Nueva máquina contra la septicemia

biospleenEl nombre de Biobazo suena un poco raro (“biospleen” queda mucho mejor), pero da igual porque este invento podría salvar muchas vidas. Millones, de hecho, porque se calcula que al año mueren en el mundo unos ocho millones de personas por septicemia, una infección masiva de la sangre. Las causas de que sea tan letal son variadas: la tardanza en dar con el microorganismo responsable retrasa un tratamiento antibiótico eficaz, las bacterias liberan toxinas que provocan una reacción exagera del sistema inmune, etc. Es difícil luchar contra todo esto con las armas tradicionales, por lo que expertos en bioingeniería del Instituto Wyss de Boston se decidieron a explorar una solución alternativa: eliminar rápidamente de la sangre los microorganismos y, a poder ser, las toxinas que liberan. Según los resultados que publican en la revista Nature Medicine, parece que lo han conseguido.

El artilugio viene a funcionar como una máquina de diálisis, pero con las biotecnologías del siglo XXI. De hecho, se inspira en la estructura interna del bazo, de ahí su nombre. Está formado por unos canales a través de los que circula la sangre, donde entra en contacto con unas nanoesferas recubiertas por una molécula natural capaz de unirse a una gran variedad de bacterias y virus (casi unos cien, que se sepa). Gracias a esta molécula (una lectina que se une a manosa) las nanoesferas atrapan los microbios patógenos sobre su superficie, y como son magnéticas pueden ser extraídas fácilmente de la sangre y recogidas en otro canal, que vendría a ser la “alcantarilla” del sistema. Los científicos probaron la eficacia del nuevo aparato en la sangre de ratas a las que se había inyectado una buena cantidad de bacterias como las que causan septicemia en humanos (E. coli o estafilococo aureus). En cinco horas, el aparato había eliminado el 89% de los microorganismos de la sangre de los animales. La supervivencia de las ratas septicémicas fue baja, como era de esperar, sólo sobrevivió un 14%. En cambio, la utilización del biospleen elevó la supervivencia al 90%.

Los científicos comprobaron cuánto tiempo tardaría el aparato en limpiar toda la sangre de un humano adulto (unos cinco litros) y creen que podría hacerlo en unas cinco horas. Además, los desechos llevan una gran concentración de las bacterias, lo que podría acelerar mucho el diagnóstico exacto de cuál es el patógeno que causa la septicemia en un paciente concreto. Y también podría utilizarse para eliminar de la sangre algunos virus como el VIH o el Ébola. Poco más hay que decir. Simplemente, esperemos que se comience a ensayar en humanos cuanto antes. Muchos lo agradecerán.

El beso de la muerte

eliminar células cancerosas de la sangreEl hallazgo publicado por investigadores estadounidenses en la revista PNAS no va a curar el cáncer, ya lo adelanto, pero podría evitar muchas muertes. Como ya he comentado aquí algunas veces, en la batalla contra el cáncer es fundamental la detección precoz, porque si un tumor es pequeño y está en sus fases iniciales es más fácil eliminarlo por completo. De hecho, la inmensa mayoría de las muertes por cáncer se deben a que el tumor ya se ha extendido y ha “soltado” células que van por la sangre y pueden dar lugar a las temidas metástasis. Por eso otra línea de ataque contra el cáncer se centra en evitar las metástasis, y aquí es donde los autores de este trabajo han hecho una aportación extraordinaria.

En pocas palabras, los científicos han diseñado un sistema para “recubrir” un tipo de glóbulos blancos con una proteína que reconoce las células tumorales que circulan libremente por la sangre. Cuando dicha proteína (llamada TRAIL) se une a unos receptores “de muerte” que están en la superficie de las células malignas, éstas entran en apoptosis, una forma de suicidio celular. El sistema es bastante ingenioso, y está basado en unas pequeñas vesículas lipídicas que llevan dos tipos de proteínas: una llamada selectina, por la que se “pegan” a los glóbulos blancos, la otra es TRAIL. Lo sorprendente es el excelente rendimiento, porque cuando los investigadores añadieron estas partículas a sangre humana que contenía células de cáncer de cólon o de páncreas, vieron que después de dos horas recirculando la sangre en el laboratorio habían desaparecido más del 95% de las células malignas. Y es más, las partículas también eliminaron la práctica totalidad de células malignas que circulaban por la sangre de ratones de laboratorio, a los que previamente habían inyectado varios millones de células cancerosas.

Como siempre, hay muchos detalles que resolver antes de trasladar este sistema a enfermos de cáncer, pero sin duda que puede llegar a ser una herramienta crucial para el tratamiento de aquellos pacientes que tienen un riesgo alto de sufrir metástasis porque el tumor está avanzado. En esos casos, “limpiar” la sangre de células tumorales circulantes puede significar la diferencia entre la vida y la muerte.

Vacunas que valen su peso en oro

nanopartículas para vacunasEs difícil calcular cuántas vidas han salvado las vacunas, pero sin duda que han sido muchos millones. Y sin embargo, siguen suscitando cierto miedo o rechazo por parte de algunos, porque en realidad no están exentas de posibles efectos secundarios. Esto se debe a que, en el caso de las vacunas frente a enfermades causadas por virus, la vacuna contiene virus “debilitados”, o fragmentos de proteínas virales que pueden ser tóxicos para las células. Por eso sería importante poder fabricar algún otro tipo de vehículo que pueda llevar esas proteínas hasta las células “especialistas” de la respuesta inmune, sin dañarlas. En esta búsqueda, investigadores de la Universidad de Vanderbilt, en Estados Unidos, parecen haber dado con una auténtica mina de oro; literalmente.

Tratándose de vacunas y virus, la cosa tiene que ser muy pequeña, de ahí que hablemos una vez más de nanotecnología. Los científicos publican en la revista Nanotechnology la fabricación de unos “nanobastones” de oro que funcionan bastante bien como vacuna frente a una enfermedad viral poco conocida pero que afecta a millones de personas cada año, causada por el virus sincitial respiratorio. Básicamente, los investigadores crearon minúsculas partículas de oro que tienen una forma parecida a la del virus, y las recubrieron con una proteína que habitualmente se encuentra en la cubierta viral. La cosa no fue fácil, como es de imaginar, pero los científicos utilizaron técnicas bastante sofisticadas que les permitieron alcanzar su objetivo.

Para comprobar el funcionamiento, introdujeron estas partículas en unas células (llamadas dendríticas) que son las encargadas de presentar a otras células del sistema inmune los fragmentos de proteínas frente a los que se orquestra toda la fabricación de anticuerpos y de células “asesinas” que el sistema inmune tiene a su disposición. Las partículas funcionaron bien, pero además no se observó ningún tipo de toxicidad para las células. Lo siguiente, como es lógico, es lo más difícil: comprobar si estas partículas son capaces de generar buena inmunidad no sólo en el laboratorio, sino también en pacientes.

¿Bosques artificiales para salvar el planeta?

nanobosquesLa fotosíntesis es un proceso maravilloso que hace posible la vida en la Tierra, aprovechando la luz del sol y extrayendo la energía necesaria para fabricar azúcares para la célula. De paso, se consume CO2 y se produce oxígeno, fruto de la rotura de moléculas de agua. Lógicamente, en la búsqueda de nuevas fuentes renovables de energía que hagan innecesarios los combustibles fósiles se viene hablando desde hace algún tiempo de la “hoja artificial”: un artilugio que sea capaz de imitar lo que hacen las plantas, barato y energéticamente eficiente.

Aunque en estos años hemos visto cómo han ido mejorando estas “hojas”, unos científicos de la Universidad de California en Berkeley han ido un poco más lejos y han diseñado algo que se asemeja a un auténtico “bosque” de minúsculas hojas. Los detalles de ingeniería química se me escapan, la verdad, pero básicamente han fabricado un “nano-sistema” (o sea, un dispositivo microscópico) que es capaz de llevar a cabo algo muy similar a la fotosíntesis tal y como tiene lugar en las hojas de las plantas. Al llegar la luz al dispositivo, los electrones viajan por distintos “nanocables” para liberar hidrógeno en unos, y oxígeno en otros, con la consiguiente producción de energía.

La eficiencia energética del invento, o sea la relación entre la luz que recibe y la energía que produce, es similar a la de las plantas, pero tendría que aumentar al menos 100 veces para poder competir con los paneles solares que se utilizan en la actualidad. Los investigadores dicen que saben la dirección a seguir para llegar a esos niveles de eficiencia. Cuando lo consigan, y esperemos que lo logren, preparaos para ver los tejados de las casas llenos de “nanobosques”. Aunque, probablemente, no serán verdes…

Una nueva forma de matar bacterias

laserNo es un secreto que una de las grandes preocupaciones sanitarias de nuestros días es la aparición de bacterias resistentes a todos los antibióticos conocidos. A pesar del esfuerzo de la industria farmacéutica por desarrollar nuevos compuestos cada vez más eficaces, los microorganismos tienen una especial habilidad para mutar y adaptarse a los nuevos enemigos hasta hacerse resistentes. En buena medida, esto se debe a que casi todos los antibióticos actúan de forma parecida: atacan la pared de las bacterias o frenan alguno de los procesos bioquímicos básicos para su multiplicación y crecimiento. Si queremos enfrentarnos con éxito a las nuevas bacterias extra-resistentes, hace falta una nueva “generación” de agentes químicos capaces de matar microbios utilizando otras estrategias.

Ingenieros y químicos del Reino Unido y Holanda han dado un paso en esa dirección, según una investigación que publican en la revista de la Sociedad Americana de Química. Lo que han hecho es, nada más y nada menos, matar bacterias recubriéndolas de una “cáscara” hecha con partículas de oro. Al iluminar los microorganismos con un rayo láser, se produce calor alrededor de esas partículas y la bacteria muere “quemada”. Como decía en otro post reciente, está claro que a los científicos no les falta imaginación.

El secreto de esta investigación reside en la “cáscara”, que debe ser lo suficientemente específica como para reconocer un tipo concreto de microorganismo. Para eso, los investigadores utilizan bacterias normales como molde y luego comprueban que las cáscaras sólo se pegan a bacterias que tienen esa forma, algo así como anticuerpos sintéticos. De hecho, han probado su sistema en una mezcla de bacterias y levaduras, comprobando que sólo mata los microorganismos concretos contra los que fue diseñado. Habrá que ver cómo se puede aplicar esto en el futuro, pero por lo menos tenemos sobre la mesa una nueva idea para enfrentarnos a un problema gravísimo.

Minúsculas esponjas para limpiar la sangre

nanoesponjasUn problema sanitario gordo, del que mucha gente no es consciente, es la aparición de nuevas  cepas de bacterias que son resistentes a prácticamente todos los antibióticos. Muchos de estos microbios son letales porque producen unas toxinas llamadas “formadoras de poros”. Básicamente, las toxinas hacen pequeños agujerillos en los glóbulos rojos de la sangre, cuya destrucción masiva conduce a la muerte. La mayor parte de los tratamientos que se están desarrollando intentan matar las bacterias de modo parecido a como hacen los antibióticos, pero otra alternativa sería encontrar un “antídoto” universal que funcionase contra todas las toxinas formadoras de poros. Parece que un grupo de bioingenieros de la Universidad de California lo ha logrado.

Su trabajo, publicado en la revista Nature Nanotechnology, describe la fabricación de unas nanoesponjas capaces de limpiar la sangre y eliminar estas toxinas. Las nanoesponjas, como su nombre indica, son muy pequeñas (unas 3000 veces más pequeñas que un glóbulo rojo) y están fabricadas con un polímero recubierto por una membrana procedente de células sanguíneas. Esto hace que las toxinas ataquen a las nanoesponjas y queden atrapadas en ellas, con lo que no atacan a las células que circulan por la sangre. De hecho, al administrar una dosis letal de toxinas a ratones de laboratorio que previamente habían sido tratados con las esponjas, un alto porcentaje de los animales sobrevivió: las nanoesponjas atraparon las toxinas y fueron eliminadas por el hígado sin ningún problema.

La verdad es que se trata de un trabajo que podría salvar miles de vidas, si se llega a concretar en un producto fácil de administrar en hospitales. También podría adaptarse para funcionar como antídoto general contra venenos de serpientes o abejas, lo cual facilitaría mucho las cosas al hacer innecesario un antisuero específico frente a cada veneno. El tiempo, y los ensayos clínicos que pronto comenzarán en humanos, lo dirá…

Pastillas contra los efectos del alcohol

nanopartículas“Se acabó la resaca”, decían algunos titulares. Tampoco es para tanto, aunque es fácil entender que la gente se fije siempre en lo más extraordinario. El hecho es que científicos de la Universidad de California en Los Angeles han publicado en la revista Nature Nanotechnology la creación de unas minúsculas pastillas que degradan el alcohol en el estómago. Interesante…

Los bioingenieros pusieron juntas dos proteínas dentro de unas microscópicas partículas artificiales, partículas con una pared tan fina que deja pasar las moléculas de alcohol. Las proteínas en cuestión son dos enzimas que favorecen una reacción química en cadena mediante la cual el alcohol se convierte en agua y oxígeno. En el fondo, llevan a cabo algo similar a lo que hace el hígado con el alcohol que circula por la sangre: destruirlo. Los investigadores administraron por vía oral estas nanopartículas a ratones que habían bebido alcohol, y comprobaron que los niveles de alcohol en sangre disminuyeron más rápido: a las tres horas, tenían un 30% menos que los ratones que no habían sido tratados. También comprobaron su efecto “profiláctico”, ya que se observó una disminución similar cuando se administraron las partículas a la vez que el alcohol…

Además de los usos médicos que pueda tener esta tecnología para combatir intoxicaciones etílicas, u otros usos más familiares (cómo no pasar de ese primer estado de “exaltación de la amistad” que acompaña a toda ingesta alcohólica, por ejemplo) está claro que esta misma estrategia podría utilizarse en muchas otras situaciones. Hoy en día disponemos de una gran batería de enzimas para eliminar sustancias tóxicas mediante reacciones químicas, por lo que estas nanopartículas se comportarían como minúsculos reactores químicos para evitar intoxicaciones de distinto tipo, o incluso remediar problemas ambientales generados por vertidos tóxicos.