Pregunta de fin de semestre

¿Es posible transcribir el mecanismo del  reflejo a un lenguaje informático para una posterior modificación en células nerviosas sintéticas?

Si es posible transcribir el mecanismo básico de acción de toda reacción del organismo que surge como respuesta ante un estímulo como los golpes o el dolor, y que se realiza mediante el arco reflejo.

Investigadores, del Instituto Karolinska, en Suecia, han desarrollado una neurona sintética capaz de comunicarse químicamente con neuronas orgánicas, lo que podría cambiar los circuitos neuronales ayudando a tratar trastornos, que incluyen el Alzheimer, Parkinson, Esclerosis múltiple y Migrañas, entre otras.

El lenguaje informático puede usarse para crear programas que controlen el comportamiento físico y lógico de una máquina, con precisión, o como modo de comunicación humana; para una posterior modificación en células nerviosas sintéticas, en este caso las neuronas en nuestro cerebro están perfectamente diseñadas para transmitir señales, desarrolladas para tratar trastornos neurológicos.

Bibliografía: 

1. Grupo B15. Neuronas artificiales, una nueva forma para tratar trastornos neurológicos. (sede Web). 2015. (acceso 08 de julio de 2016). Disponible en: http://b15noticias.com.mx/neuronas-artificiales-una-nueva-forma-para-tratar-trastornos-neurologicos/

2. UCLM. Fundamentos de Biotecnología Médica y Genética Molecular. (sede Web). España: Bastante Luis, Gonzalez Salvador. (acceso 08 de julio de 2016). Disponible en: https://www.dsi.uclm.es/personal/MiguelFGraciani/mikicurri/Docencia/Bioinformatica/web_BIO/Documentacion/Trabajos/Biotecnologia%20medica/bio-informatica.pdf

Artículo de Terapia Génica en Salmonelosis

Salmonella entrica: un aliado en la terapia contra el cáncer

Recientemente se ha documentado que S. enterica tiene propiedades importantes para ser considerada como agente terapéutico contra el cáncer. Estudios preclínicos y clínicos han demostrado que S. enterica coloniza tumores sólidos, semisólidos y metástasis, además de que contribuye a disminuir la resistencia a los tratamientos.

S. enterica tiene una gran capacidad de transportar y transferir DNA plasmídico al interior de células eucariotas induciendo actividad antitumoral en modelos murinos de melanoma, cáncer de vejiga y adenocarcinoma de pulmón. Con base en estas observaciones, S. enterica atenuada se ha convertido en el candidato ideal para transportar y liberar en el microambiente tumoral a los RNA pequeños de interferencia (siRNA) para el silenciamiento de genes implicados en cáncer. 

Ejemplo de ello es el silenciamiento de proteínas implicadas en la resistencia a la quimioterapia, como gp-170 codificada por el gen MDR (multidrug resistance) realizado en un modelo murino de carcinoma de células escamosas de lengua. También se ha silenciado la expresión del factor de transcripción STAT-3, una molécula asociada con la supervivencia de las células tumorales en modelos murinos de cáncer de próstata y carcinoma hepatocelular, se ha documentado el silenciamiento génico de proteínas antiapoptóticas, como Bcl-2, en un modelo murino de melanoma. Los oncogenes, como el gen CTNNB1 que codifica para β-catenina, también han sido silenciados en modelos murinos de cáncer de colon. Estudios recientes en un modelo murino de cáncer laríngeo han descrito el silenciamiento del gen que codifica para survivina, una proteína implicada en la supresión de apoptosis. En todos los casos descritos, la liberación de los siRNA mediada a través de S. enterica en los diferentes modelos murinos de cáncer indujo la regresión de los tumores.

Bibliografía:

1. ScienceDirect. Elsevier. Salmonella enterica: un aliado en la terapia contra el cáncer. (sede Web). México: Chávez Hilda, Hernández Daniel, Vilchis Ariel, et al. 2015. (acceso 08 de julio de 2016). Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1665114615000350

Ejemplo de Terapia con Stem Cell en la Salmonelosis

Regulación de la Salmonella de células madre intestinales a través de la vía Wnt / B-catenina

Estudios recientes han revelado que las bacterias se dirigen a células madre para la supervivencia a largo plazo en un Drosophila modelo. Sin embargo, en modelos de mamíferos, se sabe poco sobre la infección bacteriana y las células madre intestinales. 
Nuestro estudio tiene por objeto entender la regulación bacteriana de las células madre intestinales en un Salmonella modelo de ratón de colitis. 

Se encontró que Salmonella activa la vía de señalización β-catenina Wnt que se sabe que regula las células madre. Se identificaron Salmonella proteína AvrA que modula la señalización de Wnt, incluyendo la regulación positiva de la expresión de Wnt, la modificación de β-catenina, aumento de la expresión total de β-catenina, y la activación de Wnt / β-catenina actividad transcripcional en las células epiteliales intestinales. 
El número de células madre y células proliferativas aumentaron en el intestino infectado con Salmonella que expresan AvrA.

Bibliografía:

1. Pub Med. Regulación de la Salmonella de células madre intestinales a través de la vía Wnt / B-catenina. (sede Web). Estados Unidos: Xingyin Liu, Rong Lu,Shaoping Wu, and Jun Sun. 2010. (acceso 02 de julio de 2016). Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2829849/

Ejemplo de Transgénico en la Salmonelosis

Vacunas atenuadas de Salmonella

Las mutantes atenuadas de Salmonella son capaces de invadir las células M de la mucosa intestinal y de migrar a las células linfoides del sistema reticuloendotelial donde, en lugar de causar enfermedad, activan eficazmente las respuestas inmunes humoral y celular no sólo contra el microorganismo mismo sino también contra aquellos antígenos heterólogos recombinantes que la bacteria pueda expresar y transportar.

Las cepas de Salmonella atenuada se obtienen a partir de mutantes en genes involucrados en el metabolismo bacteriano y en la replicación del ADN. Dichas mutaciones afectan la capacidad de la bacteria de multiplicarse dentro del hospedero, convirtiéndola en una cepa avirulenta.

La bacteria atenuada tiene poca capacidad de multiplicarse y, una vez dentro del hospedero, es rápidamente eliminada de la circulación sin que tenga oportunidad de inducir enfermedad. Los genes blanco más comúnmente mutados con el fin de lograr atenuación bacteriana son los genes aromáticos (aro). Estos genes codifican enzimas necesarias para la síntesis de aminoácidos, vitaminas y agentes quelantes de hierro. Debido a que muchos de estos componentes son limitados en el hospedero mamífero, la falta de estas enzimas biosintéticas limitan el crecimiento bacteriano postinfección.

Ventajas de los Transgénicos

1. Capacidad de los alimentos para utilizarse como medicamentos o vacunas para la prevención y el tratamiento de enfermedades.
2. En cultivos la resistencia a las plagas de insectos y la tolerancia a herbicidas.
3. Aumentar el rendimiento de los cultivos, aceleración en el crecimiento de las plantas y animales.
4. Protección ambiental ya que ayudar a reducir la contaminación ambiental, las emisiones de gases de efecto invernadero y la erosión del suelo.
5. Alimentos con mejores y más cantidad de nutrientes.

Desventajas de los Transgénicos

1. Toxicidad por la presencia de residuos de herbicidas en plantas tolerantes a ellos.
2. Producción de sustancias tóxicas o efectos no esperados, reacciones alérgicas.
3. Resistencia a los antibióticos y transferencia horizontal de genes.
4. Sobreexpresión de genes.
5. Daños irreversibles e imprevisibles a plantas y animales tratados.

Bibliografía:

1. Biomédica. Vacuna atenuada de Salmonella como vector de antígenos heterólogos . (sede Web). Colombia: Oscar Gómez. 2000 (acceso 26 de junio de 2016). Disponible en: http://www.revistabiomedica.org/index.php/biomedica/article/view/1056

2. Revista Digital Universitaria. Alimentos Transgénicos: ¿Qué tan seguro es su consumo?.  (sede Web). María Fernández. 2009 (acceso 26 de junio de 2016). Disponible en: http://www.revista.unam.mx/vol.10/num4/art24/art24.pdf

3. LIVESTRONG.COM. Ventajas y desventajas de los alimentos transgénicos. (sede Web). Joshua Duvauchelle. 2016. (acceso 26 de junio de 2016). Disponible en: http://www.livestrong.com/es/ventajas-desventajas-alimentos-lista_21934/

Ejemplo de ADN recombinante artificial en la Salmonelosis

Técnicas recombinantes de atenuación

Las técnicas de ADN recombinante pueden ser aplicadas en diferentes procesos durante el desarrollo de vacunas: La primera aplicación de estas técnicas consiste en manipular el material genético de los microorganismos para introducir mutaciones y aumentar así la estabilidad de la atenuación, de manera que la probabilidad de una reversión sea nula o muy baja. Estas mutaciones en bacterias son generalmente inserciones de transposones (Tn) o deleciones que inactivan o remueven porciones de genes, respectivamente, involucrados en procesos metabólicos o que codifican para factores de virulencia. Por ejemplo, las mutaciones aroA, asd o cya::Tn10, individualmente o en combinación, disminuyen la virulencia de algunos grupos de Enterobacteriaceae, como Salmonella o Shigella, sin afectar la producción de inmunógenos.

La segunda técnica consiste en construir microorganismos recombinantes utilizados como vectores para la expresión de inmunógenos (proteínas o péptidos heterólogos) derivados de otros microorganismos. Cepas atenuadas de Salmonella typhi,Shigella flexneri, Vibrio cholerae, Listeria monocytogenes e incluso BCG son utilizadas como vectores recombinantes para expresar polipéptidos de origen bacteriano o viral

Las cepas de Salmonella atenuadas tienen la capacidad de invadir las células M de la mucosa intestinal y de migrar a las células linfoides del sistema retículoendotelial donde, en lugar de producir enfermedad, activan de forma eficaz las repuestas inmunes humoral y celular no sólo contra el microorganismo mismo, sino también contra aquellos antígenos heterólogos recombinantes que la bacteria puede expresar y transportar.

Bibliografía:

1. SCIELO. Métodos moleculares para el desarrollo de vacunas. (sede Web). Costa Rica: Fernando García. 1999 (acceso 19 de junio de 2016). Disponible en: http://www.scielo.sa.cr/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1409-00901999000200002

2. Biomédica. Vacuna atenuada de Salmonella como vector de antígenos heterólogos. (sede Web). Oscar Gómez. 2000 (acceso 19 de junio de 2016). Disponible en: https://www.researchgate.net/publication/267423618_Vacuna_atenuada_de_Salmonella_como_vector_de_antigenos_heterologos

Ejemplo de ADN recombinante en la naturaleza

La recombinación de ADN sucede de manera natural en procesos como la reproducción sexual. 

Existen varios tipos de recombinación genética, en las células eucariotas:

- Recombinación homóloga

- Entrecruzamiento cromosómico

- Recombinación específica de sitio

- Recombinación no homóloga

Crossing over

Crossing over (del inglés entrecruzamiento): Proceso que ocurre en la meiosis e incluye la ruptura de un cromosoma materno y uno paterno (homólogos), el intercambio de las correspondientes secciones de ADN y su unión al otro cromosoma. Este proceso puede resultar en un intercambio de alelos entre cromosomas. Una vez que los cromosomas homólogos están perfectamente apareados formando estructuras que se denominan bivalentes se produce el fenómeno de entrecruzamiento (crossing-over) en el cual las cromatidas homólogas no hermanas intercambian material genético. La recombinación genética resultante hace aumentar en gran medida la variación genética entre la descendencia de progenitores que se reproducen por vía sexual.

Bibliografía:

1. Marcelo Goyanes. Meiosis y variabilidad genética. (sede Web). Genética Molecular. 2010. (acceso 19 de junio de 2016). Disponible en: https://biologiamyblog.files.wordpress.com/2010/02/meiosis_variabilidad1.pdf

2. Scrib. Recombinación genética. (sede Web). Lino Moreno. (acceso 19 de junio de 2016). Disponible en: https://es.scribd.com/doc/70708591/Recombinacion-genetica

Prueba molecular para la Salmonelosis
PCR

1. La detección de Salmonella por cultivo convencional es considerada el método de referencia. Sin embargo, esta técnica presenta desventajas como la baja sensibilidad y el tiempo para la obtención de un resultado. Actualmente surgen otras alternativas diagnósticas, como los métodos de biología molecular. Uno de los más utilizados es la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR por sus siglas en inglés), que permite la detección de microorganismos en los alimentos en menor tiempo si se compara con las técnicas de cultivo convencional.

2. El método de PCR es capaz de identificar de forma directa genes asociados a la virulencia de Salmonella spp., como herramienta adicional al diagnóstico tradicional de este patógeno, y que además brinde información importante en términos de salud pública en un corto plazo.

3. La técnica de PCR es una herramienta base para la detección de Salmonella. La detección de factores de virulencia, como el gen invA, brinda información que va desde la identidad de una bacteria determinada hasta su potencial virulento, ya que la producción de cuadros clínicos depende, en gran medida, de los genes de virulencia que posea la bacteria y, como beneficio adicional permite un resultado presuntivo en menor tiempo.1

4. PCR-TR es una valiosa alternativa para determinar Salmonella spp., en alimentos por su especificidad y rapidez. La técnica PCR-TR (real time PCR), tiene la ventaja de que lleva a cabo simultáneamente los procesos de amplificación y detección en el mismo vial y que determina la cantidad de ADN sintetizado en cada momento de la reacción.

5. Las ventajas de la PCR-TR en la detección e identificación de bacterias causantes de enfermedades trasmitidas por alimentos como salmonella, radican en la sensibilidad, alta especificidad y una excelente rapidez debido a la capacidad para procesar grandes cantidades de muestras en poco tiempo.2

Bibliografía:

1. SCIELO. Estandarización de una PCR para la detección del gen invA deSalmonella spp. en lechuga. (sede Web). Venezuela: Luz Chacón, Kenia Barrantes, Cristina García, Rosario Achí. 2010 (acceso 11 de junio de 2016). Disponible en: http://www.scielo.org.ve/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1315-25562010000100005

2. SCIELO. Determinación de Salmonella spp. por PCR en tiempo real y método convencional en canales de bovinos y en alimentos de la vía pública de Montería, Córdoba. (sede Web). Venezuela: Edna Yánez, Salim Máttar, Alba Durango. 2008 (acceso 11 de junio de 2016). Disponible en: http://www.scielo.org.co/pdf/inf/v12n4/v12n4a03