¿Cual es la rama de la ciencia más importante?

 

 

 

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Figura 6

 

Física, química, matemáticas, biología, biotecnología, geología… ¿Cuál es la disciplina científica más importante? Son innumerables los debates que se han establecido entre los defensores de cada rama de la ciencia para establecer su supremacía. ¿Quién tiene razón? Hoy les daré mi opinión basándome en un caso real. Triste, pero real.

Natalia es una niña de Murcia que sufre la enfermedad rara de Niemann-Pick, una patología hereditaria autosómica recesiva cuya prevalencia es de un caso cada ciento cincuenta mil nacimientos. A pesar de que existen cuatro formas de la enfermedad de Niemann-Pick (A, B, C y D), y que cada tipo involucra diferentes órganos causando distintos síntomas, solamente vamos a hablar de la patología de Natalia: la tipo C. Esta enfermedad rara se caracteriza por un deterioro neurológico progresivo y es causada por mutaciones en los genes NPC1 y NPC2 que codifican proteínas implicadas en la normal regulación del tráfico lipídico intracelular.

El hecho de que exista un problema en el trasporte de lípidos, debido a una alteración GENÉTICA, provoca que algunos de ellos, como es el caso del colesterol, se acumulen peligrosamente en gran cantidad de tejidos y órganos como hígado, bazo y cerebro. ¿Y esto es un problema? Enorme. Todo este proceso da lugar a que aparezcan, principalmente en niños de edad escolar, síntomas muy dispares como dificultad para mover las extremidades, esplenomegalia, hepatomegalia, dificultades de aprendizaje y declive intelectual, convulsiones, mala pronunciación, habla irregular, etc. De hecho la esperanza de vida se encuentra alrededor de los seis años. Para intentar revertir este problema la MEDICINA ha intentado todo tipo de estrategias pero a día de hoy la enfermedad de Niemann-Pick tipo C no tiene cura.

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Con el objetivo de paliar (que no curar) los devastadores efectos de esta rara patología, en los últimos años se está usando la nanoencapsulación molecular, una novedosa técnica que aúna dos herramientas científicas (laNANOTECNOLOGÍA y la ENCAPSULACIÓN MOLECULAR) y que tiene a unas compuestos llamadas ciclodextrinas como moléculas estrella. Debido a que Natalia debe viajar cada quince días desde Murcia al hospital madrileño de La Zarzuela para que le inyecten ciclodextrinas en la cabeza, es necesario que conozcamos cómo se forman estas moléculas y qué papel desempeñan exactamente en el organismo de Natalia. Entremos en el mundo de laMICROBIOLOGÍA.

Imagínense un ring de boxeo con una patata en el centro del mismo. En una esquina del cuadrilátero se encuentra Lactobacillus helveticus, un tipo de bacteria empleada para hacer derivados lácteos. En la otra esquina está su eterno rival, Thermococcus sp. Strain B1001, una arqueobacteria que vive en ambientes extremadamente calientes. El objetivo de la lucha no es otro que adueñarse del almidón presente en la patata situada en el centro del ring para poder utilizarlo como fuente de energía. Es decir, los dos microorganismos luchan por asegurar su correcta NUTRICIÓN.

A pesar de que tanto Lactobacillus como Thermococcus persiguen el mismo fin, una vez que comienza la pelea en el ring la estrategia que emplean es diferente. En la lucha Lactobacillus expulsa al medio de reacción extracelular (ring) un sistema catalítico formado por las enzimas beta-amilasa, alfa-amilasa, pululanasa e isoamilasa. De esta forma, usando la ENZIMOLOGÍA, una rama de la BIOQUÍMICA, Lactobacillus piensa obtener a partir del almidón la energía necesaria para sobrevivir. Pero la arqueobacteria Thermococcus es mucho más inteligente que Lactobacillus y usa una táctica totalmente distinta, aunque también basada en la bioquímica.Thermococcus excreta al medio extracelular una enzima llamada ciclodextrina-glicosil-transferasa (CGTasa) muy poderosa. Esta enzima gana la batalla pugilística a las enzimas de Lactobacillus y degrada el almidón, generando unas moléculas denominadas ciclodextrinas que luego le sirven como fuente de energía. Para culminar su gran triunfo Thermococcus solamente tiene que introducir la ciclodextrina sintetizada en el interior de la célula y emplearla como fuente de carbono. Fácil.

Simulación computacional en 3D de la enzima CGT-asa produciendo ciclodextrina. Imagen cortesía de 3Dciencia.com

Sin embargo, justo antes de que Thermococcus «se coma» la ciclodextrina para obtener energía, los seres humanos, conocedores del maravilloso valor industrial de esta molécula, intervenimos en el sistema usando laBIOTECNOLOGÍA mediante dos estrategias. Por un lado le «robamos» la ciclodextrina a Thermococcus y, por otro, ideamos mecanismos biotecnológicos para producir aun más cantidad de ciclodextrinas. De esta forma el pobre Thermococcus, después de ganarle brillantemente la pelea pugilística a Lactobacillus, se queda también sin comida por culpa del afán del hombre por apropiarse de las ciclodextrinas.

¿Pero qué son exactamente las ciclodextrinas y por qué son tan importantes para tratar la enfermedad de Natalia? Una ciclodextrina es una molécula muy simple formada únicamente por diferentes moléculas de glucosa unidas formando un anillo con forma de donut. La principal propiedad de las ciclodextrinas es su alta capacidad para encapsular dentro de su cavidad interna una amplia variedad de compuestos que posteriormente pueden ser liberados mediante el fenómeno FÍSICO de release o liberación controlada.

Muy interesante pero…¿qué tienen que ver estas moléculas con la enfermedad rara de Niemann-Pick tipo C? Muchísimo. Cada quince días el equipo médico de La Zarzuela administra a Natalia ciclodextrinas directamente en la cabeza (es la única forma de que estos compuestos atraviesen la barrera hematoencefálica) para que, gracias al poder encapsulador de estas moléculas, atrapen el colesterol que se le acumula a la niña en el cerebro y lo retiren. En el siguiente vídeo pueden observar lo que ocurre en la cabeza de Natalia cada vez que se le administra ciclodextrina.

 

¿Cuánta ciclodextrina hay que aplicarle a Natalia? Buena pregunta. Si adicionamos menos agente encapsulante del necesario es posible que no retiremos todo el colesterol. Si adicionamos ciclodextrina en exceso no solamente estaremos despilfarrando sino que podrían existir problemas de toxicidad. Para solucionar este problema recurrimos a las MATEMÁTICAS y a la INFORMÁTICA. Mediante diversos modelos matemáticos y la química computacional podemos averiguar si son necesarias una, dos, tres, cuatro o más moléculas de ciclodextrina para atrapar una molécula de colesterol. Es crucial disponer de esta información.

¿Vale cualquier tipo de ciclodextrina para ayudar a Natalia? No. Hablemos de QUÍMICA. En la naturaleza, y gracias a la lucha de los dos microorganismos anteriormente citados, solo podemos encontrar tres tipos de ciclodextrina: α-CD (formada por seis unidades de glucosa), β-CD (siete unidades de glucosa) γ-CD (ocho unidades de glucosa), etc. Sin embargo, ninguna de estas tiene capacidad suficiente para atrapar el colesterol acumulado en el cerebro de Natalia. Por ello, es necesario que usemos la química para «tunear» estas ciclodextrinas. Concretamente la adición de un grupo hidroxi-propilo a la β-CD nos proporciona la ciclodextrina óptima para luchar contra Niemann-Pick.

Imagen 3: A) Estructura de ciclodextrinas. B) Proceso de encapsulación molecular. Imagen cortesía de Blikent University.

 

Sin embargo, y como se podrán ustedes imaginar, la FARMACOLOGÍA basada en el uso de ciclodextrinas no sirve para curar la enfermedad de Niemann-Pick tipo C. Solo ayuda a paliar algunos de sus efectos. Estos agentes encapsulantes actúan como una escoba que va limpiando la basura pero no impide que vuelva a aparecer. En los quince días que transcurren entre cada visita al hospital, a Natalia se le va acumulando de nuevo el colesterol en el cerebro y su estado vuelve a empeorar.

Si ustedes están siguiendo correctamente esta historia deberían hacerse las siguientes preguntas clave:

Primera cuestión. ¿Por qué no se trata a Natalia en un hospital de Murcia evitando así los duros desplazamientos quincenales a Madrid? Porque el tratamiento que recibe se le considera un medicamento huérfano (término acuñado para los medicamentos destinados a la prevención, diagnóstico o tratamiento de enfermedades raras) y las organismos sanitarios oficiales solo lo aprobaron para un paciente concreto y en un hospital concreto.

Segunda cuestión. ¿Por qué se le administran ciclodextrinas a Natalia cada quince días a través de la cabeza y no cada menos tiempo? Porque la TOXICOLOGÍA tiene mucho que decir. A pesar de que son varios los estudios que han mostrado ausencia de toxicidad de la ciclodextrina en el cerebro, aún queda mucho por estudiar en este campo. Es necesario recordar que las pruebas a las que se somete un medicamento huérfano no son las mismas que para uno convencional.

Imagen 4: Colesterol encapsulado por ciclodextrinas (Fuente: J. Phys. Chem. B. 2006, 110, 6372-6378)

 

Tercera cuestión. ¿Hay alguna forma de avanzar contra esta enfermedad? Sí… y en ello estamos varios científicos. El grupo de investigación al que pertenezco en la Universidad de Murcia acaba de estudiar el tiempo de permanencia de la ciclodextrina en el organismo de Natalia desde que se le administra el fármaco. Para ello hemos diseñado un nuevo método de ANÁLISIS INSTRUMENTAL que nos ha dado una información crucial: a los tres días de la inyección intracatecal no queda prácticamente ciclodextrina en el cuerpo de la niña. ¿Y esta información tiene relevancia para Natalia? Mucha. Si los especialistas en NEUROPEDIATRÍA dan el visto bueno, y se comprueba que esa baja residencia en el organismo no produce toxicidad alguna, no hará falta esperar quince días para «pasar la escoba». De esta forma los efectos de la «basura» serán menos significativos. Se podrá administrar ciclodextrinas cada siete días y el colesterol no se acumulará a altas concentraciones por lo que Natalia estará más despierta dentro de su gravedad.

Imagen 5: Natalia en el Hospital Universitario Sanitas La Zarzuela (Madrid) antes del tratamiento. Enero 2016.

Estimados lectores, como recuerdan el título de este artículo es: «¿Cuál es la rama de la ciencia más importante?». Pues bien, les voy a pedir un favor. Vuelvan hacia atrás y fíjense en las palabras escritas en mayúscula y que corresponden a las áreas de la ciencia que son necesarias para mejorar la calidad de vida de una niña con una enfermedad rara. Por si son muy perezosos se las voy a repetir yo: genética, medicina, nanotecnología, encapsulación molecular, microbiologia, nutrición, enzimología, bioquímica, biotecnología, física, química, matemáticas, informática, farmacología, toxicología, análisis instrumental, neuropediatría… y muchas más que me he dejado en el tintero.

Después de lo que han leído… ¿De verdad creen que existe UNA rama de la ciencia más importante que otra?

Fuente: http://www.jotdown.es/2016/02/cual-es-la-rama-de-la-ciencia-mas-importante/

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