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Identifican nuevas regiones del genoma asociadas a enfermedades

 
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Félix Recillas Targa, del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.
Félix Recillas Targa, del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.

19 de junio de 2011

• Félix Recillas Targa, del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM y sus colaboradores, describieron zonas poco estudiadas, llamadas ADN no codificante
• Las alteraciones en el mal llamado “ADN basura” se asocian con padecimientos como la esclerosis múltiple, y así se demostró en el artículo publicado en el último número de la prestigiada revista Nature Structural & Molecular Biology

El consorcio científico internacional donde participa en forma destacada Félix Recillas Targa, del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la UNAM, describió zonas del genoma poco estudiadas –llamadas ADN no codificante– que al actuar como “fronteras”, ayudan a regular en su entorno la expresión de distintos genes.

Las alteraciones en el también mal llamado “ADN basura” se asocian frecuentemente a enfermedades como la esclerosis múltiple, según se demostró en el artículo publicado en el último número de la prestigiada revista Nature Structural & Molecular Biology.

La información que contienen esas zonas es fundamental para la organización y expresión de genes y son tan importantes que se han mantenido constantes a lo largo de la evolución, según descubrieron los investigadores mexicanos, españoles, portugueses y estadounidenses.

Recillas Targa explicó que el genoma está constituido por genes y “no genes”; es decir, tiene alrededor de dos por ciento de ADN codificante (30 mil genes) y 98 por ciento no codificante, que no genera un producto peptídico o alguna proteína, aunque también se forma de bases nitrogenadas –adenina, citosina, guanina, timina–.

Éste último fue llamado “ADN basura” porque no se entendía cómo funcionaba ni se le había prestado la atención que merece. “Resulta que dentro de esas amplias regiones del genoma, hay mucha información, como los elementos que regulan el prendido y apagado de los genes”.

Para sus investigaciones, el también jefe del Departamento de Genética Molecular del IFC, junto con sus colaboradores, utilizó como “ancla” una proteína denominada CTCF. El objetivo fue determinar, con sistemas de secuenciación masiva, cómo se distribuye a lo largo de todo el genoma, en regiones codificantes y no codificantes.

La pregunta se planteó para tres organismos diferentes: humano, ratón y pollo. Los resultados fueron sorprendentes: se hallaron 274 sitios conservados en los tres genomas, lo que significa que hay genes aledaños a esas secuencias que son los mismos.

En el momento que profundizamos ese análisis, relató el universitario, resultó que muchos de ellos eran factores transcripcionales de regulación muy importantes, que se ven “desregulados” en diversos tipos de enfermedades, y las regiones intergénicas tienen estructuras particulares para protegerlos y mantenerlos en estado óptimo.

Dicho de otra forma, abundó el experto, la proteína CTCF estructura y organiza el genoma de forma ideal, para que los genes puedan expresarse de forma correcta y su regulación no interfiera en otros procesos.

Durante muchos años nos hemos concentrado en las secuencias de ADN codificantes, ahora hay que hacerlo en las regiones intergénicas; eso es parte del hallazgo, tan relevante que fue posible publicarlo en esta revista, opinó el científico.

En específico, Recillas Targa fue invitado a participar en esta investigación para realizar el estudio del genoma del pollo, junto con su grupo del IFC. Al respecto, comentó que nunca antes se había hecho un análisis comparativo de tantos tipos celulares (mamíferos: humano y ratón, y aves: pollo, para una proteína de esta naturaleza).

Además, se ha comprobado que CTCF puede “construir” asas de cromatina (componente de los cromosomas), lo que significa que el genoma no es lineal, sino que forma rosetas que permiten el “acercamiento” y la interacción a distancia entre sus diferentes elementos regulatorios.

Se piensa que el ADN no codificante falla por dos causas: una es la estrictamente genética, porque también existen mutaciones en las regiones intergénicas (pérdida, ganancia de cromosomas o incluso plimorfísmos).

La otra serían defectos epigenéticos o a nivel de la formación de asas cromatínicas, responsables de las interacciones a distancia entre diversas regiones del genoma sin que sean excluyentes. “Una de las conclusiones de este trabajo sugiere que en ciertas patologías se presenta una combinación de las dos causas”, sostuvo.

El científico reconoció que esta investigación aún no tiene una aplicación médica directa, y “estamos lejos de eso”; se trata de un trabajo de investigación básica de alto nivel, pero si hacemos más corroboraciones, ensayos y pruebas, quizá podría tener un uso a futuro.

De hecho, relató, “somos uno de los grupos precursores que ya habíamos laborado para establecer como CTCF regula genes supresores de tumores en cáncer. No lo hemos analizado desde el punto de vista clínico, porque no soy médico ni oncólogo, sino biólogo molecular, por lo que hemos tomado la perspectiva básica”.

No obstante, ahora se planea una colaboración con el Instituto de Investigaciones Biomédicas para hacer una “interfase” con el hospital. “Nos falta la parte clínica y nos interesa tenerla”.

Finalmente, reconoció el trabajo del consorcio encabezado por José Luis Gómez Skarmeta, del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo, en Sevilla, España; Roderic Guigó, del Centro para la Regulación Genómica, en Barcelona; Manuel Serrano, del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, de Madrid, y otros científicos de EU y Portugal.
Créditos: UNAM-DGCS-365-2011/unam.mx

Impulsa la UNAM intercambio internacional en neurociencias

 
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Francisco Fernández de Miguel, investigador del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.
Francisco Fernández de Miguel, investigador del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.

24 de marzo de 2011

• Francisco Fernández de Miguel, del Instituto de Fisiología Celular de la Universidad Nacional, informó que se trabaja con investigadores de América Latina y Europa

Un grupo de investigadores de América Latina y Europa promueven, desde la UNAM, un modelo horizontal donde estudiantes y expertos de neurociencias intercambian conocimientos, líneas de estudio y nuevas estrategias de trabajo conjunto.

“Estamos en el inicio de un proyecto de colaboración entre varias instituciones de ambas regiones; nos reunimos grupos de fisiólogos y biofísicos que nos conocemos hace años, para impulsar el intercambio”, comentó en entrevista Francisco Fernández de Miguel, del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de esta casa de estudios.

Apenas hace unos días, el experto en desarrollo neuronal y fisiología recibió en el auditorio del IFC a colegas de la Universidad de Cambridge, de Gran Bretaña; de la Escuela Internacional Superior de Estudios Avanzados de Trieste (SISSA), de Italia, así como a especialistas latinoamericanos de las universidades de São Paulo, en Brasil; de Valparaíso, en Chile, y Bahía Blanca, Argentina.

Cada uno de ellos expuso (algunos de manera presencial y otros por videoconferencia) su línea de estudio actual, y el método respectivo. Tras la presentación, se abrió una sesión de preguntas y respuestas con estudiantes que intercambiaron dudas e hipótesis de trabajo.
“Muchos asistentes son del IFC, otros hacen su tesis, y también acudieron investigadores. Es un encuentro abierto a todos en la UNAM y no es exclusivo de este instituto, pues de igual manera vienen del de Investigaciones Biomédicas y de la Facultad de Medicina”, explicó.

Financiamiento europeo

Junto con el italiano Vincent Torre, de SISSA, Fernández de Miguel tuvo la idea de reunirse en esta casa de estudios para impulsar la movilidad y compartir en reuniones presenciales resúmenes de sus líneas de trabajo, a fin de debatir métodos y resultados, así como propiciar las colaboraciones entre diversas instituciones y países.

“Tenemos un presupuesto para cuatro años, otorgado por la Unión Europea. Se destinará para que estudiantes y profesores latinoamericanos hagan estancias, desde un mes hasta un año, en universidades de aquel continente, y para que de allá vengan a laborar con nosotros”.

Por lo pronto, un estudiante de Italia estará en el laboratorio de Fernández de Miguel, mientras que dos de sus alumnos viajarán a SISSA.

“Además, pensamos organizar cursos en Cambridge, en Trieste y en el Instituto de Fisiología Celular durante los próximos 12 meses”, señaló.

Apoyo y herramientas

Sobre el auge de este proceso, destacó que la forma en que se hace ciencia en el mundo implica mucho conocimiento y el uso de herramientas que con frecuencia son difíciles de obtener.

“De manera conjunta, podemos apoyarnos y complementarnos. Creo que para los latinoamericanos es muy importante tener más posibilidades de salir antes de terminar los cursos, conocer gente, otras culturas y aprender idiomas.

“Para nosotros es una opción muy favorable estar una temporada en el exterior y aprender a pensar de una manera diferente, como lo hacen en otros laboratorios”, dijo Fernández de Miguel, responsable de un curso de biofísica en la UNAM.

El especialista ha visitado Inglaterra e Italia para ofrecer conferencias y seminarios. “Conozco a los neurocientíficos de Cambridge, la universidad que más premios Nobel ha aportado en la historia, y de SISSA, la más internacional de Italia en este momento, muy vinculada al Centro de Física Aplicada y a la Academia de Ciencias del Tercer Mundo (TWAS), que también está en Trieste”, señaló.
Proyecto Experimenta

El especialista dedica parte de su tiempo al proyecto Experimenta, con un grupo de universitarios que atiende a estudiantes y profesores en laboratorios de física, química, biología y matemáticas para la enseñanza de la ciencia.

“Vienen durante una semana a hacer experimentos todos los días. Se ha atendido a más de 14 mil alumnos”, añadió.

Actualmente, el investigador y sus colaboradores reciben a jóvenes del Colegio de Ciencias y Humanidades (CCH) y de preparatorias particulares, a través de la Dirección General de Incorporación y Revalidación de Estudios (DGIRE).

Créditos: UNAM-DGCS-172-2011/unam.mx

Presentan diseño de fármacos con aplicaciones múltiples

 
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farmaco29 de enero de 2011

Diseñar fármacos de acciones múltiples, cuyas características permitan combatir enfermedades como el cáncer o el VIH, es el trabajo que desarrolla Gabriel del Río Guerra, Investigador del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM quien participó en el taller “Problemas de salud en México”, que concluyó este viernes en el Complejo Cultural Universitario de la BUAP.

Durante la conferencia “Biología de Sistemas en el diseño de fármacos”, el científico presentó, ante académicos e investigadores de la red temática de tecnologías de información y comunicación, los resultados de una tecnología que está desarrollando para el diseño de fármacos, cuyas propiedades son ser selectivos en su selección.

“Vamos a decir que son como terroristas, porque tienen un blanco y sobre ese blanco van a actuar, comencé a trabajar en esa idea hace ya varios años, y tenemos resultados en animales que reflejan que lo fármacos sí son selectivos, pero tienen cierta toxicidad”, explicó.

El doctor Río Guerra abundó que sus estudios sobre poli-farmacología, tienen la finalidad de encontrar estrategias para desarrollar fármacos con acciones múltiples, capaces de destruir selectivamente la causa de una enfermedad, y con ello generar otros beneficios como limitar el desarrollo de resistencia bacteriana, además de reducir costos en materia de salud.

“En el laboratorio se desarrolla biología experimental, así como biología teórica y de simulación. Nuestros trabajos han implicado el desarrollo de modelos, de simulación en computadora y de validación experimental, a la fecha hemos tenido resultados que funcionan pero, para su aplicación en humanos, aún se requiere de mayores recursos y tiempo”.

De acuerdo con el investigador de la UNAM, a principios del siglo pasado, en 1905, se propuso la idea de que los fármacos deberían ser considerados como balas mágicas, que atraviesan el cuerpo sin hacer daño hasta llegar al blanco, idea que provocó el interés entre investigadores de trabajar en el diseño de éstos.

Por ello, durante un siglo, los científicos se han avocado a encontrar este tipo de fármacos; muchos de los que hoy existen han sido resultado de tales estudios y conforme se ha ido aprendiendo cómo actúan, se ha detectado que la mayoría de ellos son efectivos al no reconocer a un solo blanco, sino a varios. “Por ejemplo, la aspirina es uno de los casos más famosos que no reconoce una sola enfermedad”.

Al referirse a los avances registrados en el área de diseño de fármacos, explicó que la nueva tendencia es reconocer que para tener un fármaco eficiente se debe dirigir sobre múltiples blancos.

Por último reflexionó que en esta nueva etapa de la humanidad, la esperanza de vida es mayor y el tipo de enfermedades diferente, pues si bien antes se atendían infecciones, hoy se enfrentan padecimientos como el cáncer o el VIH, que no se curan con un fármaco que reconoce una sola molécula, de ahí la importancia del diseño de poli fármacos.

Créditos: BUAP/Comunicación Institucional/buap.mx

Créditos: BUAP/Comunicación Institucional/buap.mx

Alerta universitaria sobre antibióticos que causan sordera

 
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La acción de la estreptomicina y sus derivados se exacerba en pacientes que tienen una mutación en el ADN mitocondrial, que los vuelve hipersensibles al medicamento, dijo Graciela Meza Ruiz.
La acción de la estreptomicina y sus derivados se exacerba en pacientes que tienen una mutación en el ADN mitocondrial, que los vuelve hipersensibles al medicamento, dijo Graciela Meza Ruiz.

16 de mayo de 2010

• Utilizados contra la tuberculosis, la estreptomicina y sus derivados, provocan daño irreversible en el oído, advirtió Graciela Meza Ruiz, del Instituto de Fisiología Celular

La estreptomicina, un antibiótico que en México se utiliza en el tratamiento contra la tuberculosis, causa sordera en los pacientes, advirtió Graciela Meza Ruiz, investigadora del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la UNAM.

“Los médicos saben que la estreptomicina y sus derivados, la kanamicina, la gentamicina y la amikacina, causan sordera, pero los siguen recetando porque son muy eficientes para tratar la tuberculosis, están en el cuadro básico de medicamentos y son baratos. Es una irresponsabilidad, porque el daño es irreversible”, alertó la doctora en bioquímica.

El problema, añadió la experta en fisiología y bioquímica del oído, es que esos antibióticos, además de destruir la bacteria causante de la tuberculosis, destruyen las células del oído.

“En las cajitas donde vienen empacados esos medicamentos se advierte que pueden alterar el equilibrio, causar sordera y ocasionar lesiones renales”, comentó la investigadora adscrita al Departamento de Neuropatología Molecular del IFC.

También, ocasionan movimientos incontrolables de los ojos, mareo, vértigo y ataxia, descoordinación de diferentes partes del cuerpo, como brazos y piernas; por tanto, impide caminar correctamente.

La investigadora añadió que estos tres antibióticos, pertenecientes al grupo de los aminoglucósidos –descubiertos en la década de 1940 en Estados Unidos y utilizados por largo tiempo para combatir diferentes infecciones-, están prohibidos en varios países, debido a sus efectos secundarios.

“Se utilizan indistintamente en México para abatir la tuberculosis, con dosis fuertes de hasta un gramo diario, durante seis meses o un año”, detalló.

Sin embargo, comentó Meza Ruíz, existe una medicina alternativa contra la tuberculosis, que no genera sordera, compuesta por tres sustancias: rifampicina, isoniazida y pirazinamida. Es 10 veces más cara, pero no daña al oído.

Daño celular y molecular

En su laboratorio, la universitaria ha realizado investigación experimental con ratas, para identificar los daños de la estreptomicina y sus derivados en el oído, órgano escondido en el hueso temporal, que se ubica en el cráneo.

“Esto permite el paso de la estreptomicina y sus derivados del torrente sanguíneo, al interior del oído, donde esas sustancias se acumulan. En vez de degradarse, permanecen dentro, causando la muerte de células muy específicas”, explicó.

De los miles de millones de células que existen en el cerebro, unas 20 mil son exclusivas del sistema auditivo, de ahí que los daños por lesiones dificulten su reposición de manera natural.

La especialista añadió que en las primeras etapas de acumulación del fármaco, cuando se ataca a las células del sistema vestibular del oído, el paciente con tuberculosis siente mareo, visión borrosa y dificultad para caminar. Conforme avanza el tratamiento y aumenta daño a las células auditivas, la persona se queda totalmente sorda.

Mutación en el ADN mitocondrial

Cuando estudiaba en el laboratorio el blanco molecular de la estreptomicina, Graciela Meza indagó por qué algunos pacientes quedan sordos en poco tiempo, mientras otros, con el mismo tratamiento, tienen un daño gradual.

“Encontramos que la acción de la estreptomicina y sus derivados se exacerba en aquellos que tienen una mutación en el ADN mitocondrial, que los vuelve hipersensibles al medicamento”, comentó.

Otras investigaciones realizadas a poblaciones orientales, árabes y españolas, habían ubicado esa mutación, que no se encontró en poblaciones mexicanas de individuos con tuberculosis.

El ADN mitocondrial es un material genético ubicado en la mitocondria celular, que es la “fábrica de energía” indispensable para la sobrevivencia de las células. Distinto del ADN nuclear, el mitocondrial se hereda a los hijos a través de la madre.

“En pacientes con mutación en el ADN mitocondrial, la muerte celular es más rápida, pues no hay energía para mantener con vida a las células”, explicó Meza.

En su estudio, identificó en un individuo del Distrito Federal una mutación en el ADN mitocondrial, que no había sido descrita antes en la literatura científica, y nos aprestamos a buscarla en otros pacientes y en la población en general.

Diseña prueba sanguínea

Para detectar alguna mutación en la mitocondria de manera fácil y sencilla, Meza Ruiz ha desarrollado una prueba, que consiste en una toma de sangre de la persona que será sometida a tratamiento con estreptomicina y sus derivados.

“Si se comprueba que el paciente tiene la mutación, podemos recomendar científicamente que se utilice en su tratamiento el medicamento alternativo. Lo ideal es que nadie sea tratado con estos antibióticos dañinos, pero con la prueba de sangre, al menos podremos sugerir que se proteja a los que tienen mayor riesgo”, finalizó.
Créditos: UNAM. DGCS -298/unam.mx