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Heather Dewey-Hagborg - Stranger Visions, caras en 3D hechas a partir de material genético


Con que denominación artística se debería definir el trabajo que realiza la artista con sede en New York Heather Dewey-Hagborg, bioart, arte orgánico... La verdad es que puede ser mas complejo de lo que parece en principio,  como para tratar de reducirlo a una simple etiqueta o una corriente artística emergente. 

Pudiendose establecer todo un debate al cual habría añadir matices éticos y morales al intercambio de pareceres, más allá de los dilemas propios de la concepción artística que pudiera motivar este tipo de manifestaciones creativas, en cuanto a lo estrictamente estetico. 

En el caso de Heather utiliza en la elaboración de sus caretas impresas en 3D, técnicas de amplificación de regiones de ADN como la PCR. Para secuenciar partes del genoma de individuos que de forma anónima y sin su conocimiento, han cedido altruistamente su información genética contenida en la saliva de los chicles que Heather recoge en sus cotidianos paseos por la gran manzana.


MASCARAS REALIZADAS A PARTIR DE MATERIAL GENETCO
 
El proyecto Stranger Visions (Visiones extrañas) es el resultado de su fascinante, aunque un poco desconcertante colaboración con el laboratorio de biología Genspace. En cuyas instalaciones conoció a varios biólogos, encuentros que les aporto los conocimientos precisos. A través de los que se dio cuenta de las posibilidades artísticas y el potencial creativo, que la biología molecular y la secuenciación de ADN podían suponer.

Inquietud por la incorporación de la biología como detonante creativo que sin embargo cuenta con un antecedente, que se produjo. Cuando estando osbervando un filamento capilar o cabello que le colgaba a una paciente, que al igual que ella esperaba en la sala de espera su turno para que fuera atendida por su medico. 

Ya de regreso a su casa en Brooklin comprendió lo excitante que seria aprovechar toda esa información, para crear algo desconocido hasta este momento en el mundo del arte. Tras extraer el ADN en el laboratorio y amplificar ciertas regiones utilizando la técnica de PCR.  Selecciono aquellas áreas y las variantes alelicas del genoma identificadas como las que inducen la diversidad en el fenotipo de los individuos. Centrándose específicamente en lo que se conoce como SNPs o polimorfismos de nucleótido único. 

Modificaciones que afectan a una sola de los nucleótidos CGAT dentro de una misma secuencia de ADN. Empleando un programa de bioinformática determino que alelo en concreto estába modificado por una SNP particular. Determinando la particularidad genomica de
 lod rasgos genéticos físicos de cada individuo.

Tras reunir todos estos datos procedió a parametrizar un modelo 3D de un rostro en concreto que representan sus rasgos característicos. Por ejemplo, el género, ascendencia, color de ojos, color de pelo, pecas, piel más clara o más oscura, y ciertos rasgos faciales, como anchura de la nariz o la distancia entre sus ojos. 

Para completar el proceso exportó el conjunto de los datos para ser reproducidos fisicamente utilizando una impresora 3D ZCorp. La que imprime a todo color recurriendo a un tipo de material en polvo, una especie de grano fino combinado con pegamento. 

Los retratos resultantes son aproximaciones más o menos fieles de personas anónimas que sin saberlo, impregnaron con su huella genética el resto de una goma de mascar escupido en una calle de la ciudad al azar. A través de los retratos figurativos que compone Stranger Visions, Dewey-Hagborg plantea debates como el determinismo genético y la posibilidad de que se fomente una cultura que cuestione la identidad individual de cada sujeto, actúando sobre algo tan intimo y frágil como es su herencia biológica. 


El proyecto plantea preguntas sobre la utilización del ADN, la privacidad, y los numerosos problemas jurídicos y bioéticos que implican. En el documental DNA Portrait dirigido por Kari Mulholland, para  
profundizar más en el proceso de cómo se abordo y se realizó el proyecto se recomienda ver la siguiente ofrecida por el TED.




El Proyecto Glowing Plant Crea plantas bioluminiscentes para iluminación natural


El reino animal y el entorno natural ha supuesto un inmenso banco de pruebas para la investigación biotecnologica, cuantos productos de los que utilizamos hoy en día están inspirados en cualidades especificas que muestran especies animales. Eso es lo que penso Anthony Evans bioingeniero observando a las luciérnagas, cuando en sus salidas nocturnas para aparearse iluminaban su cuerpo emitiendo luz con las que iluminaba las plantas y flores donde se posaban.

Residente en la ciudad de San Francisco Anthony ha elaborado el proyecto  de biotecnología Glowing Plant, que mediante el desarrollo de técnicas de bioingeniería pretende crear plantas, que expuestas a determinadas condiciones ambientales se enciendan literalmente emitiendo luz suficiente como para sustituir los sistemas eléctricos que se utilizan en la actualidad.

El y su equipo ha puesto en marcha una campaña de crowfunding para financiar un proyecto, en el que modificando los genes de las luciérnagas  y como vectores bacterias pretenden crear plantas fluorescente. Esto lo pretenden conseguir mediante el uso de biología sintética y un software  compilador del genoma, con el que ya han logrado modificar el genoma de una especie llamada Arabidopsis, y con el que están trabajando para conseguir rosas brillantes. 

Todos los organismos vivos contienen un conjunto de instrucciones que determinan el aspecto que tienen y sus funciones. Estas instrucciones están codificados en el ADN de los organismos - cadenas largas y complejas de moléculas incorporadas en todas las células vivas. Este es el código genético de un organismo (o "genoma"). 
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Los seres humanos han estado alterando el código genético de plantas y animales durante miles de años, de forma selectiva para críar  individuos con características especificas. Esta es la base de la ingeniería genética, y ha permitido a los investigadores acelerar el proceso de desarrollo de nuevas variedades de plantas y animales.

La transformación de la planta inicialmente se hace utilizando el método Agrobacterium. Se insertará ADN impreso en un tipo especial de bacterias que pueden modificar el ADN de la planta. Para las flores de la planta se sumergen en una solución que contiene las bacterias transformadas. Las bacterias inyectan el ADN en el núcleo celular de las flores que modificaran sus semillas,  dotándole de la cualidad lumínica.


Según las bases del proyecto, todos aquellos que participen que aporten 40$ o más recibirán semillas para cultivar una planta resplandeciente en su domicilio. Una vez que tengamos la planta, es sólo una cuestión de criar descendencia suficiente para cultivar las semillas.

Células solares fabricadas con virus modificados



Una de las características positivas que presentan las energías renovables, es que es una tecnología que ofrece múltiples posibilidades de obtener energía de forma limpia y barata, criterio que se puede trasladar al terreno de la investigación. Donde las combinaciones muestran escenarios que casi superan las tramas de los relatos mas arriesgados de ciencia ficción. 

¿Os imaginais que un día se comercialicen placas solares con elementos orgánicos?. Desarrollado por los estudiantes del  Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) Hyunjung Yi y Xiangnan Dang, coordinados por la profesora Angela Belcher han conseguido desarrollar un sistema fotovoltaico híbrido compuesto por grafeno y un virus modificado.

Los investigadores han utilizado un virus modificado genéticamente para producir estructuras que mejoran la eficacia de la célula solar en alrededor de un tercio, encontrando una manera de hacer mejoras significativas en la eficiencia de conversión de energía de las células solares utilizando un virus diminuto para realizar trabajos de montaje detallado a nivel microscópico. 


Utilizando una versión genéticamente manipulada de un virus llamado M13 han podido controlar la disposición de los nanotubos de carbono adheridos a estructuras de carbono, que conforman las células solares de modo que el transporte de electrones sea más eficiente y por tanto se produzca más electricidad 
en una superficie de nanotubos separados de carbono.

Los fotones solares golpean un material captador de luz en una célula solar, que libera electrones que pueden producir una corriente eléctrica. La investigación de este nuevo estudio se basa en los hallazgos de que los nanotubos de carbono pueden mejorar la eficiencia de captura de electrones de la superficie de una célula solar.

Lo que han observado los investigadores es como el virus M13 realiza una función reguladora evitando la fricción de los dos tipos de nanotubos (los semiconductores y los cables) que conforman la estructura de las celdas solares,  facilitando el ciclo semiconductor de los electrones, experimentando un aumento de la eficiencia de hasta un 30 por ciento, del 8 al 10,6 por ciento.

Los virus en realidad realizan dos funciones diferentes en este proceso. En primer lugar, poseen proteínas cortas llamadas péptidos que pueden unirse fuertemente a los nanotubos de carbono, manteniéndolas separadas entre sí. En segundo lugar cada virus controla entre cinco y diez nanotubos, usando unas 300 proteínas.

Además, el virus se ha diseñado para producir un recubrimiento de dióxido de titanio (TiO2), un ingrediente clave para el tinte de las células solares sensibilizadas, sobre cada uno de los nanotubos, poniendo el dióxido de titanio en las proximidades de los nanotubos transportando los electrones.


La investigación  financiada por la compañía italiana Eni, a través de MIT Energy Initiative’s Solar Futures Program. El equipo que utilizo anteriormente versiones modificadas del mismo virus para mejorar el rendimiento de las células, sin embargo el método utilizado para mejorar el rendimiento de la célula solar es el mismo, reduciendo los costes de fabricación y producción de energía. 

Graig Venter crea una impresora 3D capaz de imprimir vacunas y genes


Graig Venter quizás sea el genetista mas conocido por la opinión publica, controvertido como pocos, esta considerado como el primero que secuencia la totalidad de los pares de bases de un genoma humano, en concreto el suyo. Su nombre también se hizo famoso a raíz del anuncio hace poco mas de un año, de la sintetización del primer organismo artificial.

Ahora vuelve a sorprendernos con el anuncio de que esta trabajando en el desarrollo de una impresora 3D, por la que imprimir antivirus y secuencias de nucleotidos de ADN. ¿Se imaginan sustituir en los tóners la tinta por serie por secuencias de adenina, citosina,  guanina, timina y uracilo amplificadas por PCR, con los que secuenciar los aminoaciados que forman las proteínas? 

El replicador descrito por Venter o "teletransportador biológico" como el lo define, consistiría básicamente en un un archivo electrónico que expresaría el código de ADN que puede ser enviado por e-mail o móvil. Transferidos a un dispositivo receptor el repertorio de nucleótidos, azúcares y/o aminoácidos se combinarian químicamente para ser impresos en forma de vacunas.

Venter fundador y director general de Genómica Sintética Inc. , una firma genómica comercial, y de la J. Craig Venter Institute (JCVI) , una organización de investigación sin fines de lucro explorar la genómica. Realizo el anuncio del proyecto a través de videoconferencia desde su sede en New York. Su equipo está trabajando a través de escenarios en los que tienen menos de 24 horas para hacer una nueva vacuna con este gadget.

El propósito es poder actuar en situaciones de emergencia como catástrofes humanitarias o escasez de antibióticos. Podemos digitalizar biología, envíelo a la velocidad de la luz y volver a configurar la biología en el otro extremo. El dispositivo podría ser utilizado para administrar vacunas en casos de epidemial. 

Venter no es el primero que intenta imprimir cerámica biológica. Los científicos han tratado de imprimir los vasos sanguíneos, y diferentes órganos con desigual éxito. 
Obviamente, esto sería un dispositivo mucho más complejo de lo que Las impresoras 3D de hoy en día que se utilizan para reproducir piezas de plástico, pero el concepto es potencialmente transferibles a materiales biológicos. 

La bio-impresora, en teoría, podría realizar y distribuir una vacuna rápidamente a cualquier lugar del mundo, a través de un correo electrónico masivo con las especificaciones de la vacuna se podría hacer a una pandemia, o un ataque bioterrorista en cuestión de minutos. se imprimiría vacunando a la población. 

Según los escépticos de materializarse el proyecto y ponerse en practica, se enfrentaría a diferentes peligros potenciales. ¿Qué podría salir mal? por ejemplo nadie puede garantizar que las formulas caigan en manos poco seguras o envíos masivos que terminan tirados en un buen número de filtros de spam. ¿Cómo podemos garantizar el control de calidad? Peor aún, las especificaciones de la vacuna podían convertirse en un arma biológica.

Todo esto esta aun por dilucidar, según Venter los beneficios de la bio-impresora están por encima de los inconvenientes. Si los reguladores permiten que se aplique este enfoque futurista, la salud pública se transformaría pudiendo proporcionar soluciones virales in situ. Sus aplicaciones en la atención sanitaria se podría extender a muchas otras disciplinas sanitarias acelerando la curación de los enfermos y sus diagnostico.

Revierten el envejeciemiento de células cardiacas humanas, activando la telomerasa



El descubrimiento de la relación que existe entre el acortamiento de los   telómeros en la división celular, y el envejecimiento por el efecto de la enzima de la telomerasa. Ha supuesto que se abran nuevas expectativas en el desarrollo de terapias genicas, para el tratamiento de enfermedades consecuencias del envejecimiento celular.

El departamento  de investigación perteneciente al Instituto del Corazon de la Universidad de San Diego, ha conseguido rejuvenecer tejido cardiaco, en pacientes mayores que presentaban insuficiente cardiaca. Utilizando células madres a las que se había practicado una biopsia, con el fin de evaluar su idoneidad.

Las células madre modificadas ayudó a la señalización de la estructura de las células del corazón facilitando la actividad de la telomerasa en la regeneración de los telomeros. Los investigadores modificaron las células madre en el laboratorio añadiendo PIM-1, una proteína que promueve la supervivencia celular y el crecimiento. El estudio firmado por Sadia Mohsin, Ph.D. fue presentado en Basic Cardiovascular de la American Heart Association Ciencias Sesiones Científicas 2012 y publicado en Journal of the American College of Cardiology.

Las células rejuvenecen cuando la actividad de las células madre modificadas mejoran debido a la actividad de la enzima  telomerasa, que evita el desgaste del telómero cromosomico. Los tolmerasa situados en los extremos de los cromosomas facilitan la replicación celular. El envejecimiento y la enfermedad se produce cuando los telómeros se acortan debido a la reducción de presencia de telomerasa. 

Las células humanas que se utilizaron en la investigación fueron probadas unicamente invitro, limitandose al ámbito del laboratorio por razones de seguridad. Los investigadores   entonces ensayaron la técnica en ratones y cerdos, y encontraron que los telómeros crecieron alargamiento, regenerando d-e tejido cardiaco en tan sólo cuatro semanas. 

Hasta ahora las investigaciones realizadas con telomeros habían conseguido ralentizar el proceso de envejecimiento celular, pero gracias a la señalización de PIM-1, se ha conseguido que se incremente la cantidad de telomerasa, revertiendo el proceso de envejecimiento celular orgánico. En este momento sólo existen soluciones farmacologicas, trasplante de corazón o de terapias con células madre con potencial regenerativo limitado, pero PIM-1 la modificación supone un avance significativo para el tratamiento clínico.

Alivian el dolor crónico con el trasplante de células madre embrionarias


El dolor crónico, por definición, es difícil de tratar terapeuticamente, pero un nuevo estudio realizado por científicos de UCSF muestra cómo una terapia con células podrían algún día ser utilizado no sólo para calmar algunos tipos comunes de dolor persistente, sino también para curar las condiciones que dan lugar a ellos. Los investigadores dirigidos por  Allan Basbaum, en su trabajo con ratones, se centró en el tratamiento del dolor crónico que se deriva de la lesión del nervio, que produce el llamado dolor neuropático. 


En su estudio, publicado en la edición del 24 de mayo 2012 en Neuron, los científicos trasplantaron las células nerviosas embrionarias inmaduras que surgen en el cerebro durante el desarrollo y las utilizaron para compensar la pérdida de la función de las neuronas específicas en la médula espinal que normalmente amortiguan las señales producidas por el dolor. Una pequeña fracción de las células trasplantadas sobrevivieron madurando hasta convertirse en neuronas funcionales. 

Las células integradas en los circuitos de los nervios de la médula espinal, la formación de sinapsis y las vías de señalización con las neuronas vecinas. Dieron como resultado, que la hipersensibilidad  causada por el dolor asociado con la lesión del nervio fuera eliminada casi por completo, los investigadores están trabajando en la posibilidad de crear tratamientos potenciales que podrían eliminar la fuente del dolor neuropático, y que puede ser mucho más eficaz que los fármacos que tienen como objetivo únicamente para tratar los síntomas del dolor.

Aunque el dolor y la hipersensibilidad después de una lesión generalmente se resuelven, en algunos casos, persisten tras la lesión, creándose la condición de dolor crónico. Existen muchos tipos de dolor crónico son inducidos por estímulos que son esencialmente inofensivos. El dolor crónico debido a este tipo de hipersensibilidad es a menudo una condición médica debilitante. Muchas personas sufren de dolor crónico neuropático después de un ataque de herpes, años o décadas después de que el virus que causa la varicela haya remitido. 

Actualmente el actual arsenal farmacologico para tratar el dolor crónico se reduce a la gabapentina, un anticonvulsivo utilizado por primera vez para tratar la epilepsia, que ahora es considerado como el tratamiento más eficaz para el dolor neuropático. Sin embargo, es efectivo para sólo aproximadamente el 30 por ciento de los pacientes. 

Los efectos de la gabapentina contribuyen a un estado de hiperexcitabilidad, mejorando la transmisión de mensajes de dolor al cerebro y causan estímulos normalmente inocuos. Las neuronas inhibidoras que están dañadas en la médula espinal provocan la liberación del dolor a traves de una molécula que normalmente transmite señales inhibitorias el neurotransmisor GABA. Una pérdida de la inhibición GABA también está implicada en la epilepsia y puede jugar un papel en la enfermedad de Parkinson. 

La gabapentina no imita el GABA, sino que ayuda a compensar la pérdida de la inhibición que el GABA normalmente proporciona. Colegas  de Basbaum de la UCSF, habían ya  experimentando con el trasplante neuronas inmaduras que hacen que GABA, usen las neuronas trasplantadas para reforzar la señal inhibitoria en modelos de ratón para prevenir ataques de epilepsia y para combatir una enfermedad similar al Parkinson. 

Sin embargo, en aquellos experimentos con las células que se originan en una región del cerebro anterior, denominada colmo eminencia ganglionar medial (MGE) fueron trasplantadas en el cerebro en sí, que es su lugar habitual. Al enterarse de la investigación, Basbaum se interesó en el trasplante de las mismas células en la médula espinal como tratamiento potencial para la pérdida de la inhibición GABA-impulsado en el dolor neuropático. El éxito no estaba asegurado, ya que las células que normalmente no sobreviven fuera de sus entornos naturales dentro de un organismo tan complejo. 

Otro co-autor del estudio de Neuron, UCSF el investigador John Rubenstein, ha logrado importantes avances en la identificación de moléculas que pueden ser manipuladas para dirigir una célula madre embrionaria que tras pasar por las etapas de desarrollo adquieran las propiedades de las neuronas GABA que se derivan de la eminencia ganglionar medial. Esta investigación se encuentra en una fase muy temprana, y aun se esta muy lejos de pensar en ella en ensayos con humanos, pero si representa un método para desarrollar  células similares a las GABA, a partir de células madre embrionarias humanas. 

Como un paso hacia las terapias posibles, el equipo de la UCSF tiene previsto injertar células fetales humanas de la eminencia ganglionar medial, o células derivadas de células madre embrionarias humanas, en un modelo animal de dolor neuropático, para ver si las células humanas también aliviará neuropático crónico dolor. A diferencia de las drogas, las células trasplantadas pueden tener efectos muy especifico, dependiendo de donde se trasplantan. 

De acuerdo con Alvarez-Buylla, un destacado científico, entre los que trabajan para definir las potencialidades de varias células en el cerebro en desarrollo en las diferentes etapas: "Una de las sorprendentes propiedades de estas células de la eminencia ganglionar medial es su capacidad sin precedentes migratorio, lo que les permite para navegar a través de terrenos múltiples dentro del sistema nervioso central, y para luego convertirse funcionalmente integrados con otras células.