La extraña “materia oscura” de la biología

Cada vez que me adentro en un artículo nuevo para la revista Muy Interesante me embarco en una aventura del aprendizaje distinta. Es una oportunidad para explorar temas que no siempre domino bien, y entonces es una delicia explorar, leer y entrevistar expertos que te ayudan a descubrir investigaciones geniales. Eso me sucedió con la portada del mes de julio en MUY, que está dedicada a la genética.

En estas “16 preguntas o misterios de la genética moderna” pude explorar aspectos de la genética que me eran desconocidos. Por ejemplo, que el mal llamado “ADN basura” no es basura en absoluto. Cada vez es más aparente que esa zona gris de nuestro genoma, esa sopa de cosas que hay entre un gen y otro, está resultando ser más interesante que los genes mismos. Y que mientras los genes componen apenas el 2% del genoma, estos otros materiales componen el resto. Es algo así como la “materia oscura” de la cosmología: algo vasto, incomprensible en gran medida, y que parece tener las claves de las enfermedades que nos aquejan, de la evolución de nuestra especie, de aquello que nos hace humanos.

El otro concepto radicalmente distinto es que ya no solo se trata de la genética, sino de un nuevo campo de estudio conocido como la “epigenética”. Un nuevo “sub-mundo” según el cual el medio ambiente juega un papel en moldear, forjar y cambiar nuestro material genético a lo largo de nuestras vidas… una noción que hasta hace una década era considerada tabú.

Finalmente, deseche la noción de que un gen único es causante de una enfermedad. En su inmensa mayoría, nuestros problemas se deben a una complejísima serie de interacciones entre varios genes entre sí y también con esta “materia extraña” de regiones aparentemente aburridas. La nueva genómica entonces consiste en estudiar el mapa entero, con sus caseríos remotos y sus valles desconocidos y sus colinas insignificantes, en lugar sólo concentrarse en las capitales de los países.

Bienvenido a la genética moderna. Ojalá disfrutes las extensas respuestas que estos 15 genetistas famosos dieron a Muy Interesante.

Cómo engañar al cuerpo por su propio bien

Nanoesferas recubiertas de diversos materiales para burlar las defensas del cuerpo y poder entregar su preciosa carga de medicinas anticancerosas en el blanco. /Nanomednet y Northwestern University.

Después de cuatro días en este "fellowship" sobre Nanotecnología en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, uno sale con las meninges inflamadas por la descarga tan violenta e intensiva de información a que es sometido. No en vano, estas mini becas para periodistas científicos han sido apodadas un “boot camp” (o campamento de entrenamiento militar para infantes). Y no en vano son una de las mejores formas de sumergirse en medio de la crema y nata de la tecnología de punta llevada a cabo en EE.UU.

Aunque la nanotecnología en sí no es nada nuevo, la novedad de las aplicaciones, su cantidad y visibilidad, va creciendo exponencialmente. Dentro de cinco años, prácticamente todo lo que nos rodea contendrá materiales, superficies o procesos a escala “nano” (un nanómetro es una billonésima de un metro). En medicina, por ejemplo, los avances son geniales. El ingeniero químico de MIT Robert Langer, que está convirtiéndose en una de las personas que más influenciarán nuestro futuro cercano, está diseñando nuevas formas de entregarle medicinas al organismo que son alucinantemente ingeniosas.

“La nanotecnología es crucial en medicina porque podemos poner medicamentos en partículas pequeñísimas que no se coagulan en la sangre, penetran fácilmente dentro de las células, tienen un área de superficie muy grande, y son capaces de crear texturas en las superficies. Por ejemplo, el Doxil es un medicamento de quimioterapia para el cáncer de ovarios aprobado por la Administración de Alimentos y Bebidas, FDA. Son liposomas, pelotitas de grasa de 100 nanómetros de diámetro que contienen el ingrediente activo, y que, gracias a su tamaño, lo hacen llegar a las células cancerosas. La ventaja de las nanopartículas es que son capaces de entregare al cuerpo cientos de miles de moléculas de la medicina, mientras que la tecnología prevalente sólo entrega una molécula a la vez. Es decir, la oportunidad de tener éxito es muchísimo mayor”.

Pero no es una tecnología fácil de domar: las nanopartículas tienden a encapsularse, y cuando entran al torrente sanguíneo, se las comen los macrófagos como si fueran peces hambrientos detrás de los huevos recién puestos por el coral. Al mismo tiempo, está el reto de pasar a través de la pared de la célula, que es como tan difícil como las de un castillo medieval. El truco aquí consiste en disfrazar la nanopartícula para que la célula la vea como si fuera agua.

“La idea es hacer algo que a la célula no le parezca algo tan ajeno. Y entonces estamos recubriendo las nanopartículas con una capa de una sustancia llamada PEG, glicol de polietileno, que le da la apariencia de una bolita con pelos. Esto hace que los macrófagos dejen tranquilas a las partículas, y que la célula les permita el paso”. Remover este obstáculo ha permitido al laboratorio de Langer concentrarse en la tarea de hacer llegar el medicamento a donde debe, es decir, al tumor canceroso.

Pero Langer va más allá. El año entrante comenzará pruebas clínicas en pacientes de cáncer de ovario para otra tecnología, que consiste en hallar moléculas que apaguen a los genes que están causando el problema. “Podría ser una inyección cada dos semanas”, dice Langer.

Es como ser un cartero que debe entregar una carta terriblemente importante, a veces sin tener la dirección del destinatario, y que debe protegerse de ataques de dragones, de tormentas, de ladrones, de toda clase de cataclismos.

Cuando llegue a Marte, cruce a la izquierda

El otro día me senté a diseñar la trayectoria de una nave espacial de la Tierra a la Luna. Pero esto no fue cosa de hacer un simple dibujo de una órbita sobre una servilleta de papel. Esta fue una trayectoria real. Llena de matemáticas y física y conceptos sobre la música de las esferas. Las varias copas de vino tinto y las altas horas de la madrugada sentada ante el ordenador/computador de César Ocampo ayudaron… o no ayudaron. Pero al fin y al cabo, la trayectoria quedó diseñada con todos los hierros: no había forma de que nuestra sonda espacial imaginaria se nos fuera a perder en Marte o Venus. Claro que yo lo único que hice fue seguir las instrucciones del profe, entrar montañas de números en varias bases de datos, y cliquear el mouse toda la noche. Y no obstante…guau. La sensación fue una de euforia: había diseñado mi primera trayectoria espacial. Allí estaba. La clave para penetrar en los misterios de la astrodinámica y la mecánica celeste, representada en una hermosa animación con órbitas de colores entre la Tierra y la Luna.

César Ocampo es un ingeniero de origen colombiano que trabaja como profesor en el departamento de Ingeniería Aeroespacial de la célebre Universidad de Texas en Austin. Esa noche, no tuve más remedio que bautizar a César como “el Kepler colombiano”. Resulta que este “gurú de las órbitas y la mecánica celestial” se ha inventado un programa de software llamado Copernicus. Y ahora Copérnico es el software que la NASA usa regularmente para planear sus misiones dentro del Sistema Solar. Como si fuera poco, fue escogido como el mejor software del año en NASA Johnson 2009, y ahora compite para mejor software del año de toda NASA.

Sin ir más lejos, Copérnico trazó la ruta de la sonda lunar LCROSS, que el próximo 17 de junio partirá rumbo a ese satélite con el objetivo totalmente intencionado de estrellarse contra la superficie lunar (en busca de agua en forma de hielo). No todos los días diseña uno una trayectoria que termine con una colisión preprogramada. Sólo imagino lo que se divirtió César trazándola.

Copérnico es un “sistema de alta precisión para el diseño y la optimización de trayectorias” de una o varias naves espaciales en cualquier situación gravitatoria dentro del Sistema Solar. Permite que los programadores consoliden todos los problemas que uno encontraría al armar la ruta de un vehículo dentro de un sistema solar lleno de planetas. Estos problemas incluyen las diferentes gravedades de múltiples objetos celestes, que son campos de fuerza por entre los cuales hay que saber cómo navegar, cómo aprovechar, o cómo evitar; los diferentes métodos de propulsión de la nave, los varios marcos de referencia, las transferencias de una órbita a otra. Copérnico facilita la optimización de trayectorias para cualquier tipo de misión, en cualquier campo de fuerza que encuentran las naves espaciales en sus recorridos interplanetarios.

Lo más divertido es ver cómo, tras las listas de reducciones matemáticas, haces “clic” y se va formando la animación de la trayectoria. Para la persona encargada de la propulsión del vehículo espacial, es clave trabajar con Copérnico porque el software le ayuda a decidir en qué momentos usar un impulso variable o constante, es decir, cuando abrir o cerrar la tobera de su nave; en otras palabras cuándo frenar y cuando meter el acelerador.

La lista de algunas de las cosas que se pueden hacer con Copérnico se lee como un catálogo salido de Star Trek:

-Órbitas de transferencia centradas en planetas
-Misiones heliocéntricas a Marte para traer muestras
-Trayectorias Tierra-Luna con regreso libre
-Órbitas de transferencia de escape terrestre
-Transferencias de la órbita terrestre a la lunar

Y muchas, muchas otras!!

Very cool, indeed, Dr. Ocampo.