Para las personas con una buena formación de base, pero orientada a otras áreas distintas de la biomedicina, puede ser realmente difícil comprender en detalle la biología si no se asimilan los conceptos más básicos desde el principio. ¿Es posible acercar ramas tan complejas de la ciencia como la genética y la biología celular a gente sin una formación biológica? Como casi siempre, la respuesta afirmativa o negativa va a depender principalmente de la motivación de la persona, pero también de las herramientas que utilice para formarse.

Sobre este asunto, la Editorial Médica Panamericana (que muchos médicos conocemos por llevar al castellano, entre otros libros, al mítico Sobotta) tuvo el detalle de enviarme, hace un tiempo, los libros de Alberts, Introducción a la Biología Celular y Lewin, Genes. Ambos son libros de referencia para el aprendizaje y enseñanza de estos 2 campos de la biología y, además, son realmente útiles para ampliar conocimientos con respecto a las clases que se dan en la Universidad. Su nivel de detalle, especialmente en el Lewin, es importante pero, al mismo tiempo, enseñan los conceptos más básicos desde el principio, dando muy pocos de ellos por sentado. Esto permite a lectores de muy diferentes niveles aprovecharse de estos libros. Ya sea alguien que se acerca por primera vez a la biología en todo su esplendor como también al biólogo o médico que desea repasar o profundizar en un tema concreto. Otro de los puntos fuertes de estos libros es su nivel de infografía. Sus ilustraciones, imágenes y esquemas están realmente cuidadas y abundan por doquier, algo que se agradece muchísimo para entender muchos de los procesos que se dan en biología.

Al ser libros con una finalidad didáctica, también poseen ejercicios para refrescar los conceptos que se han ido leyendo a lo largo del tema y, además, también está la opción de adquirir material informático interactivo (aunque en inglés) que hace aún más agradable la tarea de aprender o enseñar, si eres profesor. Por desgracia, es esta misma finalidad didáctica y el hecho de que los libros siempre vayan a un ritmo mucho más lento del que avanza la ciencia, lo que hace que no sean obras que estén al día con los más recientes hallazgos científicos (aunque surjan ediciones cada pocos años) sino que tratan de informar sobre todo el conocimiento científico asentado antes de su publicación.

Recientemente, una persona cercana a mí, de formación ingenieril, entró en el mundo de la genómica y pensé en darle el Lewin para ayudarle a que se pusiera poco a poco al día con el tema. Me preguntaba si él lo vería tan instructivo y ameno como yo, que ya tengo un conocimiento de base y lo veo con otros ojos. Por lo que me ha comentado, su respuesta ha sido muy positiva y no ha tenido problemas en lo que lleva de lectura para entender los conceptos que se iban presentando y que eran agradables de leer (yo lo comprendo, después de ver libros de ingeniería, los libros de biología me parecen mucho más hermosos). Así que si alguien, profano en la biologia y la genética, quiere aprender más sobre estos bellos campos de la ciencia por amor al arte o por trabajo, sin duda estos dos libros son muy buenas opciones. Y si controlas en este campo pero lo deseas como material de consulta y para ampliar los conocimientos, tampoco son libros que se queden atrás.

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En la investigación sobre el cáncer existen dos visiones perfectamente complementarias entre sí a la hora de conocerlo y combatirlo más de cerca. Por un lado, se investiga en qué se distingue un tipo específico de cáncer (por ejemplo, el cáncer de pulmón de células pequeñas) del resto de cánceres: ¿Cuáles son sus puntos de identidad particulares, sus debilidades, su forma, sus componentes y señales…? Básicamente, se trata de realizar un retrato robot lo más personalizado posible. Esto resulta imprescindible para que, al realizar las pruebas diagnósticas oportunas, podamos identificarlo de inmediato y, justo después de eso, lanzar un ataque lo más selectivo y personalizado posible para minimizar el daño en el cuerpo humano durante el combate.

Puede que ahora nos parezca muy lejano, pero hace apenas unas cuantas décadas, prácticamente todas las enfermedades cancerosas se trataban como si fueran iguales. En la actualidad, ya no existe ningún cáncer cuyo tratamiento no esté personalizado en mayor o menor grado y cada vez se tiende a un mayor refinamiento.

La otra visión para acercarse al cáncer es estudiarlo en su conjunto, como un todo: ¿Qué es lo que distingue a la mafia del cáncer del resto de las inofensivas células del cuerpo humano? ¿Cómo actúan y qué tienen en común? En definitiva, ¿cuál es su modus operandi?

Hace alrededor de 10 años se publicó en Cell un artículo que marcaría un antes y un después en nuestra comprensión del cáncer en su conjunto, se trataba de «The Hallmarks of Cancer« (Los distintivos del cáncer). Los autores ponían en común los comportamientos exclusivos que se conocían sobre el cáncer. Estas formas de actuar son básicamente seis:

1. Potencial ilimitado de replicación. Las células cancerosas son inmortales (que no invulnerables), en el sentido de que pueden multiplicarse durante toda la eternidad si tienen las condiciones necesarias para ello. Por el contrario, las células normales sólo pueden multiplicarse un número limitado de veces. Es este potencial de replicación eterno lo que termina convirtiendo al cáncer en un monstruo que crece sin control.

2. Invasión de tejidos y metástasis. El cáncer no sólo crece sino que también invade a otras regiones del cuerpo cuando tiene la oportunidad para ello y las coloniza sin respetar para nada a los nativos. Si el viaje es corto, invade a los tejidos contiguos, pero si es largo y se utilizan como transporte la sangre o la vía linfática, se pueden invadir tejidos lejanos, es lo que llamamos metástasis. El cáncer tiene una habilidad especial para «soltarse» de un tejido, salir al torrente sanguíneo, viajar durante un tiempo y asentarse y adaptarse sin mucha dificultad a un terreno totalmente distinto del que procedía.

3. Evasión de la apoptosis (muerte celular programada). La apoptosis es el suicidio celular que nos mantiene con vida. Nuestras células están programadas para quitarse la vida cuando son demasiado viejas o funcionan demasiado mal. Sin embargo, de cuando en cuando, una célula reniega de este destino y se escapa de la apoptosis. En origen, una célula cancerosa es una célula averiada que debería haberse suicidado en su momento. Al saltarse este paso obtuvo vía libre para transformarse y funcionar mal sin restricciones.

4. Angiogénesis (formación de vasos) continua. El cáncer es un monstruo que no para de crecer, pero para ello necesita alimento. La multiplicación de las células cancerosas es tan acelerada y desorganizada que terminan por apelotonarse y evitan que las células más alejadas de los vasos sanguíneos (que son los que aportan los nutrientes) puedan alimentarse y sobrevivir. De hecho, es frecuente ver que las zonas más interiores de un tumor terminan estando muertas (necrosadas) por pura y dura inanición, al no recibir el más mínimo aporte sanguíneo. Para intentar paliar este gran inconveniente, las células cancerosas son muy hábiles en mandar determinadas señales químicas para hacer que vayan apareciendo vasos alrededor del tumor y así garantizar la supervivencia del conjunto y poder seguir creciendo.

5. Autosuficiencia en señales de crecimiento. Las células cancerosas poseen la habilidad especial de producir sus propios factores de crecimiento para proliferar independientemente del lugar en el que residan, van a su propio aire. Las células normales, por el contrario, dependen de los factores de crecimiento presentes a su alrededor para crecer o no.

6. Insensibilidad a los inhibidores de crecimiento. De la misma forma que las células del cáncer van a su aire con sus propios factores de crecimiento, también pasan olímpicamente de los inhibidores de crecimiento del ambiente que les «dicen» que paren de crecer. Esta insensibilidad a los inhibidores del crecimiento junto a la autosuficiencia en señales de crecimiento permiten que las células cancerosas tengan libertad absoluta para crecer independientemente del lugar que habiten.

En la actualidad, son bastantes los científicos que quieren proponer un séptimo distintivo del cáncer, su asociación con un microambiente inflamatorio.

Todas estas son, en su conjunto, las acciones que forman el modus operandi conocido del cáncer. Su conocimiento es la vía de partida de nuevos métodos diagnósticos y terapéuticos que permitan acorralar al cáncer por las extrañas formas que tiene de actuar y que convierten a las células cancerosas en «bichos raros» comparadas con las células normales.

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El suicidio es algo extremadamente cotidiano en nuestro interior. Cada día, en cualquiera de nosotros, se produce el suicidio de alrededor de 10 mil millones de células. Esta elevada cantidad de muertes intencionadas no se debe, ni mucho menos, a una «conducta depresiva» de nuestras células, como si hubieran perdido la ilusión por vivir. Nada más lejos. La apoptosis o muerte celular programada (actualmente, hay cierta discusión sobre esta terminología) es un acto radical de altruismo, un sacrificio extremo por el bien común del resto de células y del que depende nuestra propia supervivencia.

De la misma manera que para que una especie se perpetúe van naciendo nuevos individuos y muriendo los más viejos y/o enfermos, en nuestro cuerpo las células más viejas y enfermas deciden quitarse voluntariamente de en medio para que la vida del organismo persista.

Así se suicida una célula

La apoptosis es un fenómeno celular regulado con extremo detalle. Todo comienza con una determinada señal, que puede aparecer en el interior de la célula o en el exterior. Aunque estas señales son muy diversas vamos a mencionar dos situaciones muy características:

-Una célula, tras haber vivido plenamente durante unos meses, ha acumulado tal cantidad de mutaciones en su ADN (causados por rayos ultravioletas, por ejemplo) que no es capaz de repararlos por sí misma. Ante tal circunstancia, la célula prefiere cortar por lo sano antes que funcionar mal y causar problemas a sus compañeras y al organismo en el que se encuentra y, así, decide entrar en apoptosis.

-Una célula está enfermita debido a la infección por un determinado virus. Una célula Natural Killer (literalmente, «asesina natural») que anda haciendo su ronda de vigilancia por la zona se adhiere a la célula y se conecta con sus receptores, reconociendo el estado de infección de la célula e induciendo el comienzo de la apoptosis. Básicamente, «convence» a la célula de que se suicide, cosa no muy difícil, ya que muchas células tienen como lema «antes muerta que infectada».

Cuando una célula inicia el proceso de apoptosis lo primero que hace es apartarse del resto de sus compañeras. Tras aislarse de las demás, la célula comienza a encogerse poco a poco y a formar pequeñas esferas o vesículas debido a la destrucción de su esqueleto (el citoesqueleto). Tanto los «órganos» de la célula (los orgánulos) y su ADN van empaquetándose progresivamente al tiempo que la célula se encoge.

En la siguiente fase, el ADN se termina fraccionando al igual que la membrana celular, dando lugar a una gran cantidad de pequeñas vesículas llamadas cuerpos apoptóticos que contienen todas las entrañas de la célula. Estas vesículas serán engullidas por otras células mediante la fagocitosis para limpiar el estropicio y, más tarde, para hacer una práctica labor de reciclaje: Los componentes de la célula suicida serán reutilizados por sus compañeras.

El suicidio celular se caracteriza por ser un fenómeno silencioso y limpio en el que se trata de alterar lo mínimo posible a las otras células de alrededor. Si una célula, por la razón que sea, expulsase su contenido al exterior provocaría daño al resto de células e inflamación por la liberación de enzimas dañinas. Por eso, en la apoptosis todo el contenido de las células queda perfectamente empaquetado y englobado en las vesículas, para que no salgan al exterior y puedan fagocitarse fácilmente y reaprovechar el contenido.

A continuación, podemos observar de forma simplificada el complejo proceso molecular que ocurre durante la apoptosis y cómo la célula va encogiéndose y dividiéndose en pequeñas vesículas:

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Todas las imágenes presentes en el vídeo pueden verse, con mucho mayor detalle en IN Cell Image Competition. Los ganadores de cada región participante (Asia, Europa y Norte América) ya han sido anunciados. La imagen ganadora en Estados Unidos ha sido la siguiente:

Los núcleos de las células madre neurales humanas de la corteza cerebral fetal (ADN) aparecen en azul, en verde los cuerpos de las neuronas y en rojo los astrocitos.

¿Cómo logran hacer estas imágenes tan bonitas? Primero de todo, los científicos tienen que realizar un corte muy fino de una muestra, posteriormente utilizan unas sustancias llamadas fluorocromos que tienen la característica especial que cuando se aplica una luz de una determinada longitud de onda ellos emiten luz a una longitud de onda muy característica que el microscopio de fluorescencia detecta. A estos fluorocromos se les suele añadir anticuerpos para que se dirijan a las estructuras o compartimentos celulares que nosotros queramos y así se queden marcadas con fluorescencia (es lo que llamamos inmunofluorescencia). Si, además, queremos ver fluorescencia en vivo (el método anterior suele matar las células) para ver cómo las células hacen su vida casi normal mientras brillan más que un gusiluz utilizamos proteínas fluorescentes de fusión como la GFP (proteína fluorescente verde) de la cual ahora existen variantes de todos los colores.

Todo lo anterior puede ser digitalizado y las imágenes procesadas y analizadas informáticamente por ciertos tipos de software que te aportan datos extra sobre lo que estás viendo y que difícilmente podrían ser observados por el método analógico del ojímetro. Y, así, con el retoque de los analizadores de imágenes de fluorescencia, las células quedan más bonitas que los esqueletos andantes, Photoshop mediante, que salen en las revistas.

Visto en: Medgadget

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Me ha costado un poco más sacar de oído lo que decía la narradora porque vocaliza mucho menos (además de tener un acento raro) que el narrador del vídeo del VIH que, por cierto, participa en gran cantidad de vídeos. Debe ser algo así como el Constantino Romero de los vídeos de ciencia.

Los vídeos proceden del Centro de Biología de Desarrollo, en Japón. No, si alguien lo está pensando, la narradora no es japonesa, lo hubiera notado.

Ahí pueden descargarlos a buena calidad y sin subtítulos.

Parte I: Características de las células madre

Parte II: Células madre pluripotenciales en el embrión temprano

Parte III: Células madre en el cuerpo adulto

Parte IV: Células madre embrionarias en cultivo

Que lo disfruten.

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