Treinta y tres diarreas a los tres años

Esta es la última entrada que haremos en este blog este semestre, por lo tanto, quisimos tratar con un tema bastante pertinente y chocante. Un tema en el cual la biotecnología sería la herramienta ideal para combatir un mal que afecta a muchos guatemaltecos: la diarrea.

A los tres años, un niño  del área rural guatemalteca habrá sufrido, en promedio, 33 casos de diarrea. Éstos constituyen un agravio considerable al desarrollo físico e intelectual de la población guatemalteca (aunque  la última publicación disponible sobre este tema data de 1994). En esta última referencia disponible, se estudiaron los principales agentes causantes de diarrea en niños guatemaltecos; la principal es  Escherichia coli y la segunda  Campylobacter jejuni (Cruz, et. al., 1994).  Guatemala tiene el poco honroso cuarto lugar mundial en retardo de talla para edad (estadísticas del 2012). Si combatiendo la diarrea se reduce esta pésima situación, nuestro país y nuestra población se desarrollarían más pronto.

Voy a concentrarme en esta segunda causa de diarrea:  C. jejuni.  Principalmente por la falta de técnicas clásicas eficientes para la detección rápida de ésta (Sanders, et. al., 2007). La diarrea causada por esta bacteria pasa desapercibida.  ¿Quién sabe cuántos niños están afectados por esta bacteria que puede incluso dar disentería y que no responde a los antibióticos utilizados para tratar la disentería que sí se logra identificar? Por esto, la investigación de técnicas eficientes para la detección rápida y exacta de C.  jejuni es un reto muy grande para la salud pública guatemalteca.  Aquí es donde entra la biotecnología en juego.

Este es un gran campo de investigación para científicos de países como Guatemala, dado que Campylobacter está predominantemente presente en países en vías de desarrollo (Cruz, et. al., 1994). Esto es, no hay fondos extranjeros para el estudio de esta enfermedad. Para una técnica eficiente de detección, pueden utilizarse técnicas de PCR y pruebas rápidas (que ya existen, aunque son muy caras). Y, siendo más ambiciosos aún, se puede utilizar la biotecnología para desarrollar una vacuna en contra de esta enfermedad.

Para el desarrollo de una vacuna como esta, es necesaria una ardua investigación sobre los determinantes de virulencia de esta bacteria. Esto, con las técnicas de secuenciación disponibles, debería implicar que los avances sean menos complicados, gracias a herramientas como la bioinformática. Evidencias de técnicas nuevas para la detección de esta bacteria, abundan (Linton, et. al., 1997; Clark, et. al., 2012; Bessède, et. al., 2011), por lo que lo único que queda es que se desarrollen las técnicas para las cepas guatemaltecas.

Sin embargo, solo esto tengo para decirles hoy, no hay chistes de pedos de panda, ni consejos sobre orinarse en sus teléfonos. Solo les dejo escrito uno de tantos retos que tiene Guatemala por delante si es que va a salir adelante. La investigación guatemalteca debe hacerse por cuenta propia también, y deberá tomar en cuenta las distintas enfermedades que enfrenta Guatemala.

~JRMT

Referencias:

Bessède, E., et. al., (2011). New Methods for Detection of Campylobacter in Stool Samples in Comparison to Culture. J. Clin. Microbiol. 49 (3): 941-944pp.

Clark, C. G.; et. al. (2012). Comparison of Molecular Typing Methods Useful for Detecting Clusters of Campylobacter jejuni and C. coli Isolates through Routine Surveillance. J Clin Microbiol. 50 (3):798-809pp.

Cruz, J. R.; F. Cano; P. V. Bartlett; H. Méndez. (1994). Infection, diarrhea, and dysentery caused by Shigella species and Campylobacter jejuni among Guatemalan rural children. Pediatr. Infect. Dis. J. 13(3): 216-23pp.

Linton, D., et. al. (1997). PCR detection, identification to species level, and fingerprinting of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli direct from diarrheic samples. J. Clin. Microbiol. 35 (10): 2568pp.

Sanders, S. Q.; D. H. Boothe; J. F. Frank; J. W. Arnold. (2007). Culture and detection of Campylobacter jejuni within mixed microbial populations of biofilms on stainless steel. J. Food Prot. 70 (6): 1379-85pp.

¿Cómo deshacerse de los mosquitos?

“¿Por qué los mosquitos me pican a mí y no a la persona que está justo a la par mía?” Bueno, seguro es porque eres más atractivo/a 😉

Seguramente has utilizado repelente de mosquitos muchísimas veces, cuyo componente activo es DEET (N,N’dietil-n-toluamida). Sin embargo, este tiene algunas deventajas (debes aplicarlo repetidas veces, tiene un olor muy fuerte, y muchas veces no es efectivo).

Actualmente se dan millones de muertes anuales a causa de picaduras de vectores de algunos virus, por ejemplo Aedes aegypti (dengue), An. gambiae (malaria en África) y Anopheles albimanus (malaria en Centro América). Es por esto que los científicos han buscado y buscado nuevas formas de repeler a los mosquitos de forma efectiva y han descubierto algo muy interesante:

Lo que te dijimos al principio sobre que eres más atractivo es cierto (al menos para los mosquitos), ya que estos tienen receptores de olor y la mezcla del olor de tu sudor y las bacterias que tienes en la piel puede atraer más o menos a algunos mosquitos. Como sabrás, las bacterias presentes en la piel varía entre personas y es por esto que la atracción cambia de una persona a otra.

Dado este descubrimiento por los científicos, la biotecnología se está encargando ahora de encontrar el gen específico encargado de detectar el olor propio de la sangre de humanos, y así idear un repelente que haga mutar a este gen para que ya no sea útil. Vosshall (2005) descubrió que una mutación del gen GPRor7 presente en los mosquitos puede eliminar totalmente su sentido del olfato; el trabajo de Vosshall ahora fue crear un repelente que hiciera mutar a este gen, lo cual sería totalmente efectivo para fines de picazón.

Sin embargo, no queremos dejar a los pobres mosquitos sin sentido del olfato porque podría llegar a eliminarse la especie. Lo único que queremos es que nos dejen de molestar. Por eso, Zwiebel (2004) fue más allá e identificó una proteína específica que detecta un olor particular del sudor humano y, actualmente, están en busca de más, ya que la combinación del sudor y la microbiota tiene muchísimos más componentes (alrededor de 300) que el detectado por Zwiebel.

-I.S.

Referencias

Hallem, E; Fox, A; Zwiebel, L; Carlson, J; 2004. Olfaction: Mosquito receptor for human-sweat odorant. Nature review. 427. 212-213.

Jones WD, Nguyen TA, Kloss B, Lee KJ, Vosshall LB. 2005. Functional conservation of an insect odorant receptor gene across 250 million years of evolution. Curr Biol. 15(4):R119–R121.

Schmidt, C. 2005. Outsmarting Olfaction: The Next Generation of Mosquito Repellents. Environment Health Perspect. 113(7) A468-A471.

La biotecnología te alimenta (:

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Figura 1. Beneficios de microorganismos en alimentos

El tema de esta semana es un tema con el cual TODOS nos hemos beneficiado de los microorganismos, ya sea que al desayunar comas un yogurt, vayas a una fiesta y tomes una cerveza o te encante la comida china!!

En la industria de fermentación de lácteos, especialmente para la obtención de yogurt, el Lactobacillus  contribuye en la fermentación láctica, especialmente una bacteria llamada Lactobacillus acidophilus. La fermentación láctica implica que la bacteria puede metabolizar la lactosa y formar ácido láctico. El ácido láctico es el compuesto que le da al yogurt su textura y sabor. Sin embargo en este tipo de fermentación se pueden  obtener como subproductos etanol, CO2 y ácido acético.

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Figura 2. Beneficio Lactobacillus acidophilus (abstraído de http://www.cas.miamioh.edu)

Por otro lado en la industria de producción de cerveza se usa la siguiente levadura: Saccharomyces cerevisiae. Ahora conozcamos un poco más acerca de ella: esta participa en la fermentación alcohólica (transforma glucosa, galactosa, maltosa, sacarosa y rafinosa en etanol), su forma es elíptica y tiene la capacidad de formar esporas.

Cabe mencionar que hay otros beneficios que podemos obtener de los microorganismos en la industria de alimentos aparte de la fermentación. Te has dado cuenta que la comida china tiene un sabor especial y diferente? bueno este sabor se debe a un aminoácido, el L-glutamato! El glutamato se puede obtener a partir de Corynebacterium glutamicum. Se pueden emplear diferentes organismos para la producción de aminoácidos como Bacillus, Escherichia Serratia, Saccharomyces, etc.

Se emplean estos diferentes microorganismos puesto que su manipulación es segura y conocida, ademas su crecimiento es rápido lo cual representa un beneficio en el costo de producción para las industrias alimentarias.

Referencias

ArgenBio. (2007) Enzimas utilizadas en la industria alimenticia. con acceso en linea: http://www.porquebiotecnologia.com.ar/?action=cuaderno&opt=5&tipo=1&note=54

Blanco, P. (2003). Bacterias Lácticas. con acceso en linea: http://www.medioruralemar.xunta.es/fileadmin/arquivos/investigacion/transferencia_tecnoloxica/calidademb.pdf

Ingraham, J y C.Ingraham. (1988). Introducción a la microbiología. Reverte. 751pp.

Pai, J. (2003). Applications of microorganisms in food biotechnology. Indian Journal of Biotechnology. 2: 382-386

W.A.

La ciencia de la mano de las bacterias más candentes

Esta vez hablaremos un poco de cómo nuestros amigos microscópicos han ayudado a los científicos, especialmente a todos aquellos que han trabajado con ADN. Me imagino que la mayoría de las personas interesadas en la ciencia han oído acerca de la extracción de ADN y la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR por sus siglas en inglés). La técnica de PCR permite crear millones de copias de un segmento de ADN y consiste en tomar una secuencia de ADN y descomponerla en dos hebras usando altas temperatura. Para que la hebra pueda ser copiada en sentido 3’ a 5’, una secuencia artificial complementaria llamada primer (debe añadirse a la reacción) debe unirse a la secuencia y de esa manera la cadena de ADN puede ser polimerizada, creando dos copias de la secuencia deseada. Este ciclo se repite miles de veces y se crean millones de copias de la hebra que deseamos amplificar, aun cuando se tiene una pequeña cantidad de muestra. Esta técnica realmente ha revolucionado la extracción de ADN en la comunidad científica, pero existía un problema que fue resuelto de una manera muy astuta, y con la ayuda de los microorganismos.

El problema con este procedimiento es la necesidad de llevarse a cabo a temperaturas altas con el fin de separar las hebras del ADN, pero esto inmediatamente descompondría la mayoría de ADN polimerasas conocidas. Ante este problema, el científico Kary Mullis recurrió a unos microorganismos  candentes. Me refiero a bacterias termófilas, cuyas polimerasas funcionan aun sobre los 100°C. Se aislaron dos tipos de polimerasas: la Taq polimerasa (aislada de Thermis aquaticus) y la Pfu polimerasa (aislada de Pyrococcus furiosus). La Taq polimerasa es la de uso más común, pero la Pfu polimerasa tiene una mayor fidelidad a la hora de amplificar los segmentos de ADN deseados. Gracias a estas polimerasas, el análisis de ADN es lo que es hoy. Esta técnica fue realmente revolucionaria y es usada para una gran variedad de aplicaciones a nivel global. Por todo esto y más, es justo y necesario agradecerle a los increíbles y extraños microorganismos, no solo por darnos temas de conversación bastante interesantes, sino llevarnos de la mano en los avances de la biotecnología y la ciencia en general. Recuerden que las cosas más increíbles pueden estar donde uno menos espera.

Imagen

(NCBI, s. f.)

SG

Literatura Citada

NCBI Probe. s. f. PCR. NCBI. Fecha de acceso: 9/10/10. Enlace: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/probe/doc/TechPCR.shtml

El infierno de Dan Brown

Esta vez, vamos a cambiar bastante la dinámica que hemos estado manejando en “Microbiología en la biotecnología.” ¿Por qué? Pues porque acabo de terminar de leer Inferno por Dan Brown y en esta novela hay varios temas que bien podrían usarse para este blog. No quiero dar ninguna clase de spoilers en esta entrada, así que evitaré tratar directamente con puntos de la trama de la novela. Sin embargo, es imposible discutir una novela sin hablar de ella, así que, aunque trataré de no decir nada muy relevante a la trama, si hablaré de factores que la afectan, si no quiere saber nada acerca de la novela, dejen de leer ya. Hay dos temas claves en el libro que tratan con biotecnología (y sus herramientas microbiológicas) en la novela: el transhumanismo y las armas biológicas.

Inferno, por Dan Brown

Inferno, por Dan Brown

En esta novela, un personaje, Bertrand Zobrist, es un biólogo brillante y un partícipe activo de los principios del transhumanismo. Ahora bien, ¿qué es el transhumanismo? El transhumanismo es una filosofía política que busca utilizar la ciencia y tecnología para mejorar al ser humano, para que la existencia de éste sea mejor que buena (Hook, 2003). Esto tiene una serie de connotaciones que pueden malinterpretarse y que pueden hacer del transhumanismo una filosofía temida por muchas personas. Sobre todo por el eco que hace (en una mucho menor escala) a las políticas de eugenesia que atacaron los derechos fundamentales de muchas personas a principios del S. XX (TheSwash, 2010).

¿Cómo el transhumanismo hace eco a las corrientes eugenéticas que afectaron la geopolítica del S.XX? Esta pregunta me costó a mi mucho tiempo darle una respuesta, puesto que la ética es un valor muy apreciado por los transhumanistas, incluida ésta en varios artículos de su constitución (Humanity+, s.a.). Bueno, es simple. La gente tiene un miedo irracional a salirse de aquello que se conoce como “humano,” a pesar de las mejorías que esto pudiese conllevar. Y aquí es donde entra la microbiología en juego.

Una de las diez tecnologías con que los transhumanistas cuentan para crear la posthumanidad (el humano mejorado por la ciencia y tecnología que es su ideal) es la intervención en la replicación de los ácidos ribonucleicos celulares humanos. Esto, con el objetivo de erradicar enfermedades (e.g. terapia génica) como para mejorar deficiencias humanas (e.g. acelerar el proceso de evolución para que nazcan bebés sin apéndices que constituyan un riesgo posible en su vida futura)  (Anissimov, 2013). Todo esto que he mencionado requiere de un dominio completo de las ciencias microbiológicas, dado que la ingeniería genética sería un hecho indiscutible para poder llevar esto a cabo (lean la entrada de las plantas luminosas donde introduje el tema de como la microbiología es el mecanismo por el cual la ingeniería genética se basa en microorganismos para funcionar si no me creen). Finalmente, las armas biológicas, ahora si arruinaré a cualquiera que quiera leer la novela.

En la novela, Zobrist libera un virus que esteriliza a un tercio de la población mundial, y deja menos fértil a los otros dos tercios. No contaré el final del libro, eso no estaría bien, igual no tengo mucho que decir al respecto de todos modos. Acá vemos claramente como los conocimientos microbiológicos son capaces de muchas cosas, y, en teoría, sí es posible hacer esta clase de virus. Sin embargo, requeriría décadas de investigación para que fuera tan selectivo y eficaz como se describe en la novela. Lastimosamente, no hay mayor indagación hacia la manera en que Zobrist logró la producción de esta arma (porque es, en esencia, un arma) biológica (no hay ningún artículo científico con una sección de materiales y métodos que pueda revisar). El libro es muy bueno, aunque algo dramático, y, más importante, trata con temas relevantes, tales como la sobrepoblación mundial- y pone de nuevo en la luz del público en general las herramientas biotecnológicas que pueden traer cosas buenas para la humanidad.

~JRMT

Bibliografía

Magneto…¿qué? Cómo las bacterias magnetotácticas pueden salvarte la vida

Esta vez no hablaremos de un tema de energía, sino que les presentaremos una forma en que nuestras amigas, las bacterias, pueden ayudar a nuestra salud. No estoy hablando de los lactobacilos del yogurt que tanto nos topamos en el supermercado o bacterias que producen insulina que son el clásico ejemplo del uso de plásmidos, sino de nanotecnología. Existe un grupo de bacterias que forman inclusiones de hierro con propiedades magnéticas que responden al campo magnético de la Tierra. Estas bacterias se llaman bacterias magnetotácticas (un ejemplo es Magnetospirillum magnetotacticum) y las inclusiones que forman se llaman magnetosomas. Estas bacterias forman cadenas de magnetosomas con las que pueden alinearse a campos magnéticos a los que estén expuestos. Aquí es donde entra la nanotecnología y la nanorobótica.

File:Magnetospirilli with magnetosome chains faintly visible.jpg

Magnetospirillum magnetotacticum

Se ha pensado utilizar los magnetosomas de estos organismos para fines terapéuticos, al utilizar bacterias magnetotácticas flageladas para mover nanorobots dentro del torrente sanguíneo mediante exposición a campos magnéticos artificiales regulados por un operador mientras que el avance de los nanorobots puede fácilmente monitorearse por medio de imágenes de resonancia magnética. Esta técnica podría revolucionar la manera en que se tratan varias afecciones y se realizan diagnósticos en la medicina tradicional. Puede que esto suene muy revolucionario y costoso, pero una de las ventajas de esta idea es que las bacterias que producen magnetosomas pueden ser producidas en masa mediante medios de cultivo y su obtención es relativamente fácil. Esto resolvería el problema de la movilidad de los nanorobots terapéuticos una vez dentro del cuerpo, pues es una cuestión que ha probado ser un obstáculo en el desarrollo de estas técnicas. La nanorobótica es muy compleja y es tema para otro día (u otro blog), pero la idea de utilizar estos microorganismos es emocionante y revolucionaria, volviendo a demostrar que muchas veces estos pequeños en realidad son nuestros amigos y nos ayudan a dar pequeños pasos hacia la innovación.

Literatura Citada

Low, E. 2011. Magnetic Bacteria: A Future in Industry and Medicine. Berkely Scientific Journal. Vol. 14(2). 4 pp.

Martel, S.; Mohammadi, M.; Felfoul, O.; Lu, Z. & P. Pouponneau. 2009. Flagellated Magnetotactic Bacteria as Controlled MRI-trackable Propulsion and Steering Systems for Medical Nanorobots Operating in the Human Microvasculature. The International Journal of Robotics Research. Vol. 28(4). pp. 571-582.

Martel, S.; Mohammadi, M.; Felfoul, O.; Mathieu, J. B.; Chanu, A.; Tamaz, S.; Mankiewicz & N. Tabatabaei. 2009. MRI-based Medical Nanorobotic Platform for the Control of Magnetic Nanoparticles and Flagellated Bacteria for Target Interventions in Human Capillaries. The International Journal of Robotics Research. Vol. 28(9). pp. 1169-1182

Pandas como fuente de energía!!

Panda

Imagen abstraída de: phys.org

Al ver el tema del blog de esta semana seguramente pensaste, ¿Cómo se relacionan los osos panda con la microbiología? Bueno dejame contarte que un grupo de investigadores desde el año 2011 han estudiado las heces de los pandas puesto que los microbios que estas contienen son muy eficientes en degradación y producción de  biocombustibles. En los últimos años se han elaborado biocombustibles a partir de plantas de maíz, entre otras. Sin embargo este proceso contiene un paso con un alto costo energético y  monetario para los productores, la degradación de lignocelulosa. Este paso es super importante para poder producir etanol.

Ahora como se involucran las heces de los pandas con los biocombustibles…

La dieta de los osos panda consiste en un 99% de bambú, cabe mencionar que la digestión de estos  animales es muy rápida, lo cual se debe a la microbiota en sus intestinos. Los microbios en el tracto digestivo del panda poseen enzimas muy eficientes en degradar la lignocelulosa en azucares y estos azucares son fermentados en etanol por otro grupo de bacterias. Estas azucares también pueden ser convertidas, por otro grupo de bacterias, en aceites necesarios para producir Biodiesel!  Un grupo de investigadores de la “Mississippi State University” han encontrado aproximadamente 40 bacterias que pueden producir biocombustibles de forma mas barata y rápida!

Esto suena muy bien para ser verdad!  Las bacterias en las heces de los pandas pueden aislarse y emplearse de forma industrial para la producción de Biodiesel ¡Hay una producción de Biodiesel de forma rápida y barata! esto podría solucionar nuestros problemas con el gasto de petróleo. Sin embargo, hay un problema los osos pandas gigantes están en peligro y por apenas se esta conociendo más acerca de sus cualidades. Próximamente se harán los mismos estudios con el panda rojo, los cuales también tienen en su dieta un alto contenido en bambú.

Es importante que cuidemos los animales que nos rodean puesto que no sabemos que problema nos podrían ayudar a solucionar!

Referencias

ACS. 2013. Panda poop microbes could make biofuels of the future-an update. con acceso en linea: http://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases/2013/september/panda-poop-microbes-could-make-biofuels-of-the-future-an-update.html

Phys.org. 2013. Panda poop microbes could make biofuels of the future – an update. con acceso en linea:  http://phys.org/news/2013-09-panda-poop-microbes-biofuels-futurean.html

W.A.