevo elemento, sea patógeno, o algo como un tejido humano que no llegue a cumplir los requerimientos del organismo.

Estudios realizados y futura comercialización

Al ser un tema tan revolucionario, es fuente de inspiración para una incontable cantidad de escritores científicos, y de científicos propiamente dichos. Se han realizado varios estudios y experimentos alrededor del tema. Una empresa llamada “Organovo” ya se encargo de crear un nuevo mercado, el mercado de los tejidos humanos con fines medicinales. Esta empresa, tiene como objetivo, para el final del año 2016, empezar a comercializar tejido hepático para clientes con enfermedades del hígado. Esto no pudo haberse llevado a cabo sin investigaciones previas. Por ejemplo, en Escocia se ha invertido varios millones en este tema, logrando por fin, la implementación de un tendón, en un ratón, consiguiendo un porcentaje de 0% de rechazo, es decir, éxito. En otro país reconocido por sus avances tecnológicos, Japón, específicamente en la Universidad de Yokohama, se consiguió crear microriñones y microcerebros humanos, con el fin de investigarlos sin necesidad de gastar grandes cantidades de materia prima.

Descripción en cuanto a funcionamiento y métodos de obtención de materia prima

Las impresoras en 3D utilizan distinguidos softwares en computadoras especializadas, que se encargan de codificar la información ingresada por el usuario, para que sea legible para el lector de la impresora 3D. Esto quiere decir, que se puede ingresar adecuaciones específicas al sistema de la computadora, y la impresora procederá a imprimir exactamente lo que se indicó. Estas utilizan diferentes polímeros para la compactación de los productos que se van a compactar, en general, se utilizan polímeros y polvo, el cual podrá ser aglomerado con ayuda de un tinte especial, o podrá ser recargado energéticamente con ayuda de un láser. Será un poco diferente en el caso de que la materia prima sean células. Para conseguir esta, se van a crear numerosos campos de cultivos de células madre, con el fin de obtener abundante cantidad de estas, y poder aplicarlas siempre como base elemental en las impresoras.

Se usará como tinta las células conseguidas a partir de las células tronco, y se seguirá de ahí, el mismo proceso que siguen las impresoras 3D normales, transformar un modelo bidimensional instituido principalmente por la computadora, en un modelo tridimensional de tejido, u órgano, el cual podrá ser implantado con las técnicas médicas convencionales.

Aplicación de la impresora 3D a base de células madre en la realidad

Como ya fue mencionado previamente, las células madre usadas a través de la tecnología moderna, y con buenos fines, son capaces de ayudar enormemente al desarrollo humano. De aquí a unos años, se podrán desarrollar órganos a partir de esta idea, los cuales, pre-programados a voluntad del técnico informático y con orientación médica, se adecuarán selectivamente a las exigencias fisiológicas del paciente que va a recibir el órgano.

Esto conlleva a la humanidad a abrir una nueva puerta, la renovación y mantenimiento periódicos de órganos, que seguramente se llevara a cabo una vez que el órgano, deje de funcionar, o que ya no rinda lo mismo. Se tiene previsto que, para corregir estas defunciones, se generara únicamente la sección perjudicada del órgano, con la intención de trasplantarlo en ese lugar. Si el caso es mas grave, e incluye a todo un órgano, como por ejemplo el hígado, que tiene como unidad básica anatómica los hepatocitos, se procederá a generar el órgano entero, con las respectivas instrucciones electrónicas. Este es un área que tiene pista libre para desarrollarse.

Actualmente, se utiliza un concepto parecido, es decir, comparte el mismo objetivo, ayudar a la humanidad a superar percances relacionados con la integridad corporal, pero se la utiliza en crear elementos anatómicos abióticos que puedan llenar el espacio de alguna necesidad que tenga el organismo. Por ejemplo, ya se han creado mandíbulas sintéticas, con el objetivo de reemplazar la mandíbula inservible de personas que han sufrido de algun traumatismo lo suficientemente severo como para inutilizar este hueso. Pero, esta mandíbula abiótica no posee las mismas características que posee una que este hecha de osteocitos, osteoblastos, osteoclastos, y todos los subelementos que se encuentran en un hueso humano.

Implicaciones positivas y negativas de los trasplantes de órganos sintéticos

Todo procedimiento médico tiene sus implicaciones positivas y negativas. Entre las positivas, obviamente, está el desarrollo de nuevas tecnologías. Esto, abrirá la puerta a un millón de puertas más, dando origen a una exuberante gama de futuras investigaciones científicas, es decir, ayudara al crecimiento y entendimiento intelectual del ser humano. A parte de este beneficio, tendremos el mas representativo e importante, la mejora de la calidad de vida del ser humano. El ser humano será capaz de vivir muchos años más de los esperados, ya que, por ejemplo, si el corazón de una persona empieza a fallar, simplemente se procede a crear uno nuevo, y reemplazarlo, dándole varios años de vida más al ser humano. Entre las ramas que tira este beneficio, está el mayor tiempo de vida de grandes mentes, mayor tiempo para expresar estímulos sentimentales entre familiares, una renovación de todo lo conocido, entre otros.

Por otro lado, se pueden apreciar las complicaciones que podría tener este sistema. Al ser mediado por un computador, es susceptible a errores técnicos que podrían alterar un punto del órgano o tejido en su expresión mínima y casi impalpable, pero que puede ser causante de un rechazo por medio del sistema inmunitario del paciente, causando varias complicaciones médicas. Al crear órganos, varios grupos radicales van a protestar en contra de un supuesto atentado por ridiculizar a Dios. También puede emerger la posibilidad de que, en algunos años, se pueda contrarrestar la muerte, alterando el orden natural, y rompiendo las barreras del tiempo, esto causaría una desmoralización global, y al fin y al cabo sería un problema más que una solución.

Conclusión del tema pendiente para la siguiente publicación.

Bibliografía

20minutos. (08 de 02 de 2013). Obtenido de http://www.20minutos.es/noticia/1725004/0/celulas-madre/impresoras-3d/fabricar-organos/

El Comercio. (18 de 12 de 2013). Obtenido de http://www.elcomercio.com/tendencias/salud/investigacion-celulas-madre-avanza-hacia.html

El Universo. (6 de 11 de 2014). Obtenido de http://www.eluniverso.com/vida-estilo/2014/11/06/nota/4189331/empresa-busca-crear-organos-impresora-3d

Larrondo, R. (30 de 12 de 2014). Impresora3DPrinter. Obtenido de http://impresora3dprinter.com/tag/celulas-madre/

Tecnología El País. (6 de 02 de 2013). Obtenido de http://tecnologia.elpais.com/tecnologia/2013/02/06/actualidad/1360177637_908943.html

Investigación sobre mutaciones genéticas

Mutaciones genéticas a nivel de DNA

Una mutación genética es una alteración azarosa que afecta directamente al material genético del ser humano. La mayoría afecta negativamente, solo pocas son consideradas favorables. La mutación puede llevarse a cabo en células somáticas o células sexuales, más grave es que se lleve a cabo en las células sexuales. Esto se debe a que, al poseer el material hereditario variable, se transmitirá en los descendientes del ser. Se va a especificar en las mutaciones al nivel del ADN, que a diferencia de las mutaciones cromosómicas, estas afectan a uno o varios nucleótidos, en sí, los codones (tripletes de bases nitrogenadas). La incidencia de cada mutación depende del tipo de esta misma, organismo, y región génica.

Estas mutaciones a nivel del DNA son causadas por errores en la traducción o transcripción, proceso encargado de la réplica de los ácidos nucleicos celulares, el ADN Hay un 7-8% de incidencia de defectos congénitos humanos causados por genes mutantes. La tasa de mutación varía dependiendo de la exposición a factores teratógenos. Los errores pueden ser de dos tipos, transversiones y transiciones.

Transiciones: Es cuando una base nitrogenada purina es reemplazada por otra purina (Adenina y Guanina)[1]

Transversiones: Se sustituye una purina (Adenina o guanina) con una pirimidina (Timina y citosina)

Aproximadamente el 80% de los casos de mutación por genes se lleva a cabo por delación o adición de pares de bases. Al momento que se lee una mala orden causada por un gen mutante, se desencadena un efecto domino, haciendo que las proteínas sintetizadas a partir de esa mutación, sigan cometiendo el mismo error por todo el genoma restante. La tasa de mutación por genoma humano es de 2.5x10 ^-8

Inserciones o adiciones y deleciones de nucleótidos: Se refiere a tener nucleótidos de mas, o un tipo de nucleótido menos.

Duplicación: Repetición de un nucleótido dentro del mismo fragmento de ADN

Inversiones: Giro de 180 grados de un nucleótido, haciendo que se invierta totalmente

Transposición: Un gen que debería estar en un lugar en específico, está en un lugar equivocado.[2]

Tipo de mutación genética 3	Resultado y ejemplos
En el ADN
Transiciones	Pu→Pu o Pi→Pi: AT→GC, GC→AT, CG→TA y TA→CG
Transversiones	Pu→Pi o Pi→Pu: AT→CG, AT→TA, GC→TA, GC→CG, TA→GC, TA→AT, CG→AT y CG→GC
En la proteína
Mutación silenciosa	Tripletes que codifican para el mismo aminoácido: AAG(arg)→CGG(arg)
Mutación neutra	Tripletes que codifican para aminoácidos equivalentes distintos. AAA(lys)→AGA(arg). Ambos son aminoácidos básicos
Mutación cambio de sentido	Aparece un nuevo triplete que codifica para un aminoácido de distinto tipo. La proteína pierde su función.
Mutación sin sentido	Aparece un triplete de terminación o FIN: CAG(gln)→UAG(FIN)
Mutación cambio de fase o pauta de lectura	Adición o deleción de un único par de nucleótidos o de varios pares de nucleótidos, siempre que no sean múltiplo de tres.

^{1er
grafico, fuentes abajo}

Causas de mutaciones producidas de forma natural

· Errores de replicación

· Daños fortuitos en el ADN

· Elementos genéticos transponibles[3]

Errores en la replicación

· Tautomería: Las bases nitrogenadas adaptan su forma enólica constantemente, y se aparean de forma diferente, esto causara a final de cuentas transiciones

· Mutaciones de cambio de fase: Sucede en inserciones o deleciones de regiones donde las secuencias de bases son repetitivas, por ejemplo “TTTTTTTTT” o “TATATATATATA”, acabara produciendo el apareamiento erróneo deslizado, cuando afecta a la hélice nueva causa una adición, mientras que cuando afecta a la molde, causa delación.

· Deleciones y duplicaciones grandes: Como dice el nombre, estos son deleciones y duplicaciones de grandes zonas, que también suelen tener afinidad a llevarse a cabo en secciones repetitivas, según ciertos autores, sigue el mismo proceso de “apareamiento erróneo deslizado” .

Lesiones fortuitas en el ADN

El ADN está siendo constantemente dañado y reemplazado por los mecanismos de corrección de errores. Aquí entra en acción la Despurinizacion y la desaminacion

· Despurinizacion: Reacción espontanea que realiza reacciones en las cuales se van a perder purinas.

· Desanimación: Principalmente una reacción que desnaturaliza a una base nitrogenada. Lo más común, es que transforme una citosina en uracilo.[4]

Elementos genéticos transponibles

Los elementos genéticos transponibles, son segmentos de ADN con la capacidad de reubicarse en el genoma del organismo. Esta acción, a su vez, causa perdida de bases y delecion. Puede causar que la función de un gen no se exprese, y que genere una mutación.

[5]

Enfermedades más comunes

Acondroplastia: Causado por una mutación con transición G a A en el nucleótido 1138 del ADNc del gen del factor de crecimiento fibroblástico 3

Distrofia miotónica: Causado por deficiencia en el gen DMPK del cromosoma 9 (DM1) y por el gen ZNF9 del cromosoma 3, es considerada enfermedad por expansión de trinucleótidos.

Enfermedad de angelman: Enfermedad con defectos en el desarrollo, poca capacidad lingüística o ninguna, y capacidad motora torpe. Tiene incidencia de un caso a 15000 cada 30000 nacimientos. El error se lleva a cabo en el locus 15q11-q13.

Enfermedad de canavan: Trastorno hereditario que afecta directamente al metabolismo del ácido aspártico, que se encarga de reabsorber la materia blanca del cerebro. Sucede por un defecto en el gen ASPA que se encarga de crear la aspartoacilasa, es común en personas de descendencia judía, ocurre 1 de cada 30000 nacimientos.

Fibrosis quística: Producción de moco espeso principalmente en los pulmones, es autosómica recesiva. Sucede por un fallo en el gen CFTR, que se encarga de regular los niveles de calcio que entra por la membrana. Es muy común en la raza caucásica, sucede 1 de cada 5000 nacimientos. Se dice que 1 de cada 25 personas europeas, poseen aunque sea un alelo de la enfermedad.[6]

Fenilcetonuria: Enfermedad muy conocida y frecuentada, sucede 1 de cada 10000 nacimientos. Se debe a la falta de la enzima Fenilalanina hidroxilasa, enzima encargada de digerir el aminoácido fenilalanina. Afecta principalmente a los niños, si no se trata a tiempo, el paciente podría sufrir retraso mental. ⁶

Neurofibromastosis: Enfermedad hereditaria, caracterizada por los tumores creados en el tejido nervioso. Hay dos tipos, la NF1 y la NF2, la NF1 es causada por una deficiencia en el gen que va a codificar una proteína llamada neurofibrina. La NF2 ⁷

Conclusiones

Una mutación genética es una alteración, llámese adición, modificación, o disminución de material genético, ya sean genes enteros, grupos de codones, codones, o simplemente una base nitrogenada. Al nivel de bases nitrogenadas, puede haber dos causas de estos defectos, transiciones y transversiones. Una transición es cuando se cambia de lugar una purina con otra purina, o pirimidina con otra pirimidina. Una transverción es cuando una purina cambia con una pirimidina. Al nivel de genes o grupos de codones, pueden suceder errores en la replicación, como por ejemplo una tautomería, cambio de fase, o deleciones y duplicaciones grandes.

Estas alteraciones pueden desenvolver repercusiones que pueden pasar desapercibidas (genotipo) o pueden ser notorias a simple vista (fenotipo). De las más conocidas, tenemos la fenilcetonuria (carencia de enzima fenilalanina hidroxilasa), la fibrosis quística (fallo del gen CFTR y produce sustancia espesa en los pulmones), acondroplasia (mutación con transición G a A en el nucleótido 1138 del ADNc del gen del factor de crecimiento fibroblástico 3), y la enfermedad de angelman (error en el locus 15q11-q13, fallos en el desarrollo, poca capacidad motora y mala capacidad lingüística). Estas enfermedades poseen números de incidencia relativamente altos, posicionándolos en un puesto más alto en las categorías de enfermedades congénitas, actualmente se trabaja mucho en tratamientos a nivel génico para estas enfermedades.

Bibliografía

Bruce Alberts, D. B. (2006). Introducción a la Biologia celular. Ed. Médica Panamericana.

Cristina Santa, M. L. (s.f.). http://bioinformatica.uab.es/. Obtenido de http://bioinformatica.uab.es/genomica/swf/mutacion.htm

Haldeman-Englert, C. (11 de 9 de 2014). medicineplus.com. Obtenido de http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/000847.htm

Keith L. Moore, T. P. (2013). Embriología Clínica. Ontario: Elsevier.

Pendiente de migración. (s.f.). Obtenido de http://pendientedemigracion.ucm.es/info/genetica/grupod/Mutacion/mutacion.htm

Sánchez, A. J. (1982). Genética molecular bacteriana. Reverte.

Solari, A. J. (2004). Genética humana: fundamentos y aplicaciones en medicina. Ed. Médica Panamericana.

Eduardo Aragundi.