Els resultats de l’assaig Ebola ça Suffit! a Conakry i altres localitats sobre el vaccí rVSV-ZEBOV

La revista Lancet publicava ahir els resultats finals de l’assaig Ebola Ça Suffit sobre el vaccí rVSV-ZEBOV. Aquest vaccí és un vaccí recombinant amb capacitat replicativa basat en el virus de l’estomatitis vesicular. Utilitza com a antigen la glicoproteïna de superfície de l’Ebolavirus Zaire. L’objectiu de l’assaig és conèixer la capacitat d’aquest vaccí per previndre la malaltia d’Ebola en persones que han estat en contacte primari o secundari de persones infectades recentment d’aquesta malaltia, que tants estralls ha causat a Guinea i a Sierra Leone.

Conakry

Un assaig dut a terme a Conakry, a Tomkolili i Bombali

L’assaig s’ha dut a terme a Conakry i a les vuit prefectures que envolten aquesta ciutat de la regió de Baixa Guinea, així com a Tomkolili i Bombali, en Sierra Leone.

El vaccí s’administrava en una única dosi intramuscular. La injecció, en el múscul deltoide, comportava la recepció de 2·107 unitats víriques.

Durant el període d’estudi (març-juliol del 2015), després de confirmar-se un cas de malaltia d’Ebola, els investigadors elaboraven una llista de totes les persones que havien en contacte amb la persona afectada, així com amb les persones que havien estat contacte amb els contactes primaris. Les persones elegibles per a rebre el vaccí havien d’ésser majors de 18 anys, no trobar-se ni en gestació ni donant pit, ni tinguent cap malaltia severa. Les persones que accedien a rebre el vaccí eren repartides aleatòriament en dos grups, un dels quals rebia era vaccinat immediatament i l’altre ho era 21 dies després. Pel que fa a les persones de 6-17 anys, encara que no entraren en l’estudi, també reberen l’oferta de vaccinar-se.

Com a resultat primari es fixà un període mínim de 10 dies per valorar si la persona vaccinada havia estat infectada amb el virus d’Ebola d’acord amb els resultats del laboratori.

Es tracta doncs d’un assaig de grups randomitzats, de marca oberta i basat en un anell de contactes i contactes de contactes de casos confirmats d’ebola en el laboratori. L’assaig va rebre el codi PACTR201503001057193 del Registre d’Assaigs Clínics Pan-Africà.

Els resultats

En total s’hi inclogueren 51 grups per a la vaccinació immediata, corresponents a 4539 contactes i contactes de contactes. D’aquestes 4539 persones, eren elegibles per participar en l’estudi, 3232. De les 3232 persones elegibles, consentiren de participar 2151 persones. La vaccinació immediata fou aplicada a 2119 persones.

Per a la vaccinació endarrerida de 21 dies, s’hi inclogueren 47 grups, corresponents 4557 contactes. Dels 4557, foren elegibles 3096, i d’aquests 3096, consentiren de participar 2539. El vaccí el rebren 2041 persones.

Del grup de vaccinació immediata, no hi hagué ni un sol cas d’Ebola. En l’altre grup, en 7 dels 47 cercles hi hagueren casos d’infecció, que afectaren 16 persones. Això dóna una eficàcia del vaccí del 100%.

Fora de l’estudi d’eficàcia, en 19 cercles, amb un total de 2745 contactes i contactes de contactes, dels quals eren elegibles 2006 persones, s’administrà el vaccí a 1677 de manera immediata. D’aquestes 1677 persones vaccinades, 194 eren infants. En cap de les persones vaccinades immediatament hi hagué cap cas d’ebola, la qual cosa reforça l’estimació del 100% d’eficàcia.

És remarcable el fet que la protecció vaccinal funcionés no tan sols entre les persones vaccinades sinó també en aquelles persones que no la reberen i que eren en contacte amb els vaccinats.

Un seguiment de fins a 84 dies

En total, en el marc de l’estudi, han rebut el vaccí 5837 persones (inclosos els 194 infants). Se n’ha fet un seguiment de fins a 84 dies. El 53,9% de les persones vaccinades reportaren algun efecte advers en els primers 14 dies després de rebre el vaccí, ja fos mal de cap (25,4%), fatiga (18,9%) o dolor muscular (13,1%). En 80 casos, hi hagueren reaccions adverses severes, dels quals tres casos haurien estat provocats pel vaccí: una reacció febril, una reacció anafilàctica i una grip.

El finançament

L’estudi ha rebut el finançament de l’OMS, de l’UK Wellcome Trust, de Médecins Sans Frontières, del Ministeri Noruec d’Afers Estrangers i del govern canadenc. L’estudi ha estat coordinat per la doctora Ana Maria Henao-Restrepo, sota la direcció del professor John-Arne Roettingen i la doctora Marie-Paule Kieny.



Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

Els canvis d’arquitectura cerebral associats a la gestació

Elseline Hoekzema et al. publiquen a Nature Neuroscience un article que analitza els canvis duradors (>2 anys) en l’estructura cerebral associats a la gestació, analitzats a través de metodologies de neuroimatge. Hoekzema remarca com aquests canvis permeten reconèixer en una mostra de neuroimatges quines corresponen a dones gestants o que han sortit d’una gestació recent de les que no.

Elseline A. Hoekzema

Neuroimatges per resonància magnètica

L’objectiu d’aquest estudi era identificar canvis estructurals cerebrals associats a la gestació i a la maternitat/paternitat. Els experiments foren dissenyats per Elseline Hoekzema, Erika Barba-Müller, Susanna Carmona i Oscar Vilarroya, de la Unitat de Recerca en Neurociència Cognitiva (URNC) de la UAB. En el recrutament de voluntaris participaren Cristina Pozzobon, Florencio Lucco i Agustín Ballesteros, de la seu barcelonina de l’Institut Valencià d’Infertilitat (IVI), que alhora es feien càrrec de la informació clínica. Barba-Müller supervisà els terminis del projecte. Barba-Müller i Carmona, juntament amb Marisol Picado, també de la URNC, feren l’adquisició de dades. En l’adquisició de dades i la interpretació participaren la Universitat de Leiden (amb Hoekzema i Eveline A. Crone, a través del Laboratori de Cervell i Desenvolupament i de l’Institut de Cervell i Cognició de Leiden), el Departament de Bioenginyeria i Enginyeria Aeroespacial de la Universidad Carlos III de Madrid (amb Carmona i David García-García i Manuel Desco). L’anàlisi de dades fou a càrrec d’Hoekzema. Carmona i García-García feren, això sí, l’anàlisi d’àrea i de gruix. Hoekzema redactà els resultats, que fou després revisat per tots els altres autors. El trameteren a Nature Neuroscience el passat 24 de febrer. Acceptat el 15 de novembre, fou publicat el 19 de desembre, amb considerable ressò en la premsa (p.ex., amb article de Nicola Davis al Guardian).

Es tracta d’un estudi de cohort prospectiu, que durà 5 anys i 4 mesos. Com hem dit, el recrutament es va dur a terme a través de la seu de l’IVI a Barcelona. L’estudi era obert a dones nul·lípares, tant si tenien planificat provar de quedar en gestació com no, i a les seves parelles masculines. L’estudi fou aprovat pel Comitè Ètic d’Investigació Clínica de l’Institut Municipal d’Assistència Sanitària.

En total, foren seleccionats per a l’estudi 65 dones i 56 homes, els quals passaren per la primera sessió de ressonància magnètica. De les dones cap no havia experimentat una gestació prèvia, si més no, més enllà del tercer trimestre. Dels homes cap no havia estat pare. Uns altres critieris d’exclusió era el no patir condicions neurològiques o psiquiàtriques o tindre un historial de toxicomanies. D’aquestes persones selecciones, 43 dones i 37 homes tenien la intenció de ser pares durant l’estudi, a través dels tractaments de l’IVI. D’aquestes 43 dones, unes 25 quedaren en gestació, de les quals 20 ho feren dins del primer semestre de l’estudi, i les altres 5 en el segon. Els 32 participants (17 dones i 15 homes) que no reeixiren en el tractament de fertilitat ja no havien de continuar en l’estudi, però dues parelles optaren per continuar-lo, ara ja dins del grup control. Contràriament, dues parelles que formaven part del grup control passaren al grup gestacional degut a embarassos inesperats. Val a dir que 8 persones caigueren de l’estudi per incompareixença en la segona sessió (4), per problemes en la qualitat de les imatges (3) o per desenvolupar una reacció claustrofòbica dins de l’escànner (1).

En la mostra final consistí doncs en 25 dones primípares (F-PRG), 20 dones nul·lípares (F-CTR), 19 pares primerencs (M-PRG) i 17 homes (M-CTR) sense infants. Entre el grup PRG i el grup CTR no hi havia diferències d’edat o de nivell educatiu. La segona sessió de MRI es va fer després del part (de mitjana, unes 10 setmanes després del part). De les 25 dones primípares, 16 s’havien sotmès a tractament de fertilitat (12 a fecundació in vitro, de les quals 3 per donació d’òvul i 5 per injecció intracitoplàsmica d’esperma; 3 per inseminació intrauterina i 1 per transferència d’un embrió congelat). De les 25 gestacions, 2 resultaren de risc, una per complicacions renals i l’altra per síndrome antifosfolípid. Dels 25 parts (8 cesàries), 4 foren de bessonades (2 parelles mixtes de bessons, i 2 parelles de cada sexe). Dels 21 parts simples, 10 foren nois i 11 noies. Dels 25 parts, 2 foren prematurs i una de les 25 mares patí eclàmpsia durant el part. De les 25 mares, 16 practicaven lactància exclusiva en temps de la segona sessió de MRI. Una de les 25 mares patí depressió post-part.

Dos anys després del part les 25 mares de l’estudi foren cridades, però es descartaren les dones que havien experimentat una segona gestació, de manera que tan sols 11 mares hi prengueren part.

Totes les sessions de MRI es feren en el mateix escànner Philips 3T. Associats a les sessions es feren anàlisis de sang i tests cognitius (aprenentatge verbal, memòria de treball, reactivitat interpersonal).

El volum de matèria grisa

Els canvis més remarcables associats a la gestació consisteixen en una reducció del volum de matèria grisa (cossos neuronals) en diverses regions cerebrals vinculades a processos socials, com ara la “teoria de la ment”. La majoria d’aquests canvis persisteixen, si més no, dos anys després del part.

Comparació entre les dones nul·lípares i les dones unípares de l’estudi perl que fa al volum de matèria grisa en diferents regions cerebrals (solc temporal, frontal, fusiform). Els canvis tenen un caràcter simètric i afecten principalment la línia central cortical anterior i posterior, així com sectors específics de l’escorça prefrontal i temporal

Aquests canvis no eren afectats pel fet que la concepció fos natural o assistida amb un tractament de fertilitat.

La caiguda en matèria grisa en diferents localitzacions associada a la gestació era conservada dos anys després, excepte en el grup hipocampal

Els efectes en tests cognitius

Juntament amb les neuroimatges, els subjectes de l’estudi realitzaren diversos tests cognitius sobre memòria verbal i de treball. No s’observaren canvis associats a la maternitat o a la paternitat.

L’explicació dels canvis

Hoekzema et al. remarquen com els canvis s’associen específicament a la gestació, ja que no es registren en les parelles masculines. Així, suposen que els canvis cerebrals es deuen al procés biològic de la gestació, i particularment als nivells endògens d’hormones estereoidals sexuals. De fet ho comparen amb els canvis d’estructura cerebral associats a la pubertat (que revisaven en el 2011 Peper et al.), on els nivells elevats d’estradiol de les noies adolescents s’associen a pèrdues de volum de matèria grisa en regions similars a les que detecten Hoekzema et al. en la gestació.

En què consisteix, però, aquesta reducció de volum de matèria grisa? Amb les dades de MRI no és possible distingir entre els diversos processos cel·lulars i moleculars que poden ser responsables: canvis en el nombre de sinapsis, en el nombre de cèl·lules glials, el nombre de cel·lules neuronals, en l’estructura dendrítica, la vasculatura, el volum sanguini i la circulació locals, augment del nivell de mielinització, etc.

Per les àrees afectades, Hoekzema et al. creuen que “el cervell femení pateix durant la gestació una maduració o especialització ulterior de la xarxa neuronal per enfortir la cognició social“. Un aspecte de la cognició social és el sistema de la teoria de la ment, a través de la qual es reforça l’apreciació dels estats i processos mentals aliens. En les dades d’Hoekzema et al. detecten una correlació entre els canvis de volum de matèria grisa i el grau de vincle mare-infant detectat a través de les respostes del test corresponent.



Publicat dins de 5. La Intel·ligència | Envia un comentari

Les condrites carbonàcies en la formació de molècules prebiòtiques en un medi de formamida/aigua

Origen de la vida: Una de les primeres etapes en l’origen de la vida és la síntesi abiòtica de les molècules orgàniques necessàries per a la formació dels primers sistemes pre- o protobiòtics. El famós experiment de Miller-Urey en el 1952 mostrà com era possible la síntesi d’un ampli ventall de molècules orgàniques a partir de substrats inorgànics en una atmosfera reductora sotmesa a descàrregues elèctriques. Observacions ulteriors ens han ensenyat la diversitat de molècules orgàniques existents en el medi interestel·lar en condicions abiòtiques. A mesura, però, que tenim més dades sobre les condicions de la Terra primigènia, apareix el repte d’explicar amb més detall els processos implicats en la formació de molècules prebiòtiques. Un exemple de la recerca que es fa actualment sobre la matèria ens l’ofereix un article a Scientific Reports que analitza en el laboratori la capacitat catalítica de diversos meteorits rics en condrites carbonàcies en la síntesi de nucleobases, aminoàcids i àcids carboxílics. L’estudi és el resultat d’una col·laboració entre el Departament de Biologia i Ecologia de la Universitat de Tuscia, a Viterbo, amb Ernesto Di Mauro i Raffaele Saladino, i del grup de Josep M. Trigo-Rodríguez & Carles E. Moyano-Cambero de l’Institut de Ciències Espacials (IEEC) de Bellaterra.

Tall del meteorit d’Allende, la condrita carbonànica més grossa mai trobada a la Terra, caiguda al nostre planeta el 8 de febrer del 1969. En el tall s’aprecien còndrules circulars, característiques d’aquest tipus de meteorits

El rol dels meteorits en l’origen de la vida

Encara no tenim una resposta satisfactòria sobre l’origen de la hidrosfera terrestre i molt menys encara sobre la biosfera. En les darreres dècades ha crescut l’opinió que suposa que asteroids i cometes tingueren un rol en tots dos processos. Al capdavall, la Terra mateixa és el resultat de l’acreció de planetessimals. Pel que fa a la formació de les molècules orgàniques fonamentals que integrarien els primers sistemes prebiòtics, hom ha posat l’atenció en les condrites carbonàcies que, en l’actualitat, suposen el 4,6% dels meteorits que topen amb la Terra. Per analitzar aquest rol, Luca Rotelli, Eleonora Carota i Lorenzo Botta, del DEB de la Universitat de Túscia han realitzat una sèrie d’experiments de condensació barrejant formamida i diverses mostres de meteorits. Aquests meteorits els hi facilitaren Josep M. Trigo-Rodríguez i Carles E. Moyano-Cambero, del Grup de Meteorits, Cossos Menors i Ciències Planetàries, que prèviament havien fet anàlisis de reactivitat dels meteorits. Ernesto Di Mauro i Raffaele Sandino, juntament amb Trigo-Rodríguez, autors del disseny experimental, escrigueren un report que trameteren a Nature el 20 de juliol del 2016, que acceptà per a la publicació a Scientific Reports el passat 14 de novembre.

Les condrites carbonàcies es troben entre els materials més antics del Sistema Solar, amb minerals condensats en la nebulosa primigènia o potser abans i tot. Quan la Terra tenia ja entre 300 i 600 milions d’anys va patir, juntament, amb els altres cossos del Baix Sistema Solar un intens bombardament de meteorits, una minoria dels quals eren carregats de condrites carbonàcies. La composició dels meteorits amb condrites devia diferir substancialment de la composició de l’escorça terrestre: minerals reactius, alt contingut d’aigua (fins a un 25%), presència de molècules orgàniques (amb concentracions d’aminoàcids de l’ordre de 1 ng/g), etc.

Metodologia experimental

De les mostres de meteorit analitzades es descartava el material fusionat de l’escorça i se les esmicolava en un morter. La pols (50 mg) era tractada amb 1 mL de NaOH 0,1 N i amb 3 mL barreja de cloroform-metanol (2:1 v/v). Després se l’exposava a 1 mL de H2SO4 0,1 N i de nou amb la barreja de cloroform-metanol. Com a mostres sense tractar s’utilitzaren els meteorits ALH 84028 i EET 92042.

Per a cada experiment s’escalfava 1 mL de formamida a 140ºC durant 24 hores en presència de la mostra problema (afegida a una concentració de l’1% respecte la formamida). S’hi afegia a la reacció un 40% d’aigua, fos destil·lada (DW), termal (TW) o marina (SW). L’aigua afegida havia estat prèviament filtrada (200 nm de mida de por). Com a reaccions de referència hom utilitzà la formamida sola, la formamida amb aigua però sense meteorit, i el meteorit i l’aigua sense formamida.

En concloure les 24h, les mostres eren centrifugades. El meteorit del pellet era rentat amb metanol, i després destil·lat. Aquest material era analitzat per cromatografia de gasos acoblada a espectrometria de masses, prèvia derivació de les mostres amb N-N-bis-trimetilsilil-trifluoroacetamida i piridina, i emprant com a estàndard intern àcid betulínic i àcid 3beta-hidroxi-20-lupenoic.

Els resultats per als sis meteorits analitzats

Comptat i debatut, s’analitzaren mostres de sis meteorits amb condrites carbonàcies: ALH 84028 (classe CV3), EET 92042 (classe CR2), MIL 05024 (classe CO3), LAR 04318 (classe CK4), GRO 95551 (classe C-ung) i GRO 95566 (classe C2-ung).

De les reaccions amb mostres no tractades de meteorits es dedueix que aquests materials no alliberen substàncies orgàniques endògenes.

Esquema de les substàncies orgàniques formades a partir de la formamida i l’aigua en presència de meteorits: àcid glicòlic (1), àcid oxàlic (2), àcid pirúvic (3), àcid làctic (4), àcid parabànic (5), àcid màlic (6), àcid succínic (7), àcid oxalacètic (8), àcid fumàric (9), àcid cetoglutàric (10), àcid cítric (11), àcid palmític (12), àcid esteàric (13), uracil (14), adenina (15), guanina (16), hipoxantina (17), isocitosina (18), 2,6-diaminopurina (19), 4-pirimidinona (20), àcid uracil-5-carboxílic (21), 2,4-diamin-6-hidroxipirimidina (22), glicina (23), formil-glicina (24), alanina (25), urea (26), guanidina (27).

Pel que fa al meteorit ALH 84028, en presència d’aigua destil·lada, el ventall de substàncies produïdes a partir de la formamida era limitat (àcid oxàlic, àcid cítric, àcid palmític, àcid esteàric, glicina, urea, guanidina). Però si la incubació s’havia fet amb aigua termal o amb aigua marina, el ventall de substàncies produïdes era molt més ampli.

Per als altres meteorits, la incubació amb l’aigua termal resultava més favorable en termes de varietat i de rendiment que no pas amb aigua marina. Els meteorits que produïen una major nombre d’espècies d’àcids carboxílics eren ALH 84028, LAR 04318 i GRO 95566. L’àcid màlic tan sols fou produït en presència de LAR 04318. L’àcid oxalacètic tan sols va aparèixer en les reaccions amb EET 92042 i GRO 95566. Un altre cas d’especificitat el trobem en la comparació entre ALH 84028 i LAR 04318: mentre el primer produeix una gran varietat d’àcids carboxílics, el segon no produeix pas tanta varietat però si més quantitat.

Pel que fa a les nucleobases, les més representades foren l’adenina i la guanina. En el cas dels aminoàcids, en totes les reaccions estudiades aparegueren els més senzills: la glicina, la formil-glicina i l’alanina.

Rellevància per en la Terra primitiva

En el cas del meteorit EET 92042 el panell de substàncies orgàniques sintetitzades en l’experiment reprodueix el ventall de substàncies orgàniques endògens que trobem en la mostra originària. No és pas aquest el cas de ALH 84028: la dotació orgànica endògena del meteorit és menys diversa que les substàncies orgàniques que pot catalitzar en un ambient ric en formamida i aigua.

Hom ha esgrimit que el contingut de matèria orgànica dels meteorits que impactaven amb la Terra devia patir una seriosa reducció com a conseqüència de l’impacte. Tot i amb tot, l’experiment mostra que els minerals de les condrites carbonàcies tenen la capacitat de catalitzar la formació d’un ventall de substàncies orgàniques si en el nou ambient troben els substrats adequats (formamida, aigua, sals). En els experiments, l’aigua termal és la més favorable, segurament degut a una major concentració de calci, magnesi, estronci i bari, i a la presència d’ions manganès i ferro. De fet, Kompanichenko et al. (2015) han trobat en fons hidrotermals estèrils de Kamtxatka, la síntesi abiòtica d’hidrocarburs aromàtics i alcans, cosa que suggereix que els entorns hidrotermals haurien estat els més favorables per a la síntesi orgànica. En aquests sistemes el factor limitant podrien ser precisament minerals catalitzadors com els que trobem en condrites carbonàcies.

Pel que fa a les diferents classes de condrites analitzades Rotelli et al. posen de manifest que la classe amb més capacitat catalitzadora seria la CR, seguida de la CV3 i de la CO3. Rotelli et al. conclouen que l’estudi, que posa de manifest el rol de l’aigua, dels processos termals i dels precursors orgànics reactius com la formamida, “obre la port a entendre l’aparició de vida en altres cossos planetaris que experimentaren una aportació eficient de materials condrítics carbonacis com Mart, Tità o Europa”.

És clar que cal ser prudent. Per ampli que sigui el ventall de substàncies orgàniques (àcids carboxílics, nucleobases, aminoàcids) que puguin formar-se dins dels meteorits o dins del planetes receptors, el salt de passar de la mera sopa orgànica als sistemes pre-biòtics (els coacervats que deia Oparin) és encara d’una amplitud considerable.

Lligams:

The key role of meteorites in the formation of relevant prebiotic molecules in a formamide/water environment. Luca Rotelli, Josep M. Trigo-Rodríguez, Carles E. Moyano-Cambero, Eleonora Carota, Lorenzo Botta, Ernesto Di Mauro & Raffaele Saladino. Scientific Reports 6, Article number: 38888 (2016) doi:10.1038/srep38888



Publicat dins de 1. L'Univers | Envia un comentari

La inactivació de l’ARN llarg no-codificant TP53TG1 en tumors humans

El dogma central de la biologia molecular assenyalava que el flux d’informació genètica anava de l’ADN a la proteïna, a través de l’ARN, en el benentès que un gen dóna lloc a una proteïna. Naturalment, la qüestió és molt més complexa. En el nucli cel·lular es transcriuen gens donant lloc a molècules d’ARN llargues que no seran traduïdes després en proteïnes. Aquests ARN llargs no-codificants (ARNlnc) poden tenir funcions reguladores rellevants. Un exemple el forneix un estudi coordinat per Manel Esteller, que ha estat publicat a la revista PNAS. L’article reporta un d’aquests ARNlnc, TP53TG1, que participa en el control cel·lular que exerceix la proteïna supressora de tumors p53 en resposta a la detecció de dany genòmic. Concretament, TP53TG1 bloca l’activitat de la proteïna d’unió a ARN, YBX1. Diaz-Lagares et al. han trobat en tumors de colon i d’estòmac particularment agressius, resistents a la quimioteràpia, que el gen TP53TG1 es troba silenciat mitjançant metilació d’ADN. De fet, aquest silenciament gènic provoca que la proteïna p53 no pugui actuar blocant bona part dels efectes antitumorals que hauria de tindre la quimioteràpia. Els autors de l’estudi considera la troballa rellevant per dissenyar eines diagnòstiques en el càncer.

Una recerca dissenyada per Angel Diaz-Lagares, Sonia Guil i Manel Esteller

La recera fou dissenyada en el marc del Programa d’Epigenètica i Biologia del Càncer (PEBC) de l’Institut de Recerca Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL), per Angel Diaz-Lagares, Sonia Guil i Manel Esteller. En la realització dels experiments participaren, a més de Diaz-Lagares i Guil, Ana B. Crujeiras, Paula Lopez-Serra, Marta Soler, Fernando Setien, Ashis Goyal (del DKFZ de Heidelberg), Yutaka Hashimoto, Anna Martinez-Cardús, Antonio Gomez, Holger Heyn, Catia Moutinho, Jesús Espada (de l’Institut Ramón y Cajal de Recera Biomèdica de Madrid), August Vidal (del Departament de Patologia de l’Hospital de Bellvitge), Maria Paúles (del Departament de Patologia), Maica Galán (del Departament d’Oncologia Mèdica de l’ICO), Núria Sala (de la Unitat de Nutrició i Càncer de l’ICO), Yoshimitsu Akiyama (de la Universitat Mèdica i Dentral de Tòkio), María Martínez-Iniesta (del Programa Contra la Resistència Terapèutica del Càncer, ProCURE, de l’ICO), Lourdes Farré (de ProCURE), Alberto Villanueva (de ProCURE), Matthias Gross (del DKFZ) i Sven Diederichs (del DKFZ). En l’anàlisi de dades participaren també Juan Sandoval (del PEBC). La redacció de l’article l’emprengueren Diaz-Lagares, Guil i Esteller, que el trameteren a la revista PNAS el passat 27 de maig.

El transcriptoma no-codificant

De tot el genoma humà, tan sols un 2% es correspon a seqüències transcrites a ARNmissatger (ARNm) i traduïdes a proteïna. De fet, la major part del genoma transcrit, és a dir del transcriptoma, és no-codificant, és a dir que no és traduït a proteïna. Dels diferents ARN no-codificants:
– n’hi ha de curts, com els ARNmi, que tenen longituds de 19-25 nucleòtids, i tenen un important paper en la regulació de l’expressió de gens, sobretot a través de la interacció directa amb ARNm.
– els llargs (ARNlnc), amb seqüències de més de 200 nucleòtids. Tenen algunes característiques compartides amb els ARNm: estructura d’exons-introns, cua poliA, etc. De fet, una part dels ARNlnc són transferits al citoplasma. La part que roman en el nucli pot participar en la regulació de la condensació de la cromatina, l’splicing d’ARNm i la transcripció d’altres gens. En els darrers anys hom ha descrit oncogens i gens supressors de tumors que expressen ARNlnc. La desregulació d’aquests gens no-codificants en tumors no es deu únicament a mutacions genètiques sinó també a alteracions epigenètiques.

Canvis de metilació en l’ADN que afecten gens de ARNlnc en la línia cel·lular tumoral HCT-116

En el 1982, a partir d’una biòpsia d’un pacient amb carcinoma de còlon, es van establir tres línies cel·lulars tumorals, una de les quals va rebre la designació de HCT-116. En el 2002, en una sublínia de cèl·lules HCT-116 (DKO) s’identificà l’anul·lació, per recombinació homòloga, dels gens DNMT1 i DNMT3b, que codifiquen per a ADN-metilases, enzims que catalitzen la metilació específica de l’ADN. Aquestes cel·lules DKO tenen una activitat ADN-metilasa reduïda, uns valors inferiors de 5-metilcitosina en el seu ADN i un perfil de transcripció lligat a la hipometilació d’illes CpG.

Diaz-Lagares et al. obtingueren perfils de metilació d’ADN per a cèl·lules HCT-116 originals, per a les cèl·lules DKO i per a mucosa normal humana. Aquest perfil de metilació cobreix un total de 482.422 illes CpG. Dels gens d’ARNlnc n’hi ha 104 que tenen illes CpG en les regions promotores/reguladores 5′.

El fet de combinar un patró de mucosa colònica normal amb les cèl·lules HCT-116 i les cèl·lules DKO pot evidenciar les illes CpG amb nivells elevats de metilació associats a la transformació tumoral. Posant un nivell de tall de 70% en nivell de metilació en cèl·lules HCT-116 respecte les cèl·lules DKO, dels 104 gens d’ARNlnc analitzats n’hi ha deu que resulten positius: TP53TG1, NCRNA00028, LOC157627, MIR155HG, WT1AS, C20orf200 i MYCNOS. D’aquests deu gens, el valor més destacable d’hipermetilació tumoral és el TP53TG1.

El silenciament de TP53TG1 en diverses línies cel·lulars tumorals

Diaz-Lagares et al. han estudiat l’inici de transcripció del gen TP53TG1 en cèl·lules tumorals. La seqüenciació genòmica per bisulfit confirma que en cèl·lules HCT-116 l’illa CpG associada a l’inici de transcripció del gen TP53TG1 es troba fortament metilada en comparació amb la mucosa colorectal normal.

També estudiaren la metilació del promotor del gen TP53TG1 en unes altres 12 línies cel·lulars tumorals gastrointestinals. La hipermetilació tan sols la trobaren en 3 d’aquestes 12 línies: la línia colorectal KM12 i les línies de càncer d’estòmic KATO-III i TGBC11TKB.

Les línies tumorals que mostren una hipermetilació en el gen TP53TG1 perden l’expressió d’aquest gen. Si hom administra a les cèl·lules un agent demetilador, la 5-aza-2′-desoxicitidina, l’expressió del gen TP53TG1 torna a valors normals.

En cèl·lules DKO, Diaz-Lagares et al. han comprovat també que el transcrit del TP53TG1 s’expressa en el nucli i en el citoplasma, però que en cap cas no arriba a traduir-se en proteïna.

La capacitat supressora de tumors de TP53TG1

La transfecció d’un plàsmid amb el gen TP53TG1 a cèl·lules HCT-116 en redueix la capacitat proliferativa. Això s’associa amb una inducció de l’apoptosi. També es redueix la capacitat invasiva i migrativa. Diaz-Lagares estudien aquests efectes tant en assaigs in vitro com en assaigs in vivo en ratolins.

El rol de TP53TG1 en l’acció antitumoral de fàrmacs citotòxics a través de la p53

L’ARN TP53TG1 és un dels transcrits estimulats per la proteïna antitumoral p53. La proteïna p53 és un dels connectors més importants en la cèl·lula en la detecció de dany genètic greu que, en condicions normals, mena la cèl·lula a l’apoptosi. Diaz-Lagares et al. han vist com en diferents línies cel·lulars tumorals, agents citotòxics indueixen no tan sols la p53 sinó també la TP53TG1. La inducció de TP53TG1 sembla mediada per la p53, ja que no es presenta en la línia tumoral colo-rectal SW-620, que és defectiva per a la p53.

L’assaig d’immunoprecipitació de cromatina mostra que la p53 s’uneix a una seqüència de l’intró 2 del gen TP53TG1.

Resultats de diversos experiments que mostren la interacció entre la proteïna p53 i el gen TP53TG1. Diverses línies tumorals (SW-620, SW-48, SNU-1 foren exposades a diferents agents citotòxics (bleomicina, cisplatí, etopòsid).

Segons mostren les dades en cèl·lules HCT-116 transfectades amb el gen TP53TG1, bona part dels efectes antitumorals mediats per la p53 cursen a través de l’acció de TP53TG1.

La interacció de l’ARNlnc TP53TG1 amb proteïnes

Exposant un ARNlnc TP53TG1 sintetitzat in vitro amb extractes de cèl·lules epitelials colòniques humanes (HCEC), Diaz-Lagares et al. identificaren una proteïna de 45 kD que s’hi uneix de manera específica. La caracterització per espectrometria de masses mostrà que aquesta proteïna és la YBX1. La YBX1 és una proteïna d’unió a àcids nucleics, implicada en nombrosos processos en condicions fisiològiques, però també en processos tumorals (progressió, metàstasi, resistència a fàrmacs).

Mitjançant una sèrie de mutacions per deleció, Diaz-Lagares et al. identifiquen que la regió de TP53TG1 d’unió a YBX1 es troba en el centre del transcrit. Aquesta regió conté cinc motius CACC, amb afinitat amb la proteïna YBX1.

L’efecte de TP53TG1 sobre la proteïna YBX1

La transfecció de TP53TG1 en cèl·lules HCT-116 no afecta la YBX1 ni en els nivells d’ARNm ni en els de proteïna. El silenciament del gen TP53TG1 en cèl·lules HCEC tampoc no afecta aquests nivells.

No obstant, quan Diaz-Lagares et al. analitzen els nivels de proteïna YBX1 de manera compartimentalitzada es troben amb el fet que la funcionalitat de TP53TG1 provoca l’exclusió de la proteïna YBX1 del nucli cel·lular.

L’acció de l’ARN TP53TG1 sobre la proteïna YBX1 es manifesta en la localització cel·lular: YBX1 veu barrada la seva entrada al nucli cel·lular si TP53TG1 és expressat amb prou força.

Si la proteïna YBX1 no arriba al nucli cel·lular no pot produir els seus efectes gènics. Entre aquests efectes hi ha la promoció de la transcripció del gen PI3K. La via de la PI3K té un caràcter proliferatiu, amb l’estimulació de la fosforilació d’AKT i MDM2, i antiapopòtic, amb la degradació de p53.

Epidemiologia molecular: la hipermetilació de TP53TG1 en tumors gastrointestinals

Diaz-Lagares et al. completen el seu estudi examinant dades genòmiques i epigenòmiques de col·leccions de tumors humans primaris gàstrics i colorectals. La prevalença d’hipermetilació TP53TG1 és de 4-6% en tumors colorectats i de 10-13% en tumors gàstrics.

Diaz-Lagares et al. han centrat elseu interès en tumors primaris d’estòmac, on la prevalença de la hipermetilació de TP53TG1 és més elevada. En neoplàsies primàries d’estòmac troben efectivament una correlació entre la metilació d’aquest gen i el seu silenciament. En 63 tumors primaris dels quals tenien informació detallada, van veure com la hipermetilació de TP53TG1 s’associava amb una menor supervivència. Les dades d’immunohistoquímica mostraven que els pitjors resultats clínics s’associaven a la presència d’YBX1 en el nucli

Una ruta antitumoral de bloqueig de l’entrada d’YBX1 al nucli cel·lular

L’estudi és un bon exemple de com un canvi epigenètic pot afavorir processos tumorals. A més, aquest canvi epigenètic no es produeix en un gen de proteïnes sinó en un gen corresponent un ARN no-codificant. Aquest ARN no-codificant bloquejaria, en ser activat per la p53, la translocació cap al nucli de la proteïna YBX1. El balanç entre la ruta proliferativa YBX-1/PI3K i la ruta pro-apotòtica p53 és només un dels múltiples balanços de la xarxa d’interaccions moleculars present en les cèl·lules epitelials gastrointestinals. Però en quedar blocada la via p53-TP53TG1, les cèl·lules tumorals es fan més resistents a la quimioteràpia, ja que no responen amb apoptosi al dany genètic massiu que indueixen aquests fàrmacs.

És per això darrer que Diaz-Lagares et al. consideren que “la detecció de la hipermetilació de TP53TG1 podria esdevindre un marcador valuós en la teràpia antitumoral personalitzada”. Per això, és clar, seran necessaris assaigs clínics.

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

L’herència neandertal en la resposta immunitària dels europeus moderns

Per explicar l’origen de les poblacions humanes modernes es conceberen al llarg del segle XX dues visions. La hipòtesi multiregional o policèntrica sosté que la diversitat actualment existent respon a la continuïtat relativa dels llinatges que es difongueren per Àfrica i des d’Àfrica fa 1,8-0,8 milions d’anys. La hipòtesi monogènica considera, però, que l’home anatòmicament modern té un origen més recent, situat a l’Àfrica de fa uns 100.000 anys. Entre mig hi hauria diversos models que combinen substitucions i creuaments. Actualment, hom tendeix a pensar en un model essencialment monogènic, bo i admetent que la barreja amb les poblacions eurasiàtiques arcaiques ha influït en les diferències regionals actualment existents. Aquestes diferències haurien estat promogudes en l’adaptació a les condicions regionals concretes dels climes extratropicals. La qüestió és sensible, ja que afecta teòricament el concepte mateix d’humanitat. Però la realitat imposada pel colonialisme eurocèntric no es pot reduir a esquemes mentals. En les planes de Nature, Alice B. Popejoy i Stephanie M. Fullerton alertaven que els estudis genòmics tenen un biaix que sobre-representa (en un 80%!) les poblacions eurodescendents. Sara Reardon torna sobre el tema per il·lustrar els riscos d’aquest biaix, i ho fa citant dos articles publicats a Cell. El primer article, coordinat per Luis B. Barreiro, estudia les diferències en la resposta transcriptòmica de macròfags primaris d’individus afrodescendents i eurodescendents davant de patògens bacterians. El segon article, coordinat per Lluis Quintana-Murci, estudia la resposta transcriptòmica de monòcits primaris d’individus afrodescendents i eurodescendents davant de diversos estímuls bacterians i virals. Les particularitats trobades en els individus eurodescendents es connecten en tots dos cas a la introgressió de gens d’origen neandertal que foren seleccionats favorablement en els europeus post-neandertals.

Macròfags

En l’article que encapçalen Yohann Nédélec, Joaquín Sanz i Golshid Baharian se’ns presenta una recerca feta amb macròfags. Les cèl·lules foren extretes de voluntaris que es presentaren a donar sang a l’Indiana Blood Center i que van signar un consentiment informat sobre l’estudi. Van seleccionar únicament voluntaris masculins “per evitar els efectes potencialment confonedors de les diferències específiques de sexe en les respostes immunitàries a la infecció“. Aquest és un bon exemple de biaix de gènere. Un altre criteri d’exclusió prèvia eren les persones que afirmaven patir alguna dolència o que eren sota medicació. Un criteri d’exclusió posterior foren els resultats positius per als virus de l’hepatitis B, de l’hepatitis C, VIH, virus West Nile. En total passaren aquest test 175 voluntaris, que tenien edats entre 18 i 55 anys. D’aquests, 76 s’identificaren ells mateixos com a “African-American” i 99 ho feien com a “European-American”. La mitjana dels dos grups era similar (34-35).

L’extracció dels monòcits a fa a partir de la línia blanca que separa la fracció corpuscular i la plasmàtica en la sang centrifugada, que en anglès rep el nom de “bluffy coat”.

Les cèl·lules mononuclears foren seleccionades a través d’un sistema magnètic amb anticossos anti-CD14. Els monòcits primaris resultants foren cultivats durant 7 dies, reproduint les condicions que en els teixits fan que un monòcit torni macròfag. Per recuperar els macròfags resultants utilitzaren una citometria de flux selectiva per a les cèl·lules que presentaven marcadors CD1a, CD14, CD83 i nivells baixos de HLA-DR. Aquest és el fenotip típic dels macròfags no-activats.

Els macròfags de cada individu eren infectats in vitro amb un d’aquests dos bacteris: Salmonella typhimurium i Listeria monocytogenes. En el cas de la Salmonella s’utilitzà una relació 10:1 (10 bacteris per cada macròfag), i en el cas de la Listeria de 5:1. L’exposició als bacteris es feia durant 2 hores. Els investigadors procedien a fer comptatges de macròfags infectats i de bacteris infectants.

Per cada individu, es van fer llibreries transcriptòmiques dels macròfags infectats amb Salmonella, dels infectats amb Listeria i dels no-infectats. Cada llibreria es preparava a través de l’extracció d’ARN total de 100.000 cèl·lules.

De les mostres de sang de cada individu es va fer també una extracció d’ADN total. Cada individu fou genotipat d’aquesta manera per més de 4,6 milions de polimorfismes mononucleotídics. Val a dir que com que els donants de sang eren anònims no era possible vincular aquests genotips a les respostes que havien donat en el full de consentiment. Però amb el genotipat hom pot arribar a calcular el grau d’afrodescendència i eurodescendència de cada individu. Els individus autoidentificats com a “African American” tenen proporcions d’eurodescendència del 30% (que poden anar del 0,9% al 100%). Els individus autoidentificats com a “European American” tenen proporcions d’afrodescendència baixa, del 0,4% (que pot anar del 0% al 18%).

És a partir dels genotips que estudien possibles diferències per eurodescendència en l’expressió de 11.914 gens en els macròfags. Troben que un 30% dels gens mostren alguna diferència. És clar que la variança d’expressió entre els individus és explicable tan sols en un 8% en termes d’eurodescendència/afrodescendència. Alguns dels gens afectats són importants en la regulació de la immunitat innata, com és el cas del gen OAS1. Els macròfags d’individus afrodescendents tendeixen a oferir una major resposta transcriptòmica davant de la infecció bacteriana.

Una bona resposta dels macròfags a la infecció bacteriana presenta l’avantatge de contindre infeccions, però els processos pro-inflamatoris també tenen un cost. Hom ha suposat que en latituds temperades l’avantatge cedia pes al cost. En aquesta adaptació més que canvis genòmics estructurals hi jugarien un rol canvis reguladors. L’estudi assenyala unes 17 seqüències reguladores corresponents a introgressions adaptatives en aquest sentit. La majoria d’introgressions neandertals en el genoma dels cromanyons devia ser deletèria, de manera que es tendí a conservar únicament aquells elements que produïen un avantatge selectiu. Els resultats d’aquest estudi es poden analitzar a la pàgina web interactiva “immunpop“.

Monòcits

L’estudi que encapçalen Hélène Quach, Maxime Rotival, Julien Pothlichet i Yong-Hwee Eddie Loh treballa amb monòcits primaris, és a dir un pas per sota en la diferenciació cel·lular respecte l’estudi anterior. Recrutaren els seus voluntaris al Centre de Vaccinologia (CEVAC) de l’Hospital Universitari de Gent (Flandes Oriental). Com en l’estudi anterior, els voluntaris havien d’ésser homes. També hi havia restriccions per edat (19-50 anys) i de salut (“nominalment sans”). Dels voluntaris que signaren el consentiment informat, s’exclogueren encara els que presentaven anticossos contra el VIH, el virus de l’hepatitis B o el virus de l’hepatitis C. Aturaren el recrutament quan ja havien aconseguit 200 donants, 100 autoqualificats d’eurodescendents i 100 autoqualificats d’afrodescents. Tots ells eren residents a Bèlgica.

De cada voluntari s’extragueren 300 mL de sang. Per gradient de densitat s’extragué la fracció de leucòcits mononuclears. Les cèl·lules conservades en sèrum fetal boví a una densitat de 50 milions per mL foren congelades i enviades a l’Institut Pasteur.

A l’Institut Pasteur es va fer l’extracció dels monòcits, seleccionats com en l’estudi anterior a través d’un mètode magnètic amb anticossos anti-CD14. Per cada donador se sembraren cinc flascons de 25 cm2, cadascun amb 6 milions de monòcits en 9 mL de medi.

Els cinc tractaments eren els següents: a) un control; b) una exposició a 1 ng/mL de lipopolisacàrid d’Escherichia coli (activador de TLR4 en el monòcit); c) una exposició a 0,2 ug/mL de la lipoproteïna sintètica Pam3CSK4 (activador de TLR1/2, detector genèric de components bacterians); d) una exposició a 0,3 ug/mL de la imidazoquinolina R848 (activador de TLR7/8, detector genèric d’ADN viral); e) una exposició al virus de la grip A/USSR/90/1977(H1N1) amb una taxa d’1 virió per cèl·lula.

El tractament durava 6 hores, després de les quals les cèl·lules eren recollides ràpidament, lisades i se’n feia una extracció d’ARN total per fer l’estudi transcriptòmic.

Pel que fa a l’estudi genòmic s’extreia l’ADN a partir de la fracció cel·lular no-monocítica de la mostra. El genotipat, com en l’estudi anterior, cobreix més de 4 milions de polimorfismes mononucleotídics.

L’estudi transcriptòmic posa de manifest unes 5.501 diferències basals en expressió entre el grup euro-descendent i l’afro-descendent. També identifiquen les diferències en expressió en els tractaments.

Les diferències transcriptòmiques foren creuades amb les diferències genòmiques per tal de trobar els elements reguladors resposables. La diferència genòmica entre les dues poblacions és menor que la diferència transcriptòmica: petits canvis en reguladors tenen un efecte multiplicador en la resposta transcriptòmica dels monòcits a estímuls.

Un exemple d’especificitat reguladora en la població europea es deu a la variant rs5743618 (I602S) del gen TLR1, que afecta l’expressió d’un bon nombre de gens vinculats a la resposta dels monòcits a components bacterians: CCL5, IL10, IL12B, PTGS2, BID, IKBKE, PAK1, etc.

Amb la ingent quantitat de dades recollides els autors poden comprovar si aquestes diferències es deuen a la mera deriva gènica o bé són el resultat d’una selecció positiva i, alhora, mesurar l’antiguitat d’aquesta selecció positiva. En general les diferències en la resposta immunitària dels eurodescendents s’explicarien per una selecció positiva d’al·lels procedents de la introgressió neandertal.

La bibliografia estima que la contribució genòmica dels neandertals a les poblacions europees actuals és del 2%. Ara bé, aquesta introgressió, com hem dit abans, ha estat subjecte de selecció positiva en els casos que oferia un avantatge adaptatiu a les condicions europees. Un exemple d’aquest haplotips arcaics assoleix una freqüència genotípica del 33,5% entre els europeus, mentre que és pràcticament inexistent en poblacions asiàtiques o africanes. Aquest haplotip participa en la regulació de la resposta del gen PNMA1 en monòcits exposats al virus de la grip.

Simplificant podríem dir que les poblacions eurodescendents han vist reduïda la resposta immunitària innata a components bacterians alhora que han augmentat la resposta immunitària innata a components vírics. Aquestes diferències són de caràcter quantitatiu i contribueixen també a explicar les diferències quantitatives en la incidència de diferents malalties autoimmunes. Per exemple, el lupus eritematós sistèmic és més prevalent i sever entre afro-descendents.

Lligams:

Genetic Ancestry and Natural Selection Drive Population Differences in Immune Responses to Pathogens. Yohann Nédélec, Joaquín Sanz, Golshid Baharian, Zachary A. Szpiech, Alain Pacis, Anne Dumaine, Jean-Christophe Grenier, Andrew Freiman, Aaron J. Sams, Steven Hebert, Ariane Pagé Sabourin, Francesca Luca, Ran Blekhman, Ryan D. Hernandez, Roger Pique-Regi, Jenny Tung, Vania Yotova, Luis B. Barreiro. Cell 167, p. 657-669.e21 (2016)

Genetic Adaptation and Neandertal Admixture Shaped the Immune System of Human Populations. Hélène Quach, Maxime Rotival, Julien Pothlichet, Yong-Hwee Eddie Loh, Michael Dannemann, Nora Zidane, Guillaume Laval, Etienne Patin, Christine Harmant, Marie Lopez, Matthieu Deschamps, Nadia Naffakh, Darragh Duffy, Anja Coen, Geert Leroux-Roels, Frederic Clément, Anne Boland, Jean-François Deleuze, Janet Kelso, Matthew L. Albert, Lluis Quintana-Murci. Cell 167, p.643-656.e17 (2016).

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

La teoria de contractes (Oliver Hart, Bengt Holmström; Premi Nobel d’Economia)

La Reial Acadèmia Sueca de Ciències ha anunciat la concessió del Premi del Banc Reial Suec en Ciències Econòmiques a Oliver Hart i Bengt Holmström “per les llurs contribucions a la teoria de contractes“.

Oliver Hart

Oliver Simon D’Arcy Hart (*1948) fou fill d’un matrimoni de metges, Philip D’Arcy Hart (1900-2006) i Ruth Meyer (ginecòloga). Es va graduar en matemàtiques en el King’s College de Cambridge (1969). Va fer el mestratge en economia a la Universitat de Warwick (1972) i el doctorat a Princeton (1974). Esdevingué després membre del Churchill College de Cambridge i professor de la London School Economics. En el 1984, passà al Massachusetts Institute of Technology (MIT) i, el 1993, a Harvard. Presidí del departament d’economia de Harvard entre el 2000 i el 2003.

Bengt Holmström

Bengt Robert Holmström (*Helsingfors, 18.4.1949) es va graduar en matemàtiques i ciències a la Universitat de Helsinki. Féu un mestratge després en recerca d’operacions a la Stanford University (1975), on també es doctoraria. Fou després professor associat en la Northwestern University (1979-1982). Ocupà la càtedra Edwin J. Beinecke de Gestió a Yale (1983-1994). Des del 1994 ocupa la càtedra Paul A. Samuelson d’economia del MIT. Fou membre del consell directiu de Nokia entre el 1999 i el 2012.

La teoria dels contractes

Bengt Holmström (1979) estudià la manera d’optimitzar un disseny contractual entre empreses i executius. Tenia en ment fonamentalment la contractació per part les societats accionarials del seu executiu en cap (CEO). El repartiment de la propietat deixa fins a cert punt els accionistes en la situació de no poder observar tota l’actuació del CEO, entrant doncs en una situació de risc moral. El principi d’informativitat de Holmström explicava com el contracte del CEO havia de lligar la paga a informació rellevant sobre la prestació del CEO (“pagament per objectius”). El contracte òptim ha d’equilibrar riscos i incentius.

Holmström estengué aquest model a altres situacions contractuals: 1) quan els empleats poden ser recompensats amb promoció professional (Holmström, 1983); 2) quan els empleats realitzen diverses tasques, de les quals la propietat tan sols observa alguns aspectes; 3) quan els membres d’un grup poden recolzar com a “free riders” en l’esforç d’altres membres (Holsmtröm, 1982).

En el 1983, Sanford J. Grossman & Oliver D. Hart tractaren la qüestió dels contractes incomplets. De fet, cap contracte pot arribar a especificar totes les eventualitats possibles. Això és especialment cert en contractes en l’àmbit de la recerca, desenvolupament i innovació. La teoria de Hart s’ocupà de l’assignació dels drets de control a les parts contractants sobre les circumstàncies no contemplades inicialment. La teoria de contractes incomplets ha estat aplicada en qüestions diverses: quan s’han de fusionar dues o més companyies (Grossman & Hart, 1986); quan cal optar per un finançament amb recursos propis o per endeutament; quan cal triar entre institucions de titularitat pública o privada (Hart, Schleifer & Vishny, 1996); entre contractació directa o externalització, etc.

Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

Màquines moleculars (Sauvage, Stoddart, Feringa; Premi Nobel de Química, 2016)

La Reial Acadèmia Sueca de Ciència ha comunicat la concessió del Premi Nobel de Química a Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart i Bernard L. Feringa “pel disseny i síntesi de màquines moleculars“. Els tres guardonats es repartiren per igual els 8 milions de corones sueques.

Jean-Pierre Sauvage

Jean-Pierre Sauvage va nàixer a París el 1944. Es doctorà a la Universitat Louis Pasteur d’Estrasburg en el 1971, sota la supervisió de Jean-Marie Lehn (*1939). En aquella etapa, Sauvage participà en la síntesi dels criptats i d’altres compostos macroheterobicíclics (Dietrich et al., 1969). Realitzà després una estada post-doctoral en el laboratori de Malcolm Green (*1936). Retornat a Estrasburg, treballà en topologia molecular, especialment arquitectures moleculars vertebrades mecànicament. També féu contribucions en la reducció electroquímica de CO2 (Collin & Sauvage, 1989). Actualment, és professor emèrit de la Universitat d’Estrasburg i director emèrit de recerca en el Centre Nacional de Recerca Científica (CNRS).

Sir J. Fraser Stoddart

James Fraser Stoddart va nàixer a Edinburg el 1942. Es doctorà a la Edinburgh University en el 1966. Féu estades post-doctorals a la Queen’s University (1967) i a la Sheffield University (1970). En el 1978 fou investigador en la University of California, Los Angeles (UCLA). En el 1982 esdevingué professor a la Sheffield University, i en el 1990, catedràtic de química orgànica de la Birmingham University. En 1997 succeí Donal Cram en la càtedra Saul Winstein de química de la UCLA. Fou ordenat cavaller en el 2006. És actualment professor de química de la Northwestern University d’Evanston (Illinois).

Bernard L. Feringa

Bernard L. Feringa va nàixer a Barger-Compascuum (Països Baixos) el 1951. Es va doctorar a la Universitat de Groningen el 1978, amb una tesi sobre l’oxidació asimètrica de fenols, supervisada per Hans Wijnberg. Treballà a Shell, als Països Baixos i Anglaterra, abans de tornar a la Universitat de Groningen com a professor (1984) i ocupant la plaça de Wijnberg en el 1988. És professor de química orgànica en la Universitat de Groningen.

Disseny i síntesi de màquines moleculars

En el 1983, Jean-Pierre Sauvage aconseguí un mètode de síntesi més eficient de catenans (Dietrich-Buchecker & Sauvage, 1983). Una molècula de catenà consisteix en dos macrocicles moleculars units per un enllaç mecànic, que permet l’articulació relativa dels dos anells. Els dos anells, doncs, no són covalentment units, sinó que s’entrellacen o encadenen topològicament (és a dir, a través de nusos). En la síntesi de metal·locatenans, Dietrich-Buchecker & Sauvage aprofitaven la coordinació metàl·lica de les unitats de fenantrolina amb els centres de Cu(I) per afavorir l’encadenament, alhora que l’eliminació ulterior de l’ió Cu+ tancava l’estructura en dos macrocicles entrelligats.

Estructura química d’un catenà, consistent en dos anells moleculars entrelligats per un enllaç mecànic (Cesario et al., 1985)

En el 1991, Fraser Stoddart dirigia els treballs de síntesi del rotaxà (Anelli et al., 1991). El rotaxà consisteix en l’associació entre un anell i un eix, de manera que som davant d’una “llençadora molecular”, en el sentit que l’anell pot moure’s amunt i avall al llarg de l’eix. A partir de rotaxans i catenans, el grup de Stoddart dissenyà diverses màquines moleculars: “múscul” (Jiménez et al., 2000), “ascensor” (Badjić et al., 2004), “portes lògiques” (Collier et al., 1999), interruptors (Collier et al., 2000), dispositius de memòria (Green et al., 2007). Els grups de Sauvage i Stoddart foren pioners en el disseny de màquines moleculars controlables externament (control fotoquímic, control tèrmic).

Estructura química d’un rotaxà (Bravo et al., 1998) que utilitza com a component anul·lar ciclobis(paraquat-p-fenilè)

En el 1999, el grup de recerca de Ben Feringa desenvolupà el primer motor molecular sintètic, consistent en un rotor monodireccional alimentat amb llum (Koumura et al., 1999). A partir del disseny inicial, Feringa sintetitzà un automòbil molecular (Kudernac et al., 2011), rotors de grans potència (Eelkema et al., 2006; Vachon et al., 2014).

Publicat dins de 6. La Civilització | Envia un comentari

Les fases topològiques de la matèria (Thouless, Duncan, Haldane; Premi Nobel de Física 2016)

La Reial Acadèmia Sueca de Ciències ha comunicat la concessió del Premi Nobel de Física. El premi es divideix en quatre parts, dues per a David J. Thouless, i una per a F. Duncan M. Haldane i la quarta per a J. Michael Kosterlitz. Els guardonats ho han estat “per les descobertes teòriques de les transicions de fase topològiques i les fases topològiques de la matèria“.

David J. Thouless

David James Thouless va nàixer a Bearsden (Escòcia) el 21 de setembre del 1934. Estudià al Winchester College (Trinity Hall, Cambridge) on es graduà. Va fer la tesi doctoral a la Cornell University, sota la supervisió de Hans Bethe (1906-2005). Després d’una estada post-doctoral a la University of California, Berkeley, fou professor de física matemàtica de la Birmingham University. En el 1980 passà com a professor de física a la University of Washington in Seattle.

F. Duncan M. Haldane

Frederick Duncan Michael Haldane va nàixer a Londres el 14 de setembre del 1951. Estudià a la St. Paul’s School (Londres) i al Christ’s College (Cambridge). Ocupa la càtedra Eugene Higgins de física en la Princeton University.

J. Michael Kosterlitz

John Michael Kosterlitz va nàixer a Aberdeen (Escòcia) en el 1942. Estudià a Cambridge i es doctorà a Oxford. En el 1974 esdevingué professor a la Universitat de Birmingham i, en el 1982, passà a ser professor de física a la Brown University.

Les fases topològiques de la matèria

Kosterlitz & Thouless (1973) proposaren una definició d’ordre topològic per descriure sistemes bidimensionals. Aplicaren aquest concepte en el magnetisme de superfícies bidimensionals, en la transició sòlid líquid i en la superfluidesa neutral. Fou així que sostingueren que propietats com la superconductivitat o la superfluidesa podien existir en estructures bidimensionals. Alhora, aquest mecanisme topològic servia per explicar la transició de fase que fa que un material superconductor a baixa temperatura perdi aquesta propietat a temperatures superiors. En efecte, l’anomenada transició Kosterlitz-Thouless (transició KT) s’explica per la formació de configuracions topològicament estables, els vòrtexs, que provoquen un desordenament de la malla bidimensional.

La transició KT s’explica per la generació de vòrtexs a temperatures més elevades (b). Per sota de la temperatura crítica, els vòrtexs són aparellats (a), la qual cosa fa possible propietats com la superconductivitat.

Thouless et al. (1982) estudiaren empíricament la conductància d’un sistema bidimensional de gas electrònic en un camp magnètic uniforme, assenyant la natura topològica de la conducció elèctrica en aquest sistema.

Haldane (1983) mostra la utilitat d’una representació topològica per descriure la dinàmica d’un antiferromagnet unidimensional.

Encara avui, el concepte de material topològic s’associa a estructures unidimensionals (fils) i, més habitualment, encara a estructures bidimensionals (xarxes). En el 2004, hom aconseguí l’aïllament de grafè, xarxa cristal·lina bidimensional d’àtoms de carboni. Més recentment, hom reportà la síntesi d’un material topològic tridimensional, l’aerografit, constituït per una xarxa d’àtoms de carboni.

Publicat dins de 1. L'Univers | Envia un comentari

Les bases moleculars de l’autofàgia cel·lular (Yoshinori Ohsumi, Premi Nobel de Fisiologia, 2016)

L’Assemblea Nobel de l’Institut Carolí d’Oslo ha comunicat la concessió del Premi Nobel de Medicina o Fisiologia a Yoshinori Ohsumi “per les seves descobertes en els mecanismes de l’autofàgia“. L’autofàgia cel·lular fou descrita en els anys 1960, com el procés pel qual es digerien components cel·lulars a través dels lisosomes, orgànuls descrits originàriament en la fagocitosi (al·lofàgia). En els anys 1990, Ohsumi estudià en llevats els gens implicats en el procés d’autofàgia, identificant així les proteïnes que fan part de la maquinària autofàgica.

Yoshinori Ohsumi

大隅 良典 va nàixer a Fukukoa (Kyushu) el 9 de febrer del 1945. Va estudiar a la Universitat de Tòkio, on es graduà en el 1967 i es doctorà en el 1974. Realitzà una estada post-doctoral a la Rockefeller University de NYC (1974-1977). En el 1977 retornà a la Universitat de Tòkio com a investigador associat. En el 1986 esdevindria docent i el 1988, professor associat. En el 1996 passà a l’Institut Nacional de Biologia Bàsica d’Okazaki. A partir del 2004 fou també professor en la Universitat d’Estudis Avançats de Hayama. En el 2009 passà a l’estat d’emèrit i es retirà formalment en el 2014. De totes formes, encara encapçala la Unitat de Recerca en Biologia Cel·lular de l’Institut de Recerca Innovadora (Institut de Tecnologia de Tòkio.)

Els mecanismes moleculars de l’autofàgia

Electrografia de transmissió d’un cultiu de llevats sotmès a condicions d’estrès nutricional (manca de nitrogen) que estimulen l’autofàgia com a mecanisme de mobilització de nutrients. Gran part de la cèl·lula és ocupada per un autofagolisosoma

Tsukada & Ohsumi (1993) consideraren l’ús del llevat com a model de l’autofàgia. En el llevat, l’autofàgia juga un rol important en sobreviure en medis pobres en nitrogen, ja que en aquestes condicions són capaços de degradar proteïna. Així Tsukada & Ohsumi recercaren mutants de S. cerevisiae que perdessin la viabilitat ràpidament en condicions de manca de nitrogen. Arribaren a seleccionar 75 mutants. Els estudis de complementació de mutants els va permetre de classificar-los en “165 grups de complementació”. En tots els casos, eren mutacions cromosòmiques monogèniques i recessives. Aixó deduïen la presència de fins a 15 gens implicats en l’autofàgia en llevats. Un d’aquests gens seria l’apg1. Els llevats mutants per aquest gen, observats al microscopi òptic, no presentaven cap acumulació de cossos autofàgics en vacuoles.

S’obria així una línia de recerca per analitzar com s’integraven aquests 15 gens en el llevat. Mizushima et al. (1998) postulaven un sistema de conjugació de proteïnes essencial per a l’autofàgia en el llevat. La proteïna Apg12 es conjugaria amb la proteïna Apg5 (concretament, hi hauria una conjugació entre la glicina-186 de l’Apg12 i la lisina-149 de l’Apg5). Els mutants apg7 i apg10 ho eren per no poder formar aquest conjugat Apg5/Apg12. D’altra banda, la clonació del gen APG7 mostrava que la proteïna Apg7 seria un enzim relacionat amb la ubiqüitinilació, però sense fer ús de la ubiqüitina. Així doncs, el grup d’Ohsumi postulava l’existència d’un sistema de modificació de proteïnes basat en el sistema Apg5/Apg12.

Amb les dades aconseguides en el llevat, i fent ús de la genètica comparada, el grup d’Ohsumi cercava equivalents en cèl·lules de mamífers. El gen Apg8p del llevat té com a homòleg en rates el gen LC3. Kabeya et al. (2000) mostraren com, efectivament, la proteïna LC3 en cèl·lules de rata es localitza en les membranes d’autofagosomes. Aquesta localització depenia d’un processament de la proteïna original (LC3-I), concretament l’eliminació de l’extrem C-terminal (sense els 22 aminoàcids dels qual, la forma LC3-II deixaria la fracció citosòlica per associar-se amb els autofagosomes).

Però la feina de caracteritzar més detingudament la maquinària autofagosòmica, calia fer-la en el llevat. Ichimura et al. (2000) descrivien un sistema de marcatge de proteïnes amb Apg8 que conduïa a la seva lipidació i associació a les vacuoles autofàgiques. Ohsumi (2001) revisava la situació assenyalant l’existència de dos sistemes de marcatge de proteïnes per a autofàgia, Atg8 i Atg12. Si el sistema de degradació d’ubiqüitina té a veure amb el proteasoma, els sistemes descrits per Ohsumi es vinculaven al sistema d’endomembranes. Hanada et al. (2007) aconseguiren una visió més completa de la interacció entre els diferents elements d’aquests dos sistemes.

Per tal d’estudiar com actuen aquests mecanismes en cèl·lules de mamífers, el grup d’Ohsumi necessitava un model semblant a la deficiència de nitrogen en llevats. Kuma et al. (2004) mostraren el rol de l’autofàgia en els primers instants de vida post-natal en ratolins, quan la manca de subministrament de nutrients s’ha de compensar amb la degradació de proteïnes intracel·lulars. En els ratolins deficients en Atg5, un dels homòlegs als gens Apg de llevat, la manca d’autofàgia implicava no poder sobreviure al primer dia de vida si no es feia un alletament forçós.

Esquema del procés autofàgic. Els sistemes Atg5-Atg12 i LC3 estimulen l’elongació d’endomembranes fins a formar vesícules autofàgiques. En unir-se aquestes vesícules amb els lisosomes es forma una vacuola de digestió (“What is autophagy?“, MBL Life Science)

Publicat dins de 3. La Vida | Envia un comentari

Fumaroles d’aigua en l’exosfera del planeta jovià Europa

En un comunicat de premsa la NASA ens ha ofert aquesta imatge resum sobre unes estructures detectades pel telescopi orbital Hubble al voltant de Europa, el satèl·lit de Júpiter:

En aquesta imatge han col·locat la silueta del petit planeta segons una fotocomposició feta a partir d’imatges de les Voyagers i de la Galileo, que visitaren el sistema jovià en els anys 1970 i 1990, respectivament. Al voltant del petit planeta es on veiem imatges de l’espectrògraf del telescopi orbital Hubble, obtingudes en trànsits d’Europa damunt del disc jovià. L’equip de William Sparks utilitzà el Hubble per observar un total de 10 trànsits en un període de 15 mesos.

Les estructures que en la imatge pixelada apareixen de color blanc serien indicatives de columnes de vapor d’aigua que sorgirien de punts de la superfície austral d’Europa. Parlem d’estructures que s’endinsen uns 200 km en l’exosfera.

Aquestes columnes de vapor d’aigua serien un indicatiu de l’oceà intern d’Europa. Diversos models estimen que l’oceà d’Europa és dues vegades més massiu que l’oceà superficial de la Terra. Damunt de l’oceà d’Europa s’alça una escorça de glaç que, segons indiquen aquestes fumaroles, no pot ser gaire gruixuda, o si més no, en algunes regions, seria relativament prima. Aquestes observacions coincideixen amb les obtingudes amb una altra metodologia en el 2012 pel grup de Lorenz Roth pel que fa a la presència de vapor d’aigua en l’exosfera d’Europa.

Ja en el 2005, la sonda Cassini havia detectat fumaroles similars en Encèlad, de les quals hem parlat alguna vegada. Aquestes estructures, impulsades per la forta pressió de l’oceà interior, acaben per col·lapsar i els materials precipiten damunt la superfície planetària. És el peculiar cicle de l’aigua de mons situats en les regions glaçades del nostre Sistema Solar. Europa i Encèlad queden fora, segons la definició habitual, de la zona habitable del nostre Sistema Solar. La presència d’aigua líquida, en un sistema dinàmic, però, fa pensar, si més no, en l’existència de vida microbiana. Fins que no s’hi realitzi una missió específicament exobiològica en aquests planetes haurem de ser prudents, de tota manera.

Publicat dins de 1. L'Univers | Envia un comentari