Las personas que padecen diabetes no pueden generar insulina en las cantidades necesarias para el cuerpo, porque no cuentan con suficientes células pancreáticas beta. Pero si otras células del cuerpo pudieran realizar esta labor y transformarse en células beta. ¿Se podría curar la diabetes?

En el centro de investigación Larry L. Hillblom de UCLA se ha logrado dar un paso importante en ese objetivo. Investigadores de ese centro reportaron en la revista médica Development Cell que han descubierto el mecanismo que podría convertir a otras células en células pancreáticas beta.

El tratamiento actual para la diabetes no es perfecto, y muchos pacientes aun están proclives a desarrollar una variedad de complicaciones médicas. Recuperar las células beta perdidas podría convertirse en una solución permanente, tanto para aquellos pacientes que han perdido dichas células debido a problemas inmunológicos (Diabetes Tipo 1) como para aquellos que desarrollaron diabetes durante el transcurso de su vida debido producto de la resistencia a la insulina (Tipo 2).

Nuestro trabajo muestra que las células beta y otras células endocrinas relacionadas pueden ser fácilmente convertidas unas a otras, dijo el coautor del estudio Dr. Anil Bhushan, un profesor de medicina en la división de endocrinología de la Escuela de Medicina David Geffen en UCLA.

Por mucho tiempo se asumió que las células no podían cambiar su tipo debido a un mecanismo de bloqueo interno. Pero recientes estudios han demostrado que algunos tipos de células pueden ser “inducidas” a cambiar. Los investigadores demostraron que los químicos llamados metilos, que se unen al ADN, son cruciales para el entendimiento de como las células pueden ser convertidas en productoras de insulina. La metilación del ADN mantiene el ARX, un que gen que desencadena la formación de células alfa (las que segregan glucagón) en el páncreas embrionario. La eliminación de la enzima Dnmt1 (responsable de la metilación del ADN) en las células beta, permite convertirlas en células alfa.

Estos hallazgos sugieren que un defecto en el proceso de la metilación del ADN interfiere con su capacidad para mantener su “identidad”. Entonces si este mecanismo puede producir células alfa, quizás exista un mecanismo análogo que pueda producir células beta que sean capaces de mantener la concentración de azúcar en la sangre.

“Hemos demostrado que esta conversión no depende de las secuencias de genes sino en modificaciones al ADN que dictamina como este es envuelto dentro de la célula. Creemos que estos es crucial para entender como convertir diferentes tipos de células, incluyendo células madre, en células beta” , dijo Bhushan.

Cuando Steve Jobs recibió un trasplante de hígado el año pasado, algunos creen que usó su dinero e influencias para aumentar sus probabilidades de obtener dicho transplante. Sin duda, hay una larga lista de espera pero una cantidad pequeña de organos listos para ser transplantados. Muchos higados se descartan porque no son aptos para transplante, pero un equipo de investigadores del  Hospital General de Massachusetts pronto podría remediar eso.

Los científicos crearon un pedazo de tejido del hígado en el laboratorio. Cuando se implantó el nuevo hígado una raton de laboratorio este se mantuvo funcional durante varias horas.

“La idea básica es hacer crecer un hígado en el laboratorio para su posterior trasplante”, dijo el Dr. Korkot Uygon del Harvard Medical School. “Si tenemos éxito sin duda va a revolucionar cómo las enfermedades del hígado son tratadas”.

Se eliminaron las celulas del raton donador del higado, para insertar células hepáticas llamadas hepatocitos en él. La técnica de lavado y sustitución de células es la misma utilizada en el transplante de tráquea en España a finales de 2008, el primer transplante en el mundo en el cual se utilizaron las propias celulas madre del paciente.

Si los investigadores logran crear hígados en el laboratorio, estos podrían ser usados en transplantes y ayudar a las personas que tienen estos organos dañados. Aunque todavia seria necesario añadir otro tipo de celulas al organo, para que el sistema inmunologico del paciente no lo rechaze.

La traquea del donante,  fue reducida a una estructura de colágeno, para luego inyectar las celulas madre del niño, con la intención de que estas se desarrollen dentro del cuerpo del menor,  logrando que el riesgo de rechazo sea minimo o casi nulo. Es la primera vez que un niño recibe tal tratamiento y que se usa por completo una traquea. Es tambien la segunda vez que un organo ha sido transplantado a una persona mientras las celulas madre estan desarrollando el nuevo organo. Intentos previos, requerian que el organo del donador, fuera incubado por semanas y se desarrollase por completo antes del transplante, lo que convierte a esta operación en un paso soprendente y marca una nueva dirección en este tipo de cirugias.

Comparado a otras opciones quirugicas actuales que no usan celulas madres, este procedimiento fue considerablemente rapido y economico. El niño de 10 años cuyo nombre permanece en reserva, padecia de estenosis traqueal congénita una condicion que estrecha la traquea y hace sentir al paciente como si se le cortara la respiración, siendo potencialmente fatal. Los tratamientos tipicos aún los mas modernos, involucran un transplante convencional. El niño recibio dicho tratamiento pero el stent metalico usado en el procedimiento daño su aorta años despues. En lugar de de afrontar los peligros de otro transplante, sobre todo el riesgo de rechazo post operatorio, los doctores del GOSH solicitaron la ayuda del Dr. Macchiarini para el transplante de dicho organo. Al dejar que la traquea se desarrolle dentro del cuerpo del paciente, el costo de un proceso  como este se reduce en gran medida.

Para una mejor comprensión del procedimiento es preferible ver el siguiente video:

Los doctores y cirujanos responsables de este logro médico. De izquierda a derecha: Dr. Martin Birchall (UCL), Dr. Mark Lowdell (RFH), Dr. Paolo Macchiarini (Careggi), Dr. Martin Elliott (GOSH).

En la actualidad la nano tecnología está brindando mucha esperanza a la incontable cantidad de pacientes que padecen de cáncer, sobre todo porque el campo de la nanotecnología permite tratamientos que son específicos y enfocados exclusivamente a las células malignas con efectos secundarios casi nulos, lo cual difiere de los actuales tratamientos como la quimioterapia. Muchos de estos nuevos tratamientos usan oro como sustancia mágica para la detección y eliminación de las células malignas. Uno de estos nuevos tratamientos en desarrollo es al que están abocados los científicos en la Universidad Rice, que esperan “explotar” las células enfermas usando láser y nano partículas de oro.

Según Dmitri Lapotko, investigador en jefe del proyecto en la Universidad Rice, “El poder actuar sobre las células de manera individual es una de las ventajas mas anunciadas de la nano medicina. La idea es descubrir y tratar las células cancerígenas de forma temprana, antes que la enfermedad progrese al punto de hacer a las personas gravemente enfermas”.
La técnica consiste en crear “nano burbujas” al aplicar pulsos cortos de láser a las nano partículas de oro que se encuentran adheridas a las células cancerosas. Estas burbujas son visibles bajo el microscopio, lo que permite la detección de las células afectadas por el cáncer, o en caso de aplicar más poder al laser, destruirlas por completo.
En el 2009, este enfoque fue probado en una placa arterial. Nano partículas fueron aplicadas a la placa y usando un laser los científicos lograron eliminar los depósitos que bloqueaban las arterias. (Ver video debajo)
El estudio apunta a la leucemia y el cáncer de cabeza y cuello. Las partículas fueron recubiertas con anticuerpos que les permitían actuar solo contra las células cancerígenas. Esta investigación es resultado de la colaboración entre la Universidad Rice y el Instituto Lykov de la Academia Nacional de Ciencias de Bielorrusia, la cual recientemente ha fundado el Laboratorio (Estadounidense-Bielorruso) de Investigación Nanofotónica Fundamental y Biomédica.

Video de Pruebas: Placa Arterial

Este nuevo enfoque también está siendo utilizado en otros procedimientos en desarrollo por la Universidad de California y la Universidad Rice. La Universidad de California está desarrollando nano esferas de oro y la Universidad Rice nano partículas de oro explosivas. El oro es una sustancia atractiva para los investigadores porque es inerte en el cuerpo. Sales de oro y coloides de oro (un tipo de mezcla en la que una sustancia se dispersa de manera homogénea en otra) han sido usadas para tratar la artritis por mas de 100 años, por lo que se cree que las nano celdas no serán toxicas para el organismo. Las nano celdas son cubos huecos hechos al precipitar oro en nano partículas de plata. La plata erosiona desde su interior y de forma simultánea las esquinas del cubo, dejando entrar la solución a través de los poros de las esquinas abiertas.

Para prevenir que las proteínas se depositen en las nano partículas, lo cual podría suceder al ser capturadas por el sistema inmunológico y arrastradas hacia el hígado por el flujo sanguíneo, los científicos han recubierto las nano celdas con una capa de PEG. El PEG es un químico no toxico usado por muchas personas en la forma de laxantes como el GolyTELY o MiraLAX. Este compuesto evita la adsorción de las proteínas, “disfrazando” a las nano partículas de manera que el sistema inmune no pueda reconocerlas. Así estas pueden circular en el flujo sanguíneo lo suficiente para acumularse en los tumores.Un tumor en crecimiento debe desarrollar su propio suministro de sangre para evitar que su interior adolezca de oxigeno y nutrientes.  Los vasos del tumor presentan un diámetro irregular así como patrones de ramificación anormal, pero lo más importante, sus paredes son delgadas y con fugas. Las células que se aglomeran alrededor de estos vasos forman una barrera impermeable pero presentan pequeños espacios entre ellas. Las nano celdas se infiltran a través de estos espacios tan eficientemente que tornan de un color negro la superficie comúnmente rosácea del tumor.Las suspensiones de las nano celdas, que son aproximadamente del mismo tamaño que una partícula de virus, no son siempre amarillas. Están teñidas de algo que se llama resonancia de plasmones. La resonancia – y el color – se puede sintonizar en una amplia gama de longitudes de onda, alterando el grosor de las paredes de las celdas. En otras palabras, su color y su capacidad para absorber luz y convertirla en calor pueden ser controladas con precisión.
Para aplicaciones biomédicas, los científicos en la WUSTL ajustan las celdas a 800 nanómetros, una longitud de onda que cae dentro de una ventana de transparencia del tejido que se encuentra entre 750 y 900 nanómetros, en la parte cercana al infrarrojo del espectro. La luz en este punto puede penetrar tan profundo comovarias pulgadas en el cuerpo (ya sea de la piel o el interior del tracto gastrointestinal o de otros órganos). La conversión de la luz en calor se debe al mismo efecto físico como el color. La resonancia tiene dos partes. En la frecuencia de resonancia, la luz es tanto dispersada como absorbida por las nano celdas. El control del tamaño de las nano celdas permite lograr una máxima absorción.

Pruebas Prometedoras

Durante  pruebas clínicas, ratones con tumores en ambos lados de su cuerpo, fueron divididos aleatoriamente en dos grupos. Los ratones en un grupo fueron inyectados con nano celdas de oro recubiertas con una película de PEG y  los del otro grupo con una solución distinta. Varios días más tarde el tumor derecho de cada animal fue expuesto a un láser durante 10 minutos. El equipo utilizó diferentes técnicas de escaneo no invasivas para monitorear los efectos de la terapia.

Durante la irradiación, se tomaron imágenes térmicas de los ratones con una cámara infrarroja. Como en la mayoría de los animales que regulan automáticamente la temperatura de su cuerpo, las células de un ratón funcionan de manera óptima sólo si su temperatura corporal se mantiene entre 36,5 y 37,5 grados Celsius (98 a 101 grados Fahrenheit). A temperaturas superiores a 42 grados Celsius (107 grados Fahrenheit), las células comienzan a morir debido a que las proteínas que les proveen de su correcto funcionamiento empiezan a romperse. En los ratones inyectados con las nanoceldas, la temperatura de la superficie de la piel aumentó rápidamente de 32 grados Celsius a 54 grados C (129 grados F). Sin embargo, en los ratones inyectados con otra solución, la temperatura de la superficie se mantuvo por debajo de los 37 grados Celsius (98.6 grados Fahrenheit).

Para ver el efecto que  tuvo el calor en los tumores, los ratones fueron inyectados con un trazador radiactivo incorporado en una molécula similar a la glucosa. Se utilizo tomografía axial computarizada y de emisión de positrones (PET y TC)  para registrar la concentración de glucosa en los tejidos del cuerpo, cuanto mayor es la captación de glucosa, mayor es la actividad metabólica. Los tumores de los ratones inyectados con las nano celdas se mostraron menos significativos en los escaneos que los de los ratones inyectados con la otra solución, lo que indica que muchas células tumorales ya no estaban en funcionamiento. Se descubrió  más tarde que los tumores en los ratones tratados con nano celdas tenían signos histológicos de daño celular.

A pesar de los resultados, los investigadores están insatisfechos con su efectividad. Aunque los tumores acumularon suficientes nano celdas de oro para darles un color negro, sólo el 6 por ciento de las partículas inyectadas se ubicaron en el tumor. Les gustaría que el número estuviera más cerca del 40 por ciento de modo que menos partículas tendrían que ser inyectadas en el paciente.

Ellos planean agregar ligandos a las nano celdas para que puedan  reconocer y adherirse con mayor efectividad a  los receptores en la superficie de las células tumorales.Además de diseñar nano celdas que activamente se adhieran a las células tumorales, el equipo está considerando la posibilidad de cargar el interior de las partículas con drogas anti cancerígenas para que el tumor sea atacado en dos frentes. Sin embargo, lo más importante desde el punto de vista de los pacientes con cáncer, es que cualquier tratamiento con nano celdas sea dirigido específicamente a las células tumorales evitando los graves efectos secundarios de otros metodos. Los científicos de la WUSTL acaban de recibir del Instituto Nacional del Cáncer una subvención de 2.129.873 dólares  por cinco años, para continuar su trabajo con la terapia foto térmica.

Fuente:

http://www.gizmag.com/gold-nanocages-cancer-photothermal-treatment/14512/

Gripe porcina, Gripe Española,  SARS. Cada año aparece un nuevo virus del cual protegerse. Actualmente la respuesta de nuestro cuerpo a estos virus es bastante basica, atrapa los que puede.

El sistema inmunólogico tiene dos componentes principales.  La imnunidad innata actua de primera mano, pero su respuesta es genérica, su repertorio y memoria inexistente. Por si misma, no es suficiente. Para poder combatir infecciones cronicas y desarrollar respuestas especificas a ciertos patógenos el cuerpo concentra su capacidad en un segundo “sistema imunológico adquirido” que regula y amplifica la respuesta del sistema innato,  brindando al cuerpo la posibilidad de enfrentarse a nuevos retos. Mucha de su labor radica en la producción de anticuerpos, cada uno de los cuales esta diseñado especificamente a la fisicoquímica de un patógeno invasor. En el mejor caso, el sistema inmunológico crea un anticuerpo que es perfecto para alguna potencial amenaza, adicionalmente el sistema inmunologico adquirido mantiene “memoria” sobre el anticuerpo, permitiendo al cuerpo estar mejor preparado para futuras invasiones del mismo patógeno. El anticuerpo en cuestión, se unirá y finalmente neutralizará o eliminará a los organismos nocivos.

Hasta el momento el proceso de elaboración de anticuerpos depende mucho de la suerte, y de un tipo de linfocito conocido como célula B. En principio,  los linfocitos B tienen la capacidad para recombinarse en una variedad casi infinita de anticuerpos: cerca de 65 diferentes “regiones V” en el genoma pueden combinarse con 25 “regiones D” y 6 “regiones J”, generando mutaciones al azar. En la práctica obtener el anticuerpo correcto sigue dependiendo de la combinación adecuada en el momento justo. Las combinaciones emergen en cualquier momento y en cualquier individuo en función de dos cosas: el repertorio de anticuerpos que su organismo ha generado previamente, y un juego aleatorio de combinación y mutación muy parecida a la selección natural, los linfocitos B que son efectivos en eliminar patógenos sobreviven mientras que los que tienen un pobre desempeño, terminan siendo eliminados.

Desafortunadamente, no hay garantia que esto siempre funcione. En un individuo en partícular puede no existir un anticuerpo adecuado. Si existe un “vacio” en el repertorio inmunológico de una persona, esta tal vez nunca desarrolle el anticuerpo adecuado. Aún, si existiese el anticuerpo adecuado como punto de partida, el sistema inmunológico puede fallar en generar el anticuerpo correcto para eliminar la infección. Las mutaciones más provechosas pueden emerger como no, debido en parte a que todo el sistema es gobernado por un segundo tipo de células conocidas como linfocito T.  El trabajo de las celulas T, es reconocer pequeños fragmentos de las proteinas virales, como petidos y entonces ayudar a los linfocitos B a producir anticuerpos.  Las celulas T tambien poseen un sistema de recombinación, generando billones de diferentes receptores, de los cuales solo unos pocos reconocerán un antígeno viral en particular. Por lo tanto, los dos sistemas deben identificar el mismo patógeno de manera independiente para que todo funcione correctamente. Lo bueno, es que el sistema en conjunto es lo suficientemente capaz de generar una respuesta inmunológica de por vida, por ejemplo personas que fueron expuestas a la terrible Gripe Española en 1918 aun mantienen en su organismo (91 años despues) los anticuerpos para combatirla.  Pero el sistema no es perfecto, la misma Gripe Española cobro la vida de 50 millones de personas, y no hay certeza de que una persona en particular pueda desarrollar los anticuerpos necesarios aún si es vacunada.

Imnunidad 2.0

Por el momento, la mejor forma de dotar al cuerpo de defensas es a través de las vacunas, pero estas se encuentran muy lejos de ser una panacea. Cada vacuna debe elaborarse con anticipación, pocas vacunas brindan una completa protección a todos, y aun contradiciendo un mito popular, pocas son efectivas durante toda la vida. Las vacunas contra la viruela son de por vida, pero las del tétano tienen un periodo de duración de 5 a 10 años. No existe vacuna contra el HIV. Si hablamos de bacterias como la tuberculosis, las actuales vacunas son casi por completo poco efectivas.  Es mas, todo el proceso es indirecto. Las vacunas funcionan gracias a la estimulación de las celulas B y T con la intención de producir anticuerpos, no producen directamente los anticuerpos. En su lugar, tratan que el cuerpo genere por si mismo los anticuerpos. Para lograr esta estimulación, se requiere de otro conjunto de células, las  células dendríticas, y la presencia de un conjunto de moléculas llamadas el Complejo principal de Histocompatibilidad, haciendo mas compleja la generación de una respuesta inmunológica.

Nuestra esperanza esta en eliminar al hombre de en medio. En lugar de simplemente esperar que la vacuna actue indirectamente en la generación de anticuerpos, imaginemos que se pudiera modificar geneticamente estos anticuerpos y hacerlos disponibles en el momento necesario. Nace asi la Inmunidad bajo demanda.

A primera vista, esto es de ciencia ficción. Pero existen indicios de que este sistema o algo parecido será una realidad en unas pocas decadas. Como se menciono en párrafos anteriores, todo linfocito T y B expresa un único receptor que reconoce una pequeña pieza de estructura extraña de un virus o bacteria, como sus proteinas . Avances recientes en genética, harían posible reprogramar los linfocitos B directamente o a través de células madre, para producir anticuerpos contra partes de las proteinas virales o bacterianas.  De forma similar, los linfocitos T podrían ser modificados para reconocer partes de un virus o bacteria y ayudar a los linfocitos B a producir potentes anticuerpos contra virus y otros patógenos, neutralizandolos o eliminandolos por completo.

Cientificos de Caltech, dirigidos por el premio nobel, David Baltimore, han modificado geneticamente células madre que pueden ser programadas dentro de células B para producir anticuerpos contra el HIV. Mientras tanto, el investigador contra el cancer, Steven Rosenberg del NIH, ha creado una armada de celulas T clonadas capaces de reconocer tumores y logrado transferir estas celulas a pacientes que padecen un cancer de piel, denominado melanoma. Su trabajo esta mostrando muy buenos resultados en las pruebas clínicas. En conjunto, estos resultados pueden dirigirnos a un nuevo futuro, en el cual, los anticuerpos y receptores necesarios sean directamente descargados a nuestro cuerpo en lugar de ser indirectamente inducidos.

Es cierto que aun queda mucho trabajo por realizar.  Lo primero es tener un mejor entendimiento de los patógenos: cada uno presenta un talon de aquiles, por lo tanto debemos encontrar una forma sistematica de encontrar la debilidad de cada patogeno, convirtiendose en el pre requisito para un sistema inmunologico bajo demanda. Tambien es importante desarrollar modelos estructurales para crear artificialmente los anticuerpos y receptors de las celulas  T que puedan reconocer estas regiones. Con el tiempo, como el poder de procesamiento se incremente, esto será posible y tendremos la oportunidad de diseñar vacunas artificiales completamente. Por ahora esto es un sueño más que una realidad.

Fuente: HPlusMazagine.com

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