MECHANO·CONTROL: entendiendo las fuerzas celulares en todas las escalas

MECHANO·CONTROL: entendiendo las fuerzas celulares en todas las escalas

En la nanoescala, las células se adhieren al sustrato mediante integrinas y entre vecinas a través de moléculas de adhesión como las cadherinas. En el mundo macroscópico estos enlaces permiten que grupos de células formen tejidos y finalmente órganos. Las características de estos enlaces dan lugar a diferentes propiedades mecánicas de los tejidos.

El cuerpo humano está constantemente sometido a fuerzas físicas; cuando te haces una herida, las células del tejido circundante aplican fuerzas para sanar el área dañada. De la misma manera, las células cancerosas aplican fuerzas para propagarse a otras partes del cuerpo en forma de metástasis.

Para comprender estas fuerzas mecánicas, tenemos que observarlas a muchas escalas diferentes, desde la escala de las moléculas a la de los órganos, incluso barriendo la escala de los organismos completos.

Sabemos que las fuerzas están involucradas en las diferentes escalas, pero… ¿cómo contribuyen al comportamiento de los tejidos y los órganos?

Para responder esta pregunta, el proyecto MECHANO · CONTROL, en el que participan investigadores del IBEC, creará un conjunto de herramientas que permitan descubrir cómo reaccionan las células a las fuerzas en cada escala.

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Donar sangre, dar vida

Donar sangre, dar vida

Sello del 1971 para la donación de sangre, EE.UU. Imagen del dominio público.

Antes de que acabes de leer este artículo, toda tu sangre habrá sido distribuida a lo largo y ancho de tu cuerpo sin que te des cuenta. El corazón, músculo incesante, bombea los 5 litros de sangre de un individuo medio en menos de un minuto de tiempo.

En caso de accidente, se puede llegar a perder entre un 10 y un 30% del total del volumen sanguíneo. Cuando esta pérdida llega al 50% la muerte es inevitable, pero en los otros casos una trasfusión de sangre puede salvar una vida. Y es que la sangre, responsable de la nutrición y defensa de nuestro organismo, no se puede fabricar y solamente se puede obtener de la donación voluntaria de una persona a otra.

Pero los usos de la sangre no acaban ahí: además de los accidentes de tráfico y las intervenciones quirúrgicas, hay otros procesos que pueden requerir una transfusión sanguínea. Es el caso de las enfermedades crónicas, o el cáncer, así como los trasplantes de órganos y tejidos.
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¿Cuánto sabes sobre la esclerosis múltiple? Los 7 datos imprescindibles

¿Cuánto sabes sobre la esclerosis múltiple? Los 7 datos imprescindibles

Imagen via Pixabay, con licencia Creative Commons.

Esta entrada la vamos a dedicar a esta enfermedad sin cura en la actualidad.  Aprovechando que el día 30 de Mayo se ha celebrado el Día Mundial de la Esclerosis Múltiple (EM), vamos a revisar los 7 datos imprescindibles para entender esta dolencia.

  1. La EM Es conocida como la enfermedad de las mil caras. Los síntomas de la esclerosis múltiple pueden ser muy distintos de una persona a otra. Dentro de esa gran variabilidad, se han encontrado dos patrones generales de la enfermedad. En la EM primaria progresiva (10-20% de los casos totales), desde el inicio la discapacidad se acumula y las opciones de tratamiento son muy escasas. En el segundo tipo, EM remitente-recurrente, los síntomas se presentan en forma de brotes que pueden durar días, semanas e incluso meses, y variarán de un episodio a otro. Una vez superado el brote, los síntomas suelen desaparecer completamente aunque también pueden dejar secuelas neurológicas.
  2.  
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Un nano-pas per a les cèl·lules mare, un gran pas per a la humanitat

Un nano-pas per a les cèl·lules mare, un gran pas per a la humanitat

Grans de sal. Imatge de kevindooley via Wikimedia Commons, amb llicència  CC BY 2.0.

Una cèl·lula és un ésser viu i, com a tal, està fortament influenciada pel seu entorn. Tal com us avançava a l’entrada Cèl·lules mare per regenerar teixits: realitat o ficció?, des de l’enginyeria de teixits es busca desenvolupar estructures que imitin els teixits originals, a nivell mecànic i biològic. En el cas de les cèl·lules mare en particular, la seva relació amb l’entorn a l’escala nanomètrica és un factor essencial per al control de la seva diferenciació (transformar-se en un tipus cel·lular o un altre). Encara que el concepte “nano” pugui semblar una escala ínfima, no hem d’oblidar que una cèl·lula fa de mitjana uns 10 micròmetres de punta a punta, és a dir, una distància equivalent a l’1% d’un mil·límetre. Tot i així, és sabut que les cèl·lules poden detectar partícules 2.000 vegades més petites que elles (un nanòmetre és la milionèsima part d’un mil·límetre). És com si estant estirat sobre un matalàs poguessis detectar un gra de sal a l’esquena.

Al nostre laboratori de l’IBEC hem desenvolupat un mètode per crear superfícies amb patrons irregulars de nanopartícules d’uns 5 nanòmetres. Això ens permet estudiar la interacció de cèl·lules mare amb aquestes molècules. Les cèl·lules mare es mouen sobre aquestes superfícies i interaccionen amb les nanopartícules, que imiten els punts d’adhesió cel·lular naturals; com més nanopartícules hi ha a la superfície, més fort s’hi adhereixen les cèl·lules.
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La malaria: un viejo conocido aun por conocer

La malaria: un viejo conocido aun por conocer

Coincidiendo con el día mundial de la malaria, recopilamos las entradas que le hemos dedicado a esta enfermedad producida por parásitos del género Plasmodium, que infectan los glóbulos rojos de la sangre. La malaria causa unos 900 millones de casos de fiebre y aproximadamente 3 millones de muertes anuales, lo que representa una muerte cada 15 segundos. La transmisión de esta enfermedad se produce a través de la picadura de mosquitos infectados, y se calcula que el 75% de los afectados son niños de zonas endémicas de África.

 

Aquí nuestra selección de posts:

  • Este post explica cómo funciona la enfermedad:

http://divulga.ibecbarcelona.eu/una-estrategia-prometedora-para-combatir-la-malaria/

  • En esta entrada hablamos de la búsqueda de una cura alternativa para la malaria, mediante la nanomedicina:

http://divulga.ibecbarcelona.eu/esta-la-cura-de-la-malaria-escondida-en-el-fondo-del-oceano/

  • ¿Sabías que el bazo es el órgano que se encarga de destruir las células sanguíneas rojas viejas?  Esto tiene muchas implicaciones en la malaria, pues algunos de los parásitos más agresivos consiguen burlar al bazo, permitiendo que los glóbulos rojos infectados por la malaria se amontonen en la superficie interior de las venas. Aquí explicamos esa implicación, y también un proyecto de bazo humano en un chip desarrollado entre el CRESIB y el IBEC .

http://divulga.ibecbarcelona.eu/el-papel-del-bazo-en-la-malaria/

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Cèl·lules mare per regenerar teixits: realitat o ficció?

Cèl·lules mare per regenerar teixits: realitat o ficció?

Des de fa uns anys, la investigació en cèl·lules mare ha esdevingut un dels principals camps de la recerca biomèdica. Aquest tipus de cèl·lules es caracteritzen per tenir una gran capacitat de proliferació (poden créixer i dividir-se gairebé sense límit), així com per la seva habilitat per diferenciar-se, és a dir, esdevenir un altre tipus cel·lular —com per exemple condròcits (cartílag), cardiomiòcits (cor), hepatòcits (fetge), neurones (sistema nerviós), glòbuls vermells (sang)…

Cèl·lules mare pluripotents, i algunes de les seves possibles destinacions (diferenciacions). Imatge de Mike Jones, via Wikimedia Commons amb llicència Creative Commons Genèrica d’atribució/Compartir-Igual 2.5

Una cèl·lula mare embrionària pot arribar a diferenciar-se en qualsevol dels centenars de tipus cel·lulars del nostre cos. Una capacitat extraordinària que, no cal dir-ho, científics de tot el món intenten comprendre amb més profunditat. En el cos humà adult, però, també trobem cèl·lules mare en diversos teixits, com ara la medul·la òssia. Aquestes cèl·lules mare no poden transformar-se en qualsevol tipus cel·lular, ja que estan més especialitzades, però sí en alguns tipus depenent del teixit que poblen.

A mesura que el coneixement sobre cèl·lules mare augmenta, les teràpies de regeneració de teixits han emergit com la nova gran esperança de la medicina. Mentre les teràpies tradicionals consisteixen a reparar els teixits o òrgans malmesos per una lesió o malaltia, algunes teràpies regeneratives es basen en aprofitar el potencial de les cèl·lules mare per crear nou teixit que substitueixi el danyat. Aquest nou teixit seria una rèplica gairebé exacta de l’original i podria dur a terme les seves funcions amb la mateixa efectivitat.


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Organoides para estudiar el cáncer de colon

Organoides para estudiar el cáncer de colon

El cáncer de colon [1] es una de las principales causas de cáncer a nivel global, tanto en mujeres (segunda causa tras el cáncer de mama) como en hombres (tercera, tras los cánceres de próstata y de pulmón). En España, el cáncer de colon es la segunda causa de muerte por tumores, sólo detrás del cáncer de pulmón. Es especialmente prevalente en personas de más de 65 años, lo que lo hace especialmente preocupante dada la tendencia al envejecimiento de la población en los países desarrollados.

Mortalidad por cáncer de colon en la Union Europea.Fuente: Eurostat [2].

En la actualidad, las dos mejores herramientas de las que disponemos contra el cáncer de colon son la prevención y la detección precoz. Sólo alrededor del 5% de los casos diagnosticados de cáncer de colon se pueden asociar directamente a factores genéticos, siendo sus auténticos factores de riesgo la inadecuada alimentación, obesidad, ingesta de alcohol, ser fumador y la falta de actividad física, lo que ha llevado a algunos expertos a calificar al cáncer de colon como “una enfermedad de nuestra civilización”[3]. Afortunadamente, un estilo de vida saludable puede ayudarnos a reducir enormemente el riesgo de padecer cáncer de colon. No menos importante es la detección precoz de los tumores. Con un sencillo análisis de sangre oculta en las heces, se pueden detectar estos tumores hasta 10 años antes de volverse malignos. Se estima que el 90% de los casos de cáncer de colon detectados precozmente pueden curarse con éxito, mediante procedimientos más sencillos, y con menor riesgo de reincidencia.
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Harishankar Balakrishnan: “Mi viaje”

Harishankar Balakrishnan: “Mi viaje”

Imagen de la celebración “Sangeet Sabha – an Indian classical music evening” celebrada en el IBEC con colaboración del IRB y el PCB. Autora: Pilar Rodríguez Franco.

 Nacido en una noche de mediados de verano, a más de 33°C de temperatura, me convertí en uno de los 900 millones de personas que habitan mi país. Fui llamado Harishankar combinando los nombres de dos dioses, “Lord Hari”, el protector de la vida y “Lord Shankar”, el destructor del mal. Tal vez combinar a dos dioses muy venerados en mi nombre despertó mi interés en las ciencias interdisciplinarias.

Antes de contaros mi viaje de la India a España –  y mi estancia en el IBEC – , quería hablaros un poco sobre mí. Desde octubre de 2017, soy estudiante de doctorado en el grupo Nanoscale Bioelectrical Characterization en el IBEC. Mi trabajo consiste principalmente en obtener imágenes tomográficas en la nanoescala con la ayuda de un microscopio con sonda de barrido.

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Medicina personalizada contra las enfermedades raras

Medicina personalizada contra las enfermedades raras

Imagen de NHS HEE Genomics Education Programme via Flikr. (CC BY 2.0)

Todas las personas somos únicas. Como también lo son las cosas que nos pasan, y las enfermedades que sufrimos.

¿Te imaginas que a partir de una muestra de células de paciente se pudiera diseñar un fármaco adaptado a su caso particular? Podríamos conseguir medicamentos con un foco muy definido, a nivel genético, y así evitar muchos efectos secundarios.

En eso consiste la medicina personalizada. Consiste en administrar el fármaco más idóneo y en las dosis adecuada para cada paciente concreto a la vista de su individualidad química y genética. Estas terapias se basan tanto en el conocimiento a nivel molecular de las enfermedades, como en las características físicas, químicas y bioquímicas de cada paciente.

Esto podría tener muchas repercusiones positivas en el cáncer, ayudando a acabar con las células cancerosas sin dañar las células sanas – como sucede ahora con al quimioterapia.

Otro campo que podría beneficiarse de este tipo de estrategias serían las enfermedades raras. ¿Y si pudiéramos diseñar una solución personalizada para los pacientes de estas enfermedades?

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Posa una estada al sincrotró a la teva tesi

Posa una estada al sincrotró a la teva tesi

“No m’hagués imaginat mai mentre estudiava física que acabaria fent recerca a un dels acceleradors de partícules més punters del món. És una experiència que no oblidaré.”

Avui parlem amb la Berta Gumí, una investigadora predoctoral de l’IBEC, que treballa al grup Nanoprobes and nanoswitches, i que d’aquí poc presentarà la seva tesi doctoral. El sincrotró escollit per dur a terme la seva recerca va ser l’ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) a Grenoble, la font de rajos X més intensos i brillants a nivell mundial.

Per fer-nos una idea, el sincrotró ESRF produeix rajos 100000 milions de vegades més brillants que els que es fan servir als hospitals per revelar l’interior del nostre cos. Aquests rajos X tan especials ens permeten comprendre l’estructura de la matèria fins al mínim detall, a nivell atòmic. En realitat, un sincrotró funciona com un microscopi gegantí que “grava” la posició i el moviment dels àtoms que formen els materials, incloent la matèria viva, revelant així cada detall de la seva complexitat.

La Berta va acceptar el repte d’adaptar la tècnica AFM a l’estructura prefixada que imposa un sincrotró. L’objectiu? Combinar les mesures estructurals que dóna el feix de rajos X del sincrotró, amb la capacitat de conèixer detalls de la superfície dels materials mitjançant la punta de l’AFM.
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Si me presionas, me deformo

Si me presionas, me deformo

Imagen de la investigadora predoctoral Xarxa Quiroga, que firma el artículo.

Desde que vivo en Barcelona no tengo más opción que coger el metro cada día para llegar al laboratorio. Todas las mañanas, en hora punta, no me queda otra que apiñarme y aplastarme para caber en los abarrotados vagones de la línea 5. Somos mucha gente en un espacio confinado, así que vamos apretados, hace calor e, incluso alguna vez, soy objeto de tirones o empujones debido a algún frenazo. Me comprenderéis bien cuando os digo que todo este ajetreo provoca en mí un cierto enfado contra el mundo que se disipa lentamente cuando salgo a la calle y puedo, por fin, caminar libre de mi confinamiento.

Muchos de los lectores se habrán sentido identificados, imagino, con esta situación. Pues bien, al igual que los miles de personas que cogemos el metro cada mañana en Barcelona, nuestras células también “sienten” el abarrotamiento que las rodea. Y no sólo esto, sino que también son capaces de detectar otros parámetros, como lo duro o lo blando que es el substrato en el que se hallan o las tensiones que sus vecinas ejercen sobre ellas. De la misma manera que yo me enfado por ir apretada en el vagón, nuestras células también modifican su comportamiento en respuesta a todos estos estímulos que reciben del medio externo que las rodea.

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Nanopartículas de plata, el terror de las bacterias

Nanopartículas de plata, el terror de las bacterias

Aristóteles y su alumno, Alejandro Magno. Grabado de Charles Laplante (dominio público), via Wikimedia Commons

– “Alejandro, usaremos flor de plata para curar las heridas de los soldados”.

Aunque su conocimiento era esencialmente empírico, Aristóteles – en la imagen dando consejo a Alejandro Magno – ya conocía las propiedades antimicrobianas de la plata en el 335 Antes de Cristo. El célebre pensador empleaba un polvo ultrafino de plata (que él llamaba “flor de plata”) que aplicaba sobre las heridas de los soldados que venían de la guerra y favorecía su cicatrización. Aristóteles y sus contemporáneos también sabían que el agua se conservaba fresca y libre de enfermedades en cisternas de plata. Los campesinos introducían una moneda de plata en sus jarras de agua para mantenerla fresca, y los emperadores chinos, así como las dinastías egipcias y fenicias, utilizaban la plata para sus cubiertos y vasijas.

Durante muchos siglos, la plata se utilizó para evitar el contagio de enfermedades, aún sin conocer su mecanismo de acción. Hoy en día sabemos que los iones de plata son un potente agente antimicrobiano, es decir, que es capaz de acabar con todo tipo de gérmenes: bacterias, hongos, virus y protozoos. Pero, ¿cómo puede resultar la plata tan letal para los microorganismos?

Hemos hablado con la investigadora postdoctoral Diana Vilela, del laboratorio de Samuel Sánchez Smart nano-bio-devices, para resolver estas y otras dudas respecto al uso bactericida de la plata en la actualidad, pues recientemente Diana – en colaboración con otros investigadores – ha diseñado un nuevo tipo de microrobot con partículas de plata, capaz de limpiar las bacterias del agua contaminada. Habíamos hablado sobre qué es un microrobot recientemente en el blog, puedes leerlo aquí.

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La malaltia que et deixa sense alè

La malaltia que et deixa sense alè

Teixit pulmonar d’un pacient amb emfisema pulmonar. Les cèl·lules vermelles són cèl·lules sanguínies, el nuclis són blaus-liles i la resta de material extracel·lular és de color rosa. Tinció d’HE. Llicència CC BY 2.0

El dia 15 de novembre es celebra el dia mundial de la MPOC (malaltia pulmonar obstructiva crònica; en castellà EPOC i anglès COPD). La MPOC és una malaltia que es caracteritza per una inflamació crònica de les vies aèries i emfisema del teixit pulmonar. L’emfisema es caracteritza per la ruptura de les parets dels alvèols (NB. 1) provocant un dany irreversible als pulmons. Aquest dany és progressiu en la MPOC i en estadis avançats de la malaltia pot arribar a causar insuficiència respiratòria severa.

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Retratando el tumor de mama

Retratando el tumor de mama

Betsabé con la carta de David, pintura de Rembrandt , via Wikimedia Commons

Hace más de 300 años, en 1654 para ser exactos, Rembrandt van Rijn pintó su famosa Betsabé, que representa a la esposa del rey David desnuda en su baño. Además de ser una de las obras más representativas de Rembrandt, uno de los pintores más famosos y prolíficos de la pintura holandesa del siglo XVII, esta pintura se considera un icono para el cáncer de mama desde la década de 1980. Y es que en la obra, expuesta en el Museo del Louvre,  se pueden apreciar algunas huellas habituales en el cáncer de mama, como las tumoraciones en la axila de la protagonista.

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Nobel de química para que lo veas mejor

Nobel de química para que lo veas mejor

El miércoles pasado la Real Academia Sueca de las Ciencias premió con el Nobel de Química a la técnica de criomicroscopía electrónica, una variante de la microscopía electrónica que ha permitido a los científicos ver las biomoléculas aún más de cerca. El hallazgo, fruto del trabajo del suizo Jacques Dubochet, el germano-estadounidense Joachim Frank y el británico Richard Henderson, nos han permitido ver en 3D y con alta resolución las moléculas esenciales para la vida.

 

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¿Por qué es tan revolucionaria la técnica de CRISPR/Cas9?

¿Por qué es tan revolucionaria la técnica de CRISPR/Cas9?

Las técnicas de edición del genoma son utilizadas de forma habitual en los laboratorios de todo el mundo hace décadas. CRISPR/Cas9 es la nueva técnica de edición genética, nacida casi por casualidad en el proceso de ensayo y error de un grupo de investigadores. Pero, ¿por qué todo el mundo habla de esta técnica? ¿qué tiene CRISPR/Cas9 que la hace tan revolucionaria?

Hasta la eclosión de esta tecnología, el material genético de otros organismos menos complejos que los mamíferos, como las levaduras o la mosca de la fruta, nos ha resultado mucho más fácil de manipular. Por ejemplo, podemos introducir o eliminar fragmentos de ADN en cualquier parte de su genoma y estudiar las consecuencias rápidamente, sin mucho coste ni demasiadas consideraciones morales. Por razones como esta los hemos llamado durante mucho tiempo organismos “modelo”, ya que nos han servido para entender el funcionamiento de procesos biológicos que nos ocurren a casi todos los seres vivos.

Una de las causas de la dificultad histórica para “jugar” de la misma manera con nuestro material genético, el humano, es la gran capacidad de nuestras células para evitar y reparar daños genéticos: ¡pues esto es precisamente lo que explota la técnica CRISPR/Cas9!

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Divulgant sobre un divulgador: entrevista al Salvador Macip

Divulgant sobre un divulgador: entrevista al Salvador Macip

Amb motiu de la celebració del desè aniversari de l’IBEC, vam tenir l’oportunitat d’entrevistar l’investigador i escriptor Salvador Macip, que va donar una fantàstica xerrada sobre les implicacions socials dels descobriments biomèdics.

Amb ell vam parlar sobre divulgació, una activitat que ell considera part de la feina del científic. També ens va explicar els detalls de la seva investigació, i fins i tot vam tenir temps de parlar de la tècnica CRISPR, una revolució de la ciència que us explicarem en detall a les properes entrades. Estigueu atents!

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Mapa de las enfermedades priónicas

Mapa de las enfermedades priónicas

Tal como anticipamos en la última entrada, aquí va un resumen de las enfermedades priónicas más habituales que afectan a las personas.

Para más información, os animamos a visitar la web de la Asociación CJD (Creutzfeldt-Jakob Disease), una asociación creada a fin de dar soporte, información y apoyo a las familias con miembros afectados por enfermedades priónicas.

Como también comentamos anteriormente, el grupo de José Antonio del Río en IBEC estudia la proteina priónica y su mutación maliciosa, el prión. También estudian su papel en algunas enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer o el Parkinson y, recientemente, la co-aparición de diversas enfermedades neurodegenerativas – como el Síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker y una taupatía.
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¿Qué pasó con las vacas locas?

¿Qué pasó con las vacas locas?

Ya han pasado 25 años desde que se registrara el primer caso de la enfermedad de las vacas locas. A día de hoy sabemos que el patógeno responsable de esta enfermedad es el prión, una proteína capaz de infectar a los humanos a través del consumo de carne de vaca. Este síndrome suscitó un gran interés social y político en la década de los 90, pues se calcula que hasta un millón de reses pudieron verse afectadas por la enfermedad – podríamos hablar de epidemia.
 

La conocida como enfermedad de las vacas locas es una encefalopatía espongiforme: un tipo de enfermedad que afecta al cerebro y al sistema nervioso progresivamente, formando una infinidad de pequeños agujeros a su paso que le confieren aspecto de esponja – de ahí el término.
 

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Yo, Nanorobot

Yo, Nanorobot

Nanorobot híbrido. Imagen cedida por el Dr. Samuel Sánchez, investigador principal del IBEC

¿Quién no ha soñado alguna vez con poder navegar a través del cuerpo humano para descubrir los misterios que este esconde?

Este sueño ya fue abordado en 1966 de la mano de Richard Fleuscher, que en su “Viaje alucinante” introdujo a un grupo de científicos en el torrente sanguíneo de un ser humano para salvar su vida. En la famosa película, los protagonistas viajaban en un submarino nuclear reducido a la escala microscópica.

Aunque esta imagen nos pueda resultar muy familiar, la realidad dista mucho de esta ficción. En la actualidad, ya se han creado los primeros centinelas que podrían recorrer nuestro cuerpo en busca de sustancias tóxicas, virus o células enfermas, para así curarlas o eliminarlas. Se trata de nanorobots, un invento nacido hace poco más de diez años y que aparece de la mano de la nanotecnología.

Los nanorobots, a diferencia de la nave tripulada de la película, son estructuras muy básicas que recuerdan a las formas que la naturaleza crea en la escala nanométrica y micrométrica. Tubos, esferas, hélices y espirales son las formas más frecuentes para crear estos nano-ingenios, que nos recuerdan a la forma que tienen las células y las moléculas más que a ningún invento del hombre.

Aunque existen muchísimos tipos de nanorobots, aquí os queremos presentar algunos de los más importantes en la actualidad. Al tratarse de un invento muy nuevo, casi todos estos robots se encuentran en fase de investigación, es decir: aun no se pueden utilizar.

 

A pesar del tamaño nanométrico de los nanorobots, sus avances van a paso de gigante y se espera que en los próximos años estos nanorobots abandonen el laboratorio para formar parte de nuestra vida cotidiana.
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Regeneración de órganos: auto-reparando el organismo

Imagen de reptil

Cuando observamos a la naturaleza vemos que es capaz de hacer cosas fascinantes. Una de las posibilidades quizá más increíbles sea la de regenerar tejido dañado.

Algunos animales como las estrellas de mar son capaces de regenerar partes de su cuerpo, de igual manera que lo hacen las lagartijas con la cola. O lo que es más increíble, algunas especies como las salamandras o los tritones pueden, además, llegar a regenerar el cerebro o la médula espinal.

Esta capacidad de regeneración también existe en los humanos y, aunque a veces no le demos la menor importancia, nosotros somos capaces de regenerar nuestros huesos cuando sufrimos una fractura o nuestra piel cuando hemos sufrido una herida.

¿Os imagináis que fuéramos capaces de regenerar el corazón?

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Imprimiendo tejidos vivos

Laboratorio del IBEC: Bioimpresora 3D

La impresión 3D está revolucionando la industria a pasos de gigante. La posibilidad de imprimir cualquier cosa que puedas diseñar permite dar rienda suelta a la imaginación.

Los sistemas de impresión 3D son muy diversos pero el más común es el que aplica la tecnología FDM (Fused Deposition Modeling), o tecnología de modelado por deposición fundida. Este sistema consiste en fundir el material hasta que queda en un estado semilíquido y es depositado para ir construyendo el objeto capa a capa. El material se endurece casi de forma inmediata al depositarse y de esta manera se crean figuras rígidas. Cuanto más finas sean las capas, más precisión tendrán las figuras que se impriman.

Esta tecnología tiene más de 20 años, pero ha sido en los últimos 2 años, cuando ha empezado a popularizarse gracias a la comercialización de impresoras 3D a precios más asequibles.

La bioingeniería también se beneficia de esta tecnología y cada vez es más común la impresión 3D de modelos anatómicos para su estudio.

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La luz una vía para inhibir el dolor crónico

La luz una vía para inhibir el dolor crónico

El dolor es una señal de alerta que emite nuestro cuerpo, nos indica que sufrimos una enfermedad o que se ha producido una lesión. Cuando este dolor deja de ser una advertencia, no responde ante los tratamientos más habituales -como los analgésicos- y se mantiene en el tiempo durante más de seis meses, entonces es considerado crónico.

El dolor crónico habitualmente va acompañado por trastornos de otro tipo, como la ansiedad o la depresión, que se desencadenan debido al deterioro de calidad de vida de las personas que padecen dolor constante. Según datos de la Sociedad Española de Neurología, un 11% de la población española padece dolor crónico.

Es un dolor muy difícil de tratar ya que en muchos casos no es causado por una irritación en las terminaciones nerviosas –como ocurre con el dolor desencadenado por un daño o lesión-  si no que más bien responde a una percepción anormal del dolor, es decir, existe una respuesta de dolor ante una situación que normalmente no la causaría.

Investigadores del IBEC y del Instituto de Química Avanzada de Cataluña (IQAC-CSIC) han encontrado la manera incidir en dos receptores cerebrales que parecen estar relacionados con el dolor crónico.

Como si de un interruptor de la luz se tratase, las moléculas se encienden y se apagan a merced de la luz que se les aplica. Esto sucede porque una frecuencia de luz determinada altera su forma. Estas moléculas las podemos adherir a receptores neuronales, permitiendo activarlos con luz verde y desactivarlos con luz violeta. Los receptores neuronales son elementos de las células capaces de reconocer las señales y poner en marcha los mecanismos de respuesta pertinentes, en este caso, el dolor.

Los estudios, que se han realizado ya con ratones, demuestran que al alterar dos de los receptores neuronales, concretamente los mGlu, mediante luz, se puede incidir en los síntomas de dolor crónico y ansiedad. Se abre pues una vía para el futuro tratamiento de esta dolencia.

Este estudio forma parte de la investigación en optofarmacología (puedes ver una entrada anterior del blog sobre este tema aquí) que consiste en la aplicación de fármacos controlados por luz.

Bibliografía

IBEC (2017) Moléculas reguladas con luz para aliviar síntomas del dolor crónico

Redacción (2017) Descubren que moléculas reguladas con luz podrían aliviar síntomas del dolor crónico La Vanguardia Vida

Podcast (2017) Entrevista en Radio Nacional de España a Pau Gorostiza

Gómez-Santacana X., Pittolo S., Rovira X., Lopez M., Zussy C., Dalton J., Faucherre A., Jopling C.,  Pin J.P., Ciruela F, Goudet C., Giraldo J., Gorostiza P. and Llebaria A. Illuminating Phenylazopyridines To Photoswitch Metabotropic Glutamate Receptors: From the Flask to the Animals DOI: 10.1021/acscentsci.6b00353

Combatiendo el cáncer en la nanoescala

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Una comparación entre las escalas de varios organismos biológicos y objetos tecnológicos. Con licencia de creative commons de Guillaume Paumier.

Un nanómetro, o lo que es lo mismo, una milmillonésima parte de un metro, define una escala esencial para la creación de materiales y estructuras, la interacción entre moléculas y la formación de tejidos. Esta dimensión minúscula ha dado lugar al nacimiento de toda una nueva rama de la ingeniería, llamada nanotecnología.  Desde la nanotecnología, se afrontan retos en muchas disciplinas: la electrónica, la óptica, y también la biomedicina.

¿Cómo se hace? La nanotecnología nos permite crear nuevos materiales y  dispositivos a escala diminuta. Esto es especialmente interesante en aplicaciones biomédicas, porque estos nuevos nano-sistemas pueden interaccionar con la célula y sus orgánulos y estructuras de tú a tú: en su misma escala. Para hacernos una idea, los nanodispositivos son entre 100 y 10000 veces más pequeños que las células humanas. Es por eso que pueden actuar en regiones de una célula con mucha precisión.

Uno de los campos en que la nanotecnología promete aportar soluciones es en el cáncer. En el IBEC, el grupo de Xavier Trepat ha descubierto un mecanismo que actúa en la escala nanométrica para extender las células de un tumor a tejidos sanos. Las células cancerosas se enganchan a los fibroblastos – células sanas que rodean el tumor –  y se dejan arrastrar para formas metástasis y extender el cáncer. Estos ganchos nanométricos se llaman cadherinas. Los investigadores del equipo de Trepat se han unido a la empresa Mind the Byte y la farmacéutica Ferrer para estudiar cómo actuando sobre estas cadherinas en la nanoescala podríamos evitar la invasión tumoral.

Otro ejemplo nos lo da el grupo de Lorenzo Albertazzi. Se trata de un grupo del IBEC que utiliza la microscopía de super-resolución, o nanoscopía, para visualizar y estudiar nanomateriales con potencial terapéutico en células vivas y tejidos, o lo que es lo mismo, en la nanomedicina.

La nanotecnología ha abierto la puerta a que podamos entender cómo interaccionan las células en una escala esencial para la vida. EL desarrollo de terapias basadas en la nanotecnología no ha hecho más que empezar.

 

Bibliografía

 

Ferrer, IBEC y Mind the Byte se unen para estudiar nuevas moléculas contra la metástasis del cáncer (2016) Instituto de Bioingeniería de Cataluña
Instantánea de nanotecnología (2014) NIH
Nanotecnología para combatir el cáncer (2016) El nuevo Herald
Nanoscopy for nanomedicine (2016) Instituto de Bioingeniería de Cataluña
Nanoscopía: superando el límite de los microscopios ópticos (2014) Triple Enlace
Las células tumorales secuestran células sanas para promover la metástasis (2016) Instituto de Bioingeniería de Cataluña

Discapacidad e inclusión social

En España viven 2.5 millones de personas con discapacidad, según recoge la Base Estatal de Datos de Personas con Valoración del Grado de Discapacidad del Imserso. Se considera que una persona es discapacitada cuando su grado de minusvalía reconocido es igual o mayor al 33%.

En muchas ocasiones la discapacidad ocasiona problemas motores a los que la padecen. Este es el caso de aquellos que sufren dolencias neuro-musculares, osteo-articulares o bien lesiones medulares. Con el objetivo de que este colectivo pueda desarrollar su actividad diaria y relacionarse con normalidad, diversas iniciativas basadas en la robótica dirigen sus esfuerzos a favorecer tanto la recuperación de las habilidades motoras de estos pacientes como a su locomoción en el caso de dolencias irreversibles.

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Un ejemplo de terapia basada en la robótica lo está llevando a cabo la investigadora asociada del IBEC Alicia Casals. Su grupo de investigación trabaja, entre otros proyectos, en el desarrollo de un exoesqueleto para la rehabilitación de niños con problemas motores. A continuación, un vídeo del proyecto desarrollado en colaboración con el Hospital Joan de Déu, financiado dentro del programa RecerCaixa de Fundació ‘La Caixa’.

Coincidiendo con el décimo aniversario de la aprobación de la Convención sobre los Derechos de las Personas con Discapacidad, celebramos la creciente inclusión de la  discapacidad en las agendas mundiales en materia de derechos humanos y desarrollo la importancia de igualdad, la inclusión y el empoderamiento en todo el mundo.

Resistencia microbiana, un problema de todos

Resistencia microbiana, un problema de todos

Microscopio electrónico de barrido mostrando al Staphylococcus aureus resistente a meticilina

Microscopio electrónico de barrido mostrando al Staphylococcus aureus resistente a meticilina

El uso responsable de los antibióticos se ha convertido en los últimos tiempos en motivo de preocupación por parte de las autoridades sanitarias. Los antibióticos son substancias químicas, naturales o sintéticas, capaces de impedir el crecimiento de algunos microorganismos, y son empleados en el tratamiento de infecciones por bacteria. El problema es que debido al mal uso de los antibióticos, muchas cepas bacterianas se han vuelto resistentes a los mismos.

Esta resistencia aparece a menudo cuando un paciente no completa el tratamiento con antibiótico prescrito por el médico. Cuando la bacteria empieza a desaparecer del organismo, nos encontramos mejor y en ocasiones dejamos el tratamiento a medias. En realidad se requiere que prácticamente todos los organismos infectantes sean erradicados para evitar la aparición de resistencia. Dejando que la bacteria prolifere libremente, aumentamos las posibilidades de que una pequeña población que sobreviva al tratamiento le transmita a las demás bacterias el plásmido que codifica su resistencia, lo cual es posible por transferencia horizontal y no solo a su descendencia.

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EPOC y neumonía: una combinación peligrosa

EPOC y neumonía: una combinación peligrosa

Detrás de cada cigarrillo consumido se esconden unas alarmantes estadísticas, que predicen que hasta un 20% de los fumadores actuales desarrollarán una enfermedad pulmonar obstructiva crónica – EPOC – a lo largo de su vida. La EPOC comprende una amalgama de enfermedades pulmonares progresivas y, de momento, incurables. Los síntomas evolucionan con el tiempo, siendo en un primer estadio relativamente leves – aparición de tos acompañada de mucosidad, dificultad para dormir o cansancio. Muchas veces las personas que sufren EPOC asocian estos incipientes síntomas a la edad, con lo cual la enfermedad avanza pasando inadvertida, llegando a causar insuficiencia respiratoria severa de forma irreversible.

El intercambio insuficiente de aire en los pulmones de los enfermos de EPOC provoca que estos contraigan infecciones de pulmón, como por ejemplo neumonía. En particular, el Streptococcus pneumonia y también el Haemophilus influenzae son los dos tipos de microorganismos causantes de neumonía bacteriana que más a menudo se encuentra en los pulmones de enfermos de EPOC. La mejor forma de combatir la neumonía por parte de este colectivo es la prevención, protegiéndose contra la bacteria por medio de su va-cuna. Por supuesto, evitar el tabaquismo, hacer ejercicio y cuidar la alimentación también pueden mejorar la calidad de vida de los enfermos de EPOC y, correspondientemente, disminuir el riesgo de contraer una infección bacteriana.

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Órganos en un chip para combatir la diabetes

Órganos en un chip para combatir la diabetes

Dr. Javier Ramón, responsable del nuevo proyecto órgano en chip del IBEC

Dr. Javier Ramón, responsable del nuevo proyecto órgano en chip del IBEC

Los órganos en un chip (OC) han dejado de ser un proyecto de futuro para convertirse en una realidad que ya está dando sus primeros resultados. Estos dispositivos permiten simular las actividades, el funcionamiento y la respuesta fisiológica de órganos enteros, dibujando en el horizonte el final de la experimentación con animales.
Los habituales ensayos in vitro, donde se cultivan células en sistemas de dos dimensiones como las placas de Petri, son incapaces de recrear el entorno real de las células de un órgano. En los órganos en chip, se combina el cultivo celular en geometrías 3-dimensionales con la microfluídica, que permite el correcto transporte y distribución de nutrientes a través de los constructos tisulares en tres dimensiones.

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Biomateriales enriquecidos con calcio para la regeneración ósea

Células sembradas sobre el nuevo biomaterial impregnado con nanopartículas del compuesto de calcio ormoglass

Células sembradas sobre el nuevo biomaterial impregnado con nanopartículas del compuesto de calcio ormoglass

Coincidiendo con el día Mundial de la osteoporosis, recordamos la importancia del calcio para prevenir la disminución de la masa ósea.

El calcio es el mineral más abundante en el cuerpo humano. Un adulto por término medio tiene alrededor de 1 kg, encontrándose más del 90% contenido en el esqueleto. Nuestro organismo no puede producirlo, de manera que siempre obtenemos el calcio de fuentes externas, es decir, a partir de lo que comemos.

De acuerdo con la Sociedad Española de Reumatología (SER), la cantidad de calcio que un adulto necesita varía entre los 1.000 y los 1.500 mg al día. Cuando no se consumen suficientes productos ricos en calcio, o el calcio consumido no se metaboliza correctamente, aumenta el riesgo de sufrir osteoporosis. Esta enfermedad del metabolismo del hueso provoca una disminución de la masa ósea, deteriorando los huesos y volviéndolos frágiles. Leer más

La unió fa la força

Células de epitelio de mama moviéndose hacia la parte más rígida de una superficie. La actina se muestra en rojo, la paxilina verde y los núcleos en azul.

Células de epitelio de mama moviéndose hacia la parte más rígida de una superficie. La actina se muestra en rojo, la paxilina verde y los núcleos en azul.

Fa uns dies la revista Science publicava que, investigadors de l’IBEC havien demostrat que els grups cel·lulars se senten atrets per les zones més rígides dels teixits.

Segons s’ha pogut observar en els darrers estudis, les cèl·lules col·laboren entre elles per desplaçar-se cap als teixits més rígids i, com més gran és aquest grup cel·lular, més eficient és també aquest moviment. Per contra, es va observar que quan les cèl·lules no estan agrupades, no són capaces de trobar el camí per dirigir-se a aquests mateixos teixits.

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