La Sangre y sus Contrastes

La Sangre y sus Contrastes

En definitiva existen muchas acepciones a la palabra sangre, una de las más comunes es cuando decimos que alguien es de sangre azul, lo que quiere decir que esa persona pertenece a la nobleza. Aquí el término lleva una connotación que le confiere a éstas personas una característica especial, lo que las coloca en una posición de estatus superior al común de la gente, hablaba de un linaje con implicaciones de superioridad y derechos de gobernar y mandar.

leer más
VIH-1 a 25 años

VIH-1 a 25 años

Hasta la fecha el primer caso autentificado de un paciente seropositivo ha sido trazado hasta la capital de la República Democrática del Congo, en África, el año: 1959. El Congo, Rwaanda y Burundi parecen ser la cuna de la que se ha proclamado la enfermedad del siglo XX.

leer más
Remodelado óseo

Remodelado óseo

El sistema esquelético posee varias funciones que incluyen el soporte del cuerpo, la protección de órganos internos y la provisión de sitios de unión para los músculos, cavidades para las células formadoras de hueso y un reservorio para minerales.

leer más
Monitoreo periódico

Monitoreo periódico

El enfoque actual de la medicina cambió drásticamente el siglo pasado. El énfasis actual se encuentra en la prevención y en la detección temprana más que en el tratamiento.

leer más
Philip Ball

Como crecer a un Ser Humano (How to Grow Human)

Lecturas recomendadas

Introducción:

El libro tiene su origen en un evento curioso en la vida del autor, Philip Ball, pero antes de narrarlo, quiero solo comentar que Ball estudió Química en la Universidad de Oxford y posteriormente realizó un doctorado en Física en la Universidad de Bristol, así como es autor de más de dos docenas de libros y fue editor de una de las revistas científicas más prestigiosas del mundo, Nature. Ya que Ball se encuentra bien conectad ­­o en el mundo académico y de investigación, en el 2017 fue invitado a participar en un experimento curioso en el que se sometió a un procedimiento donde le extirparon células de su brazo. Estas células fueron manipuladas por los investigadores para transformarlas en un cerebro rudimentario “del tamaño de una lenteja”. Las células nerviosas transformadas habían ya creado una red densa y se encontraban enviándose mensajes entre sí. Esta experiencia, como es lógico, le llevó a reflexionar sobre asuntos como, ¿Qué es un pensamiento? o ¿qué es lo que ocurre –en términos de mente- en el cerebro formativo de un feto cuando es del tamaño de un chícharo?

Los investigadores que lideran este esfuerzo desean comprender minucias sobre el desarrollo del cerebro, así como la relación que existe entre mutaciones en los genes de las células cerebrales y enfermedades neurodegenerativas. Esta investigación en particular forma parte de un proyecto mucho mayor llamado Creado Fuera de la Mente, que tiene como propósito, en sus propias palabras, “explorar, desafiar y dar forma a las percepciones y la comprensión de las demencias a través de la ciencia y las artes creativas”.

Como crecer a un ser humano

Ball utiliza esta experiencia también para exponer los avances que en áreas científicas relacionadas se han concretado en los últimos años. Las células que se diferencian en células nerviosas, para formar un “mini-cerebro” (como lo llama Ball) obedecen a programas milenarios, esculpidos por las fuerzas de la naturaleza que fueron, lentamente cribando a aquellos organismos que demostraron estar mejor adaptados. Si retrasamos la película de la vida lo suficiente, llegaremos a un punto en el que toda la vida era unicelular, no existían colonias de organismos con funciones diferenciadas. Una máxima de Ernst Haeckel, un evolucionista alemán, que tiene más de 200 años de haber sido promulgada era: “la ontogenia recapitula la filogenia”; en otras palabras, la formación de organismos desde la fecundación hasta la vida adulta pasa por etapas que representan de forma ordenada épocas evolutivas de las más primitivas a la actual. Por supuesto esta máxima hoy sabemos es falsa, aunque encierre algo de verdad. Como breve digresión (y mencionando algo que no viene en el libro), en el desarrollo embrionario de los humanos, pasamos por una etapa en la que contamos con arcos de branquias que se pierden, pero que permanecen –podría pensarse que- como vestigio en una etapa del desarrollo, esto por el hecho que los genes requeridos para desarrollarlas seguimos heredándolos y su activación es importante para controlar en el tiempo y el espacio del embrión el desarrollo de las arterias y esqueleto del cuello (que anteriormente –cuando peces- iban pegadas a las branquias). Este es el tipo de conocimiento fascinante que mueve a científicos e investigadores de todo el mundo a adentrarse en el mundo de las células y su compleja interacción en un ser vivo, sobre todo, durante el desarrollo.

El Libro

Como ya se adelantó Ball utiliza esta experiencia como punto de partida para platicarnos cómo es que se generó el entendimiento actual de la biología celular. En su narrativa aparecen los clásicos William Harvey, Robert Hooke y Antonie van Leeuwenhoek, pero también otros menos conocidos como Nicolas Andry de Boisregard o Nicolaas Hartsoeker, éste último, el autor de la famosa imagen preformista del “homunculus” en un espermatozoide (muchas veces la imagen es reproducida en libros que hablan sobre estas primeras teorías sobre el desarrollo humano, la vasta mayoría de las cuales fallan en atribuir la imagen a su autor).

La invención del microscopio ciertamente facultó a los investigadores a desarrollar la teoría celular, aunque su proposición no fue tan inmediata como podríamos pensar, la “generación espontánea” gozaba de buena aceptación a inicios del siglo XIX. Paralelo a la aceptación que la célula era la unidad fundamental de la vida, la teoría de los gérmenes fue concebida y rápidamente amasó la evidencia requerida para alcanzar el nivel de hecho. Para finales del siglo XIX, se aceptaba que organismos complejos, como los seres humanos, iniciábamos la vida como huevos (o al menos, una especie de huevo), que la vida estaba constituida por células y que los gérmenes eran organismos celulares vivos que podían, al menos algunos, generar enfermedad.

De inmediato, las ciencias de la histología (gracias a las tinciones) y la bioquímica (con el descubrimiento de las enzimas) también comenzaron a desarrollarse.  La organización celular se reconoció al igual que existía la organización de animales. Las minucias de la división celular se comenzaron a desvelar y con ello la comprensión de que internamente existía un mundo minúsculo principalmente regido por moléculas y menudas estructuras altamente dinámico.

En la segunda mitad del siglo XIX, Charles Darwin y Gregor Mendel publicaron sus teorías y hallazgos para sentar las bases de la evolución y la herencia, respectivamente. Al comienzo del siglo XX nació el concepto de gen y pronto se estableció que los cromosomas se heredaban como debían hacerlo los genes y que éstos últimos se encontraban de algún modo a lo largo de los cromosomas y su distancia podía medirse. Eso sí, como los cromosomas son en realidad estructuras compuestas tanto por DNA como proteínas, no fue posible de inmediato reconocer la naturaleza química del repositorio de información genética, eso ocurriría hasta mediados del siglo XX. De la estructura del DNA se comprendió desde un inicio cómo es que la información genética debía ser copiada y la identificación de los protagonistas moleculares se logró con velocidad en la segunda mitad del siglo XX. El descubrimiento del código genético permitió darle sentido mecánico a los procesos y una narrativa basada en un lenguaje informático, pues el código esconde mensajes que ahora es posible descifrar, por ejemplo, la molécula de DNA constituye un instructivo para hacer un ser humano o en el DNA se leen los planos para la construcción de un ser vivo (yo mismo, hace un momento, al hablar de la herencia o la división celular utilicé la frase “cómo es que la información genética debía ser copiada”). La discusión nos lleva por reconocer que esta visión reduccionista, aunque útil, posee limitaciones, por ejemplo, la instrucción en el código genético es para la producción de una proteína y ésta proteína posee una función muy particular, difícilmente un rasgo observable del ser humano depende de una sola proteína. No obstante, no existe prácticamente ningún rasgo en el ser humano sin un componente genético, ni siquiera aquellos de personalidad o cognitivos.

Como crecer a un ser humano

Hablar del DNA lleva a Ball a adentrarse en los mecanismos de la herencia y el maravilloso viaje que inicia con la fertilización. Aquí, Ball no solo explica algunos de los detalles del desarrollo, sino que también enfrenta posturas filosóficas pertinentes, por ejemplo, deja claro que la vasta mayoría de los coitos no culminan con el nacimiento de un bebé, para ser más precisos aproximadamente el 99.9% de las veces esto no ocurre. Ball ahonda más sobre lo ineficientes que somos para reproducirnos y lo anómalo que esto es en la naturaleza, lo que lo lleva cuestionar a los moralistas que aseguran que el sexo es para reproducirse y nos dice que para procrear “uno al menos debe conceder que Dios espera que tengamos un montón de ensayos”.

El desarrollo, sobre todo en sus primeras etapas, permite a Ball comentar sobre las células madre, gemelos idénticos y clonación. De forma clara, amena y eficiente Ball nos receta un resumen actualizado de la ejecución general del “plan” de desarrollo para un humano, principalmente lo que ocurre en el periodo de cigoto, mórula, blastocisto y embrionario. La exposición es simple y contiene algunas observaciones que aprendemos todos al llevar anatomía al inicio de nuestras carreras universitarias, pero como todo en la vida, con la familiaridad que se adquiere con el tiempo pierde el encanto, el hecho que el cuerpo humano, en el periodo del desarrollo llamado gastrulación (que inicia alrededor del día 14 tras la fertilización) adquiere un plan de desarrollo tipo “dona”. El embrión se dobla de forma que adquiere una boca y un ano y todo el tracto digestivo que los conecta (como ocurre en una enorme cantidad de otros animales), su expresión más simple la podemos observar en los gusanos y moluscos. Así, a partir de este momento, todo este espacio contenido en el interior del tubo que inicia en la boca y termina en el ano es efectivamente considerado parte del “exterior”, lo que se encuentra dentro del tracto digestivo está fuera del sistema cerrado del cuerpo humano, está tan afuera como lo está la ropa con la que nos vestimos.

Ball no es un autor tímido, aborda de frente el tema del desarrollo hablando del papel que los genes juegan en él como orquestadores de la sinfonía: “Cómo crear a un ser humano”. Para esto nos explica que la implantación del blastocisto es clave, pues el punto de unión establece una referencia posicional que activa mecanismos para iniciar las siguientes fases del desarrollo. Es a esta altura que los morfogenes son activados en tiempo y espacio dentro de esta comunidad de células indiferenciadas en vías de desarrollo y maduración. Los morfogenes son moléculas que justamente controlan el destino que una célula tendrá en base a la concentración de ellos a la que dicha célula se exponga. Un morfogen es producido por ciertas células en un núcleo, a medida que esta proteína difunda por el embrión, la concentración de dicha proteína disminuye (la caída en la concentración de un morfogen es proporcional a la distancia de éste con las células que lo producen), análogo a lo que ocurre cuando uno coloca una gota de azul de metileno en el agua de la pecera. A esta altura introduciré un ejemplo que no utiliza Ball, pero que creo es interesante e ilustrativo de estos mecanismos de formación, el establecimiento del patrón anterior-posterior. Un embrión de 9 días tiene la forma de un huevo con un disco celular interno que divide a la cavidad amniótica del saco vitelino, el disco a su vez se encuentra formado por dos capas celulares adyacentes, el epiblasto que en su otro lado ve a la cavidad amniótica y el hipoblasto que ve al saco vitelino (no se preocupen si no ubican en este momento todas estas estructuras). En el hipoblasto, células en el centro del disco encienden genes, uno de ellos produce una proteína que se une al DNA que se llama Hex. Las células productoras de Hex se movilizan a un extremo del disco y forman lo que conocemos como endodermo anterior visceral (AVE, por sus siglas en inglés). Estas células secretan ahora otras moléculas de señal que difunden hacia el epiblasto. Este paso es necesario, pues el epiblasto ya se encuentra influenciado por moléculas que provienen de estructuras de soporte del embrión que las incitan a desarrollarse para producir la parte posterior de un cuerpo. Las señales de AVE contrarrestan esta influencia y, por el contrario, inducen al epiblasto contiguo a desarrollar una cabeza (sin la señal de AVE, jamás se formaría la cabeza y las consecuencias serían fatales). AVE establece un gradiente de Hex en el epiblasto que influye de forma decreciente permitiendo así que se establezca una polaridad que permita el desarrollo del eje anterior-posterior. Es gracias a estos mecanismos que se produce la línea primitiva, una estructura embrionaria importante, pero ahondar más en la explicación es innecesario y excede el propósito de esta exposición, basta con comprender que numerosos mecanismos de este tipo se encuentran operando durante el desarrollo, muchos simultáneamente. Antes de pasar al siguiente tema es necesario notar que los morfogenes no solo indican posición para la formación de tejidos o estructuras, sino concomitante a este fenómeno se encuentra el hecho que las células que los forman sufren del proceso de diferenciación, es decir, se van especializando y transformando en tipos celulares distintos de acuerdo a las señales que reciben del medio. Aunque los morfogenes se encuentran codificados en el genoma, así como el programa de respuesta a ellos, la puesta en marcha y otras influencias externas nos llevan a concluir que las analogías del genoma como instructivo para crear un ser humano son sobre simplificaciones que atribuyen al genoma más de lo que puede hacer por su propia cuenta.

Toda esta discusión sobre los genes que se encienden y apagan fuerzan a Ball a hablar de epigenética, que básicamente son los cambios químicos que el DNA o las histonas –proteínas que forman cilindros sobre los que el DNA se enrolla en el núcleo- sufren para que la célula controle la expresión o inhibición de éstos. De aquí pasa a mencionar la inactivación en el cromosoma X que se da en mujeres que tienen dos copias y que, por lo tanto, silencian la vasta mayoría de uno de sus cromosomas X para no padecer por dosis altas de proteínas producidas en este cromosoma. Por supuesto, es imposible hablar de diferenciación celular sin explicar la epigenética, pues justamente es por modificaciones de este tipo que la célula conquista un destino particular, es decir, es gracias a estos mecanismos que la célula adquiere una identidad de neurona, de hepatocito, de miocito, etcétera. Muchos otros fenómenos son tratados, todos parte del fascinante mundo de la Biología Celular, pero es imposible hacerle justicia al libro en un espacio tan reducido.

Para el capítulo 4, Ball comienza a entrar en el terreno de aplicaciones de estos conocimientos y el desarrollo de las tecnologías para aplicación terapéutica y de otros tipos con una explicación sobre cómo reprogramar una célula. Así como nos habla del trabajo de múltiples investigadores, entre ellos Ian Wilmut y Keith Campbell, famosos por clonar a Dolly, también lo hace con John Gurdon y Shinya Yamanaka, cuyos trabajos resultaron en la reprogramación de células adultas diferenciadas que volvieron células madre pluripotenciales inducidas (iPSC, por sus siglas en inglés). Estas células poseen la facultad de transformarse en cualquier linaje celular humano y la faena se logró por medio de la introducción al genoma de una célula madura –vía un vector viral- de cuatro genes: Oct4, Sox2, c-Myc y Klf4.

Como era de esperarse, el siguiente paso fue la exposición del camino al desarrollo de organoides, que son células que se organizan en una estructura como la de un órgano; recordemos que las células de la piel de Ball fueron transformadas en un mini-cerebro, éste es un organoide. El camino que llevó a las células de la piel del brazo a células nerviosas que de forma autónoma se organizaron como un cerebro primitivo y minúsculo fue primero des diferenciarlas volviéndolas iPSC’s, para posteriormente cultivarlas en un medio denominado Matrigel con las señales químicas adecuadas para guiar su diferenciación hasta células nerviosas, la organización y la “función” las logran solas.

Muchos de estos esfuerzos apuntan a objetivos relacionados con el proceso de envejecimiento y la regeneración. Los jóvenes poseen la posibilidad de realizarse profesionalmente, en el futuro cercano, tratando a pacientes con necesidad de regenerar tejidos y hasta órganos, lo que podría solucionar el desabasto de órganos compatibles. Ball cita a un biólogo celular Alejandro Sánchez Alvarado:

Parece ser que, en la naturaleza, para muchas células y para muchos organismos, el estado de diferenciación no es terminal, sino que es [simplemente] estable, y que bajo condiciones ambientales variables tales como en heridas o enfermedad o aún en procesos naturales del envejecimiento, tal estado puede ser reprogramado.

Otra de las tecnologías que Ball cubre en este libro es una que recientemente estuvo en los titulares de periódicos de todo el mundo, los cerdos humanizados (hace más de 20 años, cuando me encontraba realizando mis estudios de posgrado, ya existían y estudiábamos cómo generarlos). En el caso reciente, y único hasta la fecha, el cerdo fue genéticamente modificado para volverlo compatible con el receptor humano (aquí hay que sustituir el sistema HLA del cerdo por el del paciente en cuestión, para evitar el rechazo volviéndolo inmunológicamente idéntico), un paciente de 57 años con falla cardiaca terminal que se encontraba ya demasiado débil para esperar a un corazón humano o soportar la asistencia mecánica. Desafortunadamente el corazón trasplantado se encontraba infectado por un virus porcino que, al parecer, disparó la muerte del paciente. Es importante aclarar que el paciente ya se encontraba desahuciado, someterse a este tratamiento experimental fue una opción desesperada, aun así, nos encontramos cada vez más cerca del éxito mientras aprendemos de las fallas.

Como crecer a un ser humno

Otro de los temas obligados de la narrativa sobre cómo crear a un ser humano es el de la fertilización in vitro (IVF). Esta tecnología no es nueva, el primer bebé concebido a través de IVF fue Louise Joy Brown el 25 de julio de 1978. Unos años después, también por IVF, Natalie Joy Brown fue concebida. Natalie, a su vez, tuvo a su hija en 1999, la primera hija de un bebé concebido por IVF, su concepción y nacimiento fueron normales. Lo mismo se repitió en el 2006 con el hijo de Louise, concebido y nacido de forma completamente normal. A la fecha, más de 8 millones de niños han nacido gracias a un procedimiento de IVF, y lo que es más, actualmente más de medio millón de nacimiento anuales son producto de esta tecnología. Con todo y todo, no hemos resuelto nuestra relación con la IVF, pues persisten prejuicios principalmente religiosos hacia su uso; al respecto Ball comenta:

Lo que importaba de forma muy preciada, muy perversa, sobre el nacimiento milagroso de Cristo era que ningún pecado estaba involucrado. Lo que quiere decir, no hubo sexo. De igual forma, mucha de la sospecha, prurito y condenación religiosa que ha envuelto a la IVF proviene del hecho que puede producir un niño sin la copulación. Esto crea una mezcla de respuestas: ¿es esta un tipo especial de pureza o es innatural?

El aspecto social y la forma como se encuadra la tecnología de la fertilización es una dimensión de la discusión que Ball cubre con responsabilidad. Correctamente destaca que los términos bebé de probeta, bebé diseñado, bebé con tres padres (pues para evitar enfermedades mitocondriales se ocupa el esperma del padre, el núcleo de la madre y las mitocondrias de una donadora saludable) se encuentran cargados hacia el rechazo; el bebé de probeta es un experimento de laboratorio, el bebé diseñado es un producto hecho al gusto y el bebé con tres padres es una aberración innatural. Los detractores de estas tecnologías pretenden que sean vistas bajo este prisma, para ellos la sustitución de la forma natural de concebir y el deseo de un ser supremo, venga lo que venga, tienen preeminencia y, en ese sentido, facultarnos a tener hijos o el nacimiento de hijos sanos son frivolidades. La invitación es a preguntarnos, ¿qué significa ser padres?

En su discusión sobre la tecnología CRISPR en la reproducción humana nos plantea el caso de He Jiankui. CRISPR es una tecnología que nos permite hacer cortes muy específicos en el genoma, para modificar con fineza las instrucciones que interesen. Así, CRISPR fue utilizado en el nacimiento de gemelos dicigóticos en China, a los que He manipuló para que nacieran con el correceptor de VIH, CCR5, alterado. Esta alteración tuvo el propósito de volver a estos bebés resistentes al SIDA, aunque el consenso científico sigue siendo el de mantener la precaución de no modificar la línea germinal humana, por lo que He fue condenado a prisión. Ball nos invita reflexionar, ¿califican de bebés diseñados los embriones editados para prevenir enfermedades? Como ya adelanté, éste término parece indicar que el procedimiento es frívolo, pero la prevención de una enfermedad seria es todo menos frívolo. Es por esto que el encuadre en el planteamiento del problema es de vital importancia, pues sesga nuestra respuesta a él.

No escapa a la perspicacia ni los conocimientos de Ball el asunto del Diagnóstico Pre-Implantación, es decir, la oportunidad que la IVF nos plantea de realizar estudios en busca de genes mutados en ovocitos fecundados en su estado de 4 u 8 células. Estas células son todas células madre totipotenciales, la extracción de una célula no afecta el desarrollo tras su implantación.En este procedimiento se extrae el material genético de una de estas células para realizar el análisis de búsqueda de enfermedades genéticas y solo se implanta el ovocito fecundado si se encuentra libre de las mutaciones buscadas. De esta forma, enfermedades genéticas que corren en familias o en poblaciones donde hay cierto grado de endogamia, es posible evitar pasar genes que provocan enfermedades (habitualmente graves) a la siguiente generación.

Finalmente, Ball contempla la posibilidad de perpetuar la mente más allá de las limitaciones físicas del cuerpo, lo que conduce a la pregunta ¿puede un cerebro subsistir en el vacío?

7 Infecciones de transmisión sexual

7 Infecciones de transmisión sexual

Las infecciones de transmisión sexual son un grupo heterogéneo de enfermedades provocadas por más de 20 agentes infecciosos. Estas enfermedades, como su nombre lo indica, son transmitidas a través de la actividad sexual y los agentes etiológicos pueden ser bacterias, hongos, virus y hasta parásitos.

leer más
Deficiencia de glucosa

Deficiencia de glucosa

La deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) es una enfermedad genética hematológica que predispone a hemólisis. Su forma de herencia se encuentra ligada al X. La deficiencia de G6PD es común en el área del mediterráneo, África y el sur de Asia.

leer más
Cadena de Custodia

Cadena de Custodia

Debemos saber, que se denomina abuso de drogas al uso indebido de un medicamento con fines no terapéuticos, así como al uso de sustancias con el propósito de alterar el estado de conciencia, comportamiento, trastornar el desarrollo corporal, entre otros fines, la mayoría poco saludables. Antidoping, es el nombre que se le da a la prueba o al grupo de pruebas destinadas a detectar e incluso medir la presencia de estas sustancias en los fluidos propios del organismo.

leer más