Utilizando una técnica conocida como “origami de ADN”, investigadores crearon pequeñas estructuras de ADN que pueden pegarse a células específicas de cáncer y liberar una carga mortal en ellas.
Esta técnica conocida como origami de ADN permite crear estructuras bidimensionales y tridimensionales a una nanoescala utilizando ADN. Por ahora era solo un concepto entretenido, pero investigadores pudieron crear un dispositivo que puede buscar y destruir células vivientes, los investigadores llamaron a estas estructuras nanorobots.
Estos dispositivos tienen una forma como de barril, de alrededor de 35 nanómetros de díametro, con 12 lugares para poder cargarlos de móleculas capaces de destruir una célula. Adicionalmente a esto, estas estructuras tienen dos “candados”, pequeñas hebras con una secuencia de ADN específica a la que cierta proteína encontrada únicamente en la superficie de la célula objetivo puede pegarse. Cuando las proteínas (o “llaves”) en la superficie de la célula se pegan a los “candados”, estos se abren y la estructura cambia de forma, liberando su carga.
Las estructura fue diseñada utilizando un software libre, llamado Cadnano, desarrollado por uno de los autores, Shawn Douglas, un biofísico en el Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada Biológicamente de Harvard. Y después construyeron los robots usando la técnica de origami de ADN.
Aún no se sabe si estas estructuras funcionarán en un organismo viviente. Ya que están diseñadas para comunicarse con la superficie de células, si el objetivo a tratar se encuentra dentro de la célula, esta técnica podría no ayudar. Así mismo, estos robots son rápidamente limpiados por el hígado o destruidos por nucleasas, enzimas que consumen trozos de ADN que se pierden.
Científicos de la Universidad de Madrid, comprobaron que el estrés oxidativo (estado del organismo causado por un exceso de radicales libres) es un factor importante en el desarrollo del aneurisma de aorta abdominal (AAA), enfermedad que afecta casi un 5% de los hombres mayores de 65 años. También constataron que la “catasa” (una enzima) podría prevenir la formación y desarrollo de esta enfermedad.
Los estudios son de gran importancia, porque abren grandes posibilidades para el diagnóstico precoz y tratamiento de dicha patología, ya que controlando el estrés oxidativo se podría inhibir el proceso de esta enfermedad.
El aneurisma de la aorta abdominal (AAA) es un ensanchamiento de la aorta en la zona abdominal, que debido a la presión arterial, puede debilitarse y provocar su ruptura. Cuando el diámetro de la aorta llega a ser igual o mayor a 5 centímetros, existe mayor posibilidad de ruptura y es cuando los pacientes deben ser sometidos a cirugía abierta o endovascular.
Algunos factores de riesgo de esta patología, son: la edad, el tabaco, la hipertensión arterial, la hipercolesterolemia, la ateroesclerosis y factores genéticos.
Investigadores prueban grupos de carbón a una nanoescala para la quimioterapia. La mezcla de drogas actuales y nanopartículas de carbón muestran potencial para mejorar el tratamiento para los cánceres de cabeza y cuello, especialmente cuando son combinados con terapia de radiación, de acuerdo al nuevo estudio presentado por la Universidad de Rice y el Centro de Cáncer MD Anderson de la Universidad de Texas.
El trabajo abre un camino para mayor investigación en terapia personalizada a las necesidades de pacientes individuales. La terapia usa nanopartículas de carbón para encapsular las drogas quimioterapeúticas y mantenerlas encerradas hasta que sean entregadas a las células cancerosas que deben de matar.
Investigadores revelaron el Martes que la Amoxicilina, droga comunmente prescrita para inflamación de la cavidad nasal y los senos paranasales debido a infecciones, era tan efectiva como un placebo.
Investigadores de la Escuela de Medicina de Washington en St. Louis, Missouri, encontraron que no había diferencia significativa en los síntomas de pacientes que estaban tomando amoxicilina comparado con aquellos que tomaron el placebo tres días después de comenzar el tratamiento con las píldoras.
“Considerando la amenaza a la salud pública por la resistencia a los antibióticos, es necesaria fuerte evidencia para justificar la prescripción de antibióticos para esta enfermedad usualmente auto-limitante. Pruebas clínicas controladas para evaluar el tratamiento de antibióticos tienen malos resultados conflictivos, probablemente debido a diferencias en el criterio de diagnóstico y la evaluación del resultado”, escribieron los investigadores del estudio. Estos recomiendan que los doctores eviten tratamiento rutinario de antibióticos para pacientes con infecciones sinusales ligeras y que reserven la terapia para pacientes con síntomas moderadamente severos o severos.
El estudio está publicado en el Diario de la Asociación Médica Americana.
Levadura. Imágenes: R. Halfmann, D. F. Jarosz, S. K. Jones, A. Chang, A. K. Lancaster, S. Lindquist, y Nature
Por vez primera, investigadores encontraron priones en cepas salvajes de levadura, y mostraron de que manera pueden ayudar a los organismos a resistir estrés ambiental.
Por Anne Trafton, MIT News Office. Original (en inglés).
Proteínas mal dobladas llamadas priones son mejor conocidas por causar enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad Creutzfeldt-Jakob y la enfermedad de las vacas locas (Encefalopatía espongiforme bovina). Sin embargo, un nuevo estudio realizado por científicos en el Instituto Whitehead del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts) encontró que también juegan un papel mucho más benéfico.
El equipo de investigadores, liderado por Susan Lindquist, ha mostrado que en la levadura, los priones despiertan genes que pueden ayudar a la levadura a sobrevivir estrés ambiental. Además, estas nuevas características pueden ser pasadas a la descendencia, contribuyendo a la evolución de una manera inesperada.
Lindquist, un profesor de biología en el MIT, propuso por primera vez este mecanismo evolucionario hace más de una década, pero muchos científicos se resistieron a la idea por que nadie podía encontrar evidencia de que los priones existieran en cepas “salvajes” de levadura, a diferencia de las cepas de laboratorio utilizadas para estudios genéticos.
En una revista académica publicada en la edición del 15 de febrero de Nature, los investigadores probaron casi 700 cepas de levadura salvaje y encontraron priones en un tercio de ellas.
“Ahora tenemos evidencia de que estos elementos existen en la naturaleza y pueden influenciar la adaptación a una variedad de estrés que son relevantes a la sobrevivencia del organismo”, dijo Dan Jarosz, un postdoctorado en el laboratorio de Lindquist y uno de los autores líderes de la revista académica.
El otro autor principal es Randal Halfmann, ahora en el Centro Médico Suroeste de la Universidad de Texas.
Pagando sus apuestas
Los priones son conformaciones anormales de proteínas normalmente encontradas en células; las versiones mal dobladas pueden tener impresionantes efectos.
Estudios previos en cepas de laboratorio de levadura han mostrado que un prión llamado PSI+ puede formar grupos que interfieren con la habilidad de una célula de leer su propia información genética. Normalmente, instrucciones de ADN son copiadas en una molécula conocida como mensajero ARN (mRNA), el cual es leído entonces por ribosomas, donde las proteínas son ensambladas. El prión PSI+ previene que el ribosoma se detenga en el lugar correcto, así que continúa agregando a la proteína, generando potencialmente una cepa notable.
Bajo circunstancias normales, los priones aparecen en solo una de un millón de células de levadura. Su presencia actúa como un mecanismo de cobro de apuestas para la población: Si la adaptación del prión resulta no ser apta para sobrevivencia, la población pierde muy pocas células. Interesantemente, cuando el entorno se vuelve estresante, los priones comienzan a aparecer a una taza más alta. “Cuando las cosas no van bien, las células incrementan la frecuencia a la que apuestan”, dice Lindquist.
En este estudio, los investigadores encontraron evidencia de PSI+ en 10 cepas salvajes; otro prión bien conocido, MOT3+, fue encontrado en seis cepas salvajes. Para probar elementos priones previamente desconocidos, expusieron las cepas a un químico que saca PSI+ y MOT3+ fuera de su estado de prión, y encontraron que 255 cepas demostraron niveles notables tras este tratamiento. Aproximadamente 40 por ciento de esas cepas probaron ser benéficas al crecimiento en una docena de diferentes condiciones ambientales probadas, incluyendo entornos acídicos o en la presecia de drogas anti-hongos o altos niveles de etanol.
“Una cosa es decir que es posible, otra es mostrar que realmente ocurre en lo salvaje”, dice Alex Lancaster, un estudiante investigador en el laboratorio de Lindquist y un autor de la revista académica. “Esto sirve para mostrar que esto es algo que realmente podría hacer una diferencia en términos de la evolución de la levadura, y potencialmente también otros organismos”.
Las características inducidas por priones pueden ser pasadas a generaciones futuras, inicialmente a través de heredar los mismos priones, y subsecuentemente a través de mutaciones genéticas. Esto es, los rasgos pueden ser codificados en el genoma si ocurre una mutación que cause que el gen sea leído más allá de donde debería de serlo.
La nueva revista académica representa un “gran paso adelante” para entender el papel de los priones en la evolución de la levadura, dice Yury Chernoff, un profesor de nanobiología en el Instituto de Tecnología de Georgia. “Ahora podrás convencer a la gente de que no puedes seguir ignorando priones cuando hablas de conceptos evolucionarios”, dice Chernoff, quien no fue parte del equipo investigador.
Los investigadores del MIT trabajan ahora con científicos en la Universidad de Californio en San Francisco para determinar exactamente como los priones que identificaron en este estudio dan paso a nuevas características observadas en levadura. También buscan evidencia de que los priones tienen efectos similares en otros organismos.
Investigadores realizaron un estudio para encontrar cual es la mínima cantidad de ejercicio necesaria para mantener una buena salud y condición física, la respuesta parece ser mucho menos de lo que la mayoría pensaba.
Este estudio, realizado por investigadores de la Universidad McMaster en Hamilton, Ontario, tomó varios grupos de voluntarios, uno, eran personas sedentarias pero en general saludables, otro, eran pacientes con enfermedad cardiovascular. Los investigadores los hicieron ejercitar en pequeños intervalos intensivos de ejercicio de un minuto de duración, con un minuto de descanso, este tipo de ejercicio, llamado HIIT (High-intensity interval training – Entrenamiento de Intervalos de Alta Intensidad), requiere de poco tiempo. Ejercitar de esta manera produce cambios fisiológicos similares en los músculos que sesiones de larga duración por semana.
Los investigadores desarrollaron una rutina de HIIT, esta rutina involucró un minuto de esfuerzo pesado, a alrededor de 90% del ritmo cárdiaco (el que se puede calcular restando la edad a 220), seguido de un minuto de recuperación. Esto se repite 10 veces, para un total de 20 minutos. Tras varias semanas de practicarlo, ambos grupos de voluntarios mostraron mejoras significativas en su salud y condición.
Cabe mencionar que HIIT no es ideal para todos, si se tiene el tiempo una sesión regular de 30 minutos de entrenamiento de resistencia sirve bastante, pero si no tienes el tiempo, considera pedalear una bicicleta estacionaria o correr cuesta arriba por un minuto.
Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Shangai crearon un sistema donde ocho fotones quedaron con probabilidades similares de estar polarizados con una orientación específica, algo conocido como estado “de gato de Schrödinger”. En una revista científica publicada en Nature Photonics, los autores Xing-Can Yao y su grupo describe una nueva técnica que utiliza fuentes de fotones ultra-brillantes para controlar algunos de los problemas que afectaron los experimentos de entrelazado tempranos.
El entrelazamiento cuántico es una de las áreas de la mecánica cuántica más intrigantes. Dos fotones entrelazados cuánticamente están en alguna forma interconectados sin importar la separación física entre estos; al realizar la observación de uno de estos fotones, su par entrelazado es afectado instantáneamente. Es un fenómeno difícil de estudiar.
En este experimento, los científicos separaron los fotones entrelazados, y tras la separación, un dispositivo conocido como placa de media onda (HWP) se insertó en el camino de uno de los haces de fotones, convirtiendo la polarización vertical de los fotones en polarización horizontal y viceversa. Después de esto los haces polarizados son recombinados, esto asegura que cada fotón tenga el mismo estado polarizado.
El proceso se repitió cuatro veces, con cada repetición se creaban más fotones entrelazados y polarizados, hasta llegar a un total de ocho hazes de fotones producidos del pulso láser inicial.
Ya que la polarización de los fotones es desconocida antes de la medición, según la interpretación estándar de la mecánica cuántica, se considera que contienen ambas polarizaciones con la misma probabilidad.
Finalmente se compararon utilizando un divisor de haces polarizador (PBS), que solo los transmite si están polarizados horizontalmente. Utilizando otra placa de media onda antes de la comparación, el experimento puede determinar cual es la polarización de los ocho fotones simultáneamente, lo que muestra si los ocho estaban entrelazados o no.
Hay 256 posibles combinaciones de polarización diferentes, y solo una de estas combinaciones de la polarización de los ocho fotones sería consistente con un estado entrelazado. En la gran mayoría de los casos, los investigadores encontraron valores de polarización esperados, la proporción de resultados deseados contra indeseados fue de 530 a 1.
Un equipo del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts) progresa hacia la meta de baterías económicas a escala de redes eléctricas que podrían volver viables las fuentes de energía renovable intermitentes.
Por David L. Chandler, MIT News Office. Original (en inglés).
El más grande inconveniente de muchas fuentes de energía limpia y renovable es su intermitencia: El viento no siempre sopla, el sol no siempre brilla, y así el poder que estos producen podría no estar disponible en momentos cuando es necesario. Una gran meta de la investigación de energía ha sido encontrar maneras de ayudar a suavizar estas fuentes erráticas.
Nuevos resultados de un programa de investigación en curso en el MIT, reportado en el Diario de la Sociedad Química Americana, muestra una prometedora tecnología que podría proveer esa manera de nivelar la carga que por tanto tiempo ha sido buscada – a un costo mucho menor y con una mayor duración que los métodos previos. El sistema utiliza baterías de alta temperatura cuyos componentes líquidos, como novedosos cócteles, se ajustan naturalmente en distintas capas debido a sus distintas densidades.
Los tres materiales fundidos forman los polos positivo y negativo de la batería, así como una capa de electrolito – un material que partículas cargadas atraviesan según la batería sea cargada o descargada – en medio. Las tres capas están compuestas de materiales que son abundantes y baratos, explica Donald Sadoway, el profesor de Química de Materiales del MIT y autor principal de la nueva revista académica.
“Exploramos muchos materiales”, dijo Sadoway, buscando la combinación correcta de propiedades eléctricas, la abundante disponibilidad y diferencias en la densidad que permitieran que las capas se mantuvieran separadas. Su equipo encontró un número de prometedores candidatos, dijo, y está publicando su análisis detallado de una de dichas combinaciones: magnesio para el electrodo negativo (capa superior), una mezcla de sales que contiene cloruro de magnesio para el electrolito (capa media) y antimonio para el electrodo positivo (capa inferior). El sistema operaría a una temperatura de 700 grados Celsius, o a 1,292 grados Fahrenheit.
En esta formulación, explica Sadoway, la batería entrega corriente conforme los átomos de magnesio pierden dos electrones, convirtiéndose en iones de magnesio que migran a través del electrolito hacia el otro electrodo. Ahí, re-adquieren dos electrones y se revierten a átomos ordinarios de magnesio, que forman una aleación con el antimonio. Para recargarla, la batería es conectada a una fuente de electricidad, que saca al magnesio de la aleación y a través del electrolito, donde se vuelve a unir al electrodo negativo.
La inspiración para el concepto vino del trabajo previo de Sadoway sobre el proceso electroquímico de la separación del aluminio de su óxido alúmina, que es conducido en celdas electroquímicas que operan a temperaturas altas similares. Muchas décadas de operación han probado que dichos sistemas operan confiablemente durante largos períodos de tiempo a una escala industrial, produciendo metal a un muy bajo costo. En efecto, dice, que lo que encontró fue “una manera de invertir el proceso”.
Durante los últimos tres años, Sadoway y su equipo – incluyendo el Centro Afiliado de Investigación sobre el Procesado de Materiales del MIT David Bradwell, el autor líder de la nueva revista académica – han escalado gradualmente sus experimentos. Sus pruebas iniciales usaron baterías del tamaño de un vaso de tragos cortos (shots); entonces procedieron a celdas del tamaño de discos de hockey, 7.6 centímetros de diámetro y 25 milímetros de grosor. Ahora, han comenzado pruebas en una versión de 15.2 centímetros, con 200 veces la capacidad de la versión inicial.
Las compañías de energía eléctrica podrían finalmente ser los usuarios de esta tecnología, dice Sadoway, “no importa de que estén hechas, o cual sea el tamaño. La única pregunta es cual es el costo de almacenaje” para una determinada cantidad de energía. “Puedo construir una hermosa batería al precio de la NASA”, dijo – pero cuando el costo es la motivación principal, “eso cambia la búsqueda” para el mejor material. Solo basado en la rareza y en el costo de algunos elementos, “largas secciones de la tabla periódica están fuera de los límites”.
El equipo continua su trabajo en optimizar todos los aspectos del sistema, incluyendo los contenedores utilizados para sostener los materiales fundidos y las maneras de aislarlos y calentarlos, así como maneras de reducir la temperatura de operación para ayudar a cortar los costos de energía. “Hemos descubierto maneras de reducir la temperatura operacional sin sacrificar rendimiento eléctrico o costo”, dijo Sadoway.
Mientras que otros han investigados sistemas de baterías líquidas similares, Sadoway dice que él y su equipo son los primeros en producir un sistema de almacenamiento funcional y práctico utilizando esta aproximación. Le atribuye parcialmente su éxito en esto a la mezcla única de experiencia en un lugar como MIT: “La gente en la industria de las baterías no sabe nada sobre la separación electrolítica en sales derretidas. La mayoría piensa que la operación a altas temperaturas sería ineficiente”.
Robert Huggins, un profesor emérito de ciencia de materiales e ingeniería en la Universidad de Stanford, dijo, “Para cada aproximación radicalmente diferente, hay un número de nuevos problemas prácticos a resolver para que se vuelva una alternativa práctica a usarse en el almacenamiento de energía a gran escala, [incluyendo] evaporación electrolítica, y corrosión y oxidación de componentes, así como la cuestión siempre presente del costo”. Sin embargo, dijo, este es “un acercamiento muy innovativo al almacenamiento electroquímico de energía, y está siendo explorado con un alto grado de sofisticación”.
Sadoway, junto con Bradwell, ha fundado una compañía para llevar esta tecnología a la comercialización, y estar en un año sabático trabajando con la compañía, Liquid Metal Battery Corp. (Corporación de Baterías de Metal Líquido). “Si esta tecnología tiene éxito”, dijo, “podría cambiar el juego” para la energía renovable.
El trabajo ha sido patrocinado por el Centro Deshpande de Innovación Tecnológica en el MIT, la Fundación de la Familia Chesonis, el programa ARPA-E del Departamento de Energía de los Estados Unidos, y Total, S.A.
Científicos de la Universidad de California, en Berkeley, grabaron la actividad cerebral en pacientes mientras que los pacientes escuchaban una serie de palabras. Entonces usaron su actividad cerebral para reconstruir las palabras con una computadora. La investigación podría ayudar un día a la gente que no puede hablar debido al daño cerebral.
15 pacientes que estaban agendados para recibir cirugía en el cerebro se ofrecieron como voluntarios para este estudio. Después de que los cirujanos perforaron un agujero en sus cráneos, el equipo investigador colocó 256 electrodos sobre la parte del cerebro que procesa las señales auditorias llamada lóbulo temporal. Entonces los científicos reproducieron palabras, una a la vez, a los pacientes mientras se grababa la actividad temporal en el lóbulo temporal.
Brian Pasley, autor líder del estudio, diseñó dos diferentes modelos computacionales para la reconstrucción de los estímulos. Cada uno fue creado de acuerdo a dos suposiciones diferentes sobre como el cerebro procesa el sonido. Un modelo fue mucho mejor, permitiendo que la computadora reconstruyera la palabra original de un 80 a un 90 por ciento de las veces.
El estudio fue publicado por PLoS Biology (Public Library of Science).
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Un escaneo de rayos X de la cabeza de uno de los voluntarios, mostrando electrodos distribuidos sobre el lóbulo temporal del cerebro, donde los sonidos son procesados. Imagen: Adeen Flinker, UC Berkeley
Todos los cerebros humanos son diferentes, pero, ¿de dónde proviene la diversidad en el interconectado de las más de mil millones de neuronas con más de 100 billones de interconexiones?
Las variaciones que heredamos de los genes de nuestros padres podrían jugar un papel. Sin embargo, aún gemelos idénticos criados por los mismos padres pueden tener marcadas diferencias en su función mental, en las características de su comportamiento, y en el riesgo de enfermedades mentales o enfermedades neurodegenerativas. De hecho, ratones criados para ser idénticos genéticamente y manejados exactamente de la misma manera en el laboratorio muestran diferencias en su habilidad para aprender, evasión del miedo y respuestas para el estrés aún con la edad, género y cuidado se mantienen constantes. Algo más debe estar sucediendo.
Algunos creen que esto es debido a la epigenética, pero investigadores han encontrado sospechosos que parecen operar dentro del cerebro principalmente: genes que brincan. Dichos genes, encontrados virtualmente en todas las especies, pueden pegar copias de si mismos en otras partes del genoma (ADN en el núcleo) y alterar el funcionamiento, creando diferencias sutiles en la habilidad para el aprendizaje, rasgos de personalidad y susceptibilidad a problemas neurológicos. Estos elementos móviles podrían existir como un mecanismo de defensa contra antiguos invasores. Así mismo, estos genes que brincan podrían tener un papel en los desórdenes psiquiátricos que nos afectan, pero el beneficio de este mecanismo podría por mucho superar los riesgos.
El estudio fue conducido por Fred H. Gage, un profesor especializado en como se generan las neuronas en el Laboratorio de Genética del Instituto Salk para Estudios Biológicos en La Jolla, California. El coautor es Alysson R. Muotri, quién es profesora asistente del departamento de pediatría y medicina celular y molecular en la Universidad de California, en San Diego.
