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La capacidad de predecir la estructura tridimensional de las prote\u00ednas mediante inteligencia artificial encabeza este a\u00f1o el ranking de los hitos cient\u00edficos, entre los que tambi\u00e9n figuran otros como los nuevos f\u00e1rmacos contra la covid-19, medidas del muon que desaf\u00edan el modelo est\u00e1ndar de la f\u00edsica, aplicaciones in vivo de CRISPR y la extracci\u00f3n de ADN humano antiguo en sedimentos.<\/p>\n
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Modelos de estructura en 3D de distintas prote\u00ednas por el algoritmo RoseTTAFold. \/ Minkyung Baek & AAAS<\/p>\n
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Predicci\u00f3n de la estructura de las prote\u00ednas mediante IA<\/p>\n
La soluci\u00f3n a un problema que ha tenido en jaque a los cient\u00edficos durante casi 50 a\u00f1os es, para Science, el descubrimiento m\u00e1s destacado de 2021.<\/p>\n
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Utilizando un algoritmo de inteligencia artificial (AlphaFold, de la empresa brit\u00e1nica Deepmind), los cient\u00edficos han logrado predecir la compleja estructura tridimensional que adopta una cadena de amino\u00e1cidos al plegarse para dar lugar a una prote\u00edna funcional.<\/p>\n
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\u201cEsto supone un avance en dos frentes\u201d, explica el editor jefe de Science, Holden Thorp, \u201cprimero porque resuelve un problema que ha tra\u00eddo de cabeza a los investigadores durante casi medio siglo; y, segundo, porque va a convertirse en una herramienta revolucionaria que incrementar\u00e1 el desarrollo cient\u00edfico, como en su d\u00eda lo fueron CRISPR o la criomicroscop\u00eda electr\u00f3nica\u201d.<\/p>\n
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AlphaFold predice la compleja estructura tridimensional que adoptar\u00e1 una cadena de amino\u00e1cidos al plegarse para dar lugar a una prote\u00edna funcional<\/p>\n
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Las prote\u00ednas son consideradas los ladrillos fundamentales de la vida, y su funcionalidad depende directamente de la estructura tridimensional que adopten. En el pasado, determinar su estructura requer\u00eda tiempo y el uso de complejos y costosos procesos de laboratorio.<\/p>\n
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Pero este a\u00f1o, dos art\u00edculos simult\u00e1neos publicados en Nature y Science presentaron los algoritmos de aprendizaje autom\u00e1tico AlphaFold y RoseTTA- Fold. Ambos resuelven el \u201cproblema del plegamiento de prote\u00ednas\u201d, demostrando que pueden determinar la estructura en la que se pliega una prote\u00edna bas\u00e1ndose solo en los amino\u00e1cidos que contiene. Todo un hito hist\u00f3rico en biotecnolog\u00eda.<\/p>\n
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Los autores han hecho p\u00fablica la base de datos con los modelos de predicciones, que est\u00e1 disponible para aquellos investigadores o investigadoras que quieran usarla.<\/p>\n
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Dos avances para luchar contra la covid-19<\/p>\n
Las vacunas est\u00e1n teniendo un papel crucial para frenar la pandemia, pero un nuevo actor se ha unido a ellas: los antivirales, que previenen los s\u00edntomas y la muerte si se toman en una fase temprana de la infecci\u00f3n. Se ha informado de resultados positivos con PF-07321332 de Pfizer y Molnupiravir de Merck, y algunos gen\u00e9ricos como la fluvoxamina (usada en el tratamiento del trastorno obsesivo-compulsivo) tambi\u00e9n podr\u00edan resultar \u00fatiles, pero se sigue investigando.<\/p>\n
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Estos antivirales representan otro de los logros del a\u00f1o para la revista Science, que apunta uno m\u00e1s en este campo: el desarrollo de medicamentos basados en anticuerpos monoclonales, ya que ayudan a luchar contra el SARS-CoV-2 y otros virus, como el VIH. Para fabricarlos se a\u00edslan los anticuerpos m\u00e1s potentes de animales de laboratorio y humanos, y luego se reproducen en cantidades masivas.<\/p>\n
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Este a\u00f1o se han presentado diversos medicamentos antivirales que ayudan a combatir el SARS-CoV-2, incluyendo algunos basados en anticuerpos monoclonales<\/p>\n
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En el caso de la covid-19, su objetivo es la prote\u00edna de la espiga o S del coronavirus (que este utiliza para entrar en las c\u00e9lulas humanas), impidiendo as\u00ed su funci\u00f3n.<\/p>\n
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Algunos ejemplos son los medicamentos Ronapreve y Regkirona, que en noviembre la Comisi\u00f3n europea consider\u00f3 como opciones terap\u00e9uticas prometedoras, o casirivimab e imdevimab, recomendados por la OMS en ciertos casos. Si se utilizan en las primeras etapas de la infecci\u00f3n, reducen significativamente la hospitalizaci\u00f3n y las muertes en pacientes con riesgo de covid grave.<\/p>\n
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Nuevas medidas de muon que desaf\u00edan el modelo est\u00e1ndar<\/p>\n
En abril de 2021 se publicaron las conclusiones del experimento Muon g-2, llevados a cabo en el laboratorio estadounidense Fermilab.<\/p>\n
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Los resultados generaron un gran revuelo en la comunidad cient\u00edfica al mostrar que los muones \u2014part\u00edculas fundamentales 200 veces m\u00e1s masivas que el electr\u00f3n\u2014 se comportan de una forma distinta a la que predice el modelo est\u00e1ndar de f\u00edsica de part\u00edculas, lo que parece insinuar que est\u00e1n interaccionando con otras part\u00edculas o fuerzas desconocidas.<\/p>\n
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El comportamiento de los muones parece desafiar el modelo est\u00e1ndar de f\u00edsica de part\u00edculas<\/p>\n
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Sin embargo, los datos combinados de Fermilab y un experimento anterior, realizado en el Laboratorio Nacional de Brookhaven (EE UU), muestran una discrepancia con la teor\u00eda que presenta una desviaci\u00f3n est\u00e1ndar o significaci\u00f3n de 4,2 sigma, un poco menos de las 5 sigma que los cient\u00edficos requieren para afirmar un verdadero descubrimiento.<\/p>\n
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Aun as\u00ed, es una se\u00f1al convincente de nueva f\u00edsica. Seg\u00fan los investigadores, la probabilidad de que los resultados sean una fluctuaci\u00f3n estad\u00edstica es de aproximadamente 1 entre 40.000.<\/p>\n
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El an\u00e1lisis de los datos del segundo y tercer run \u2014per\u00edodo de ejecuci\u00f3n\u2014 de Muon g-2 ya se est\u00e1 realizando, la cuarta fase est\u00e1 en curso, y hay prevista una quinta. La combinaci\u00f3n de los resultados de las cinco ejecuciones proporcionar\u00e1 a los cient\u00edficos una medici\u00f3n a\u00fan m\u00e1s precisa del bamboleo del muon, revelando con mayor certeza si efectivamente se esconden fuerzas o f\u00edsica desconocida dentro de la espuma cu\u00e1ntica.<\/p>\n
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Observaciones s\u00edsmicas del interior de Marte<\/p>\n
En julio de 2021 se publicaron los primeros datos del m\u00f3dulo de aterrizaje Insight de la NASA, dise\u00f1ado para recoger la actividad s\u00edsmica del planeta rojo.<\/p>\n
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Los editores de Science lo han elegido entre los hitos m\u00e1s representativos de la ciencia en este a\u00f1o porque Insight ha proporcionado informaci\u00f3n clave sobre la estructura interna y composici\u00f3n del cuarto planeta del sistema solar.<\/p>\n
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Las ondas s\u00edsmicas mostraron que el planeta rojo tiene una fina corteza, un manto poco profundo y un n\u00facleo l\u00edquido inusualmente grande. Los nuevos datos ofrecen pistas sobre c\u00f3mo se form\u00f3 Marte hace miles de millones de a\u00f1os y c\u00f3mo ha evolucionado a su estado actual.<\/p>\n
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Insight cuenta con participaci\u00f3n espa\u00f1ola en su estaci\u00f3n medioambiental TWINS, dise\u00f1ada por el Centro de Astrobiolog\u00eda.<\/p>\n
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Obtenci\u00f3n de ADN humano antiguo en sedimentos<\/p>\n
Hace poco m\u00e1s de una d\u00e9cada, el sueco Svante P\u00e4\u00e4bo revolucionaba el campo de la paleontolog\u00eda fundando la paleogen\u00f3mica, el an\u00e1lisis de ADN antiguo a partir de restos f\u00f3siles.<\/p>\n
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Pero, como destaca Science, en 2021 se ha demostrado que ya no son imprescindibles esos restos humanos f\u00f3siles para secuenciar el ADN, si no que basta con analizar el sedimento de una cueva prehist\u00f3rica para identificar a sus antiguos pobladores.<\/p>\n
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Ya no hacen falta restos humanos f\u00f3siles para secuenciar el ADN, si no que basta con analizar el sedimento de una cueva prehist\u00f3rica<\/p>\n
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Gracias a esta t\u00e9cnica, el equipo liderado por Benjamin Vernot, del Instituto Max Planck de Antropolog\u00eda Evolutiva (Alemania), ha conseguido obtener ADN mitocondrial y ADN nuclear de varios individuos neandertales \u2014de los que no existen restos f\u00f3siles\u2014 en dos yacimientos de los montes Altai, en Siberia, y en la Galer\u00eda de las Estatuas de la Cueva Mayor de la Sierra de Atapuerca (Burgos).<\/p>\n
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Aplicaci\u00f3n in vivo de la t\u00e9cnica CRISPR<\/p>\n
Las aplicaciones de la t\u00e9cnica de edici\u00f3n gen\u00e9tica CRISPR-Cas9, \u2014que vali\u00f3 a sus creadoras el Nobel de Qu\u00edmica en 2020\u2014 no paran de aumentar. Hasta ahora, todos los tratamientos que usaban estas tijeras gen\u00e9ticas eran ex vivo, es decir, administrados en una muestra en el laboratorio. La revista Science destaca que este a\u00f1o se ha dado un paso m\u00e1s aplicando la tecnolog\u00eda CRISPR directamente en el cuerpo, in vivo.<\/p>\n
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En 2021 los cient\u00edficos han dado un paso m\u00e1s con la tecnolog\u00eda CRISPR al aplicarla directamente en el cuerpo de pacientes, con enfermedades como la amiloidosis heridataria y la amaurosis cong\u00e9nita<\/p>\n
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Para luchar contra la amiloidosis hereditaria mediada por transtiretina (AhTTR), una enfermedad en la que una prote\u00edna TTR mal plegada se acumula y da\u00f1a los nervios y el coraz\u00f3n, investigadores de Intellia Therapeutics y Regeneron Pharmaceuticals (EE UU) administraron a seis pacientes diminutas bolas de grasa que con un ARN gu\u00eda y las instrucciones de una enzima CRISPR para cortar el gen defectuoso, y funcion\u00f3. Al cabo de cuatro semanas, los niveles medios de TTR en sangre se redujeron un 52 % o un 87 %, seg\u00fan la dosis, seg\u00fan informaron en The New England Journal of Medicine.<\/p>\n
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En otra investigaci\u00f3n, cient\u00edficos de Editas Medicine (EE UU) inyectaron un virus inofensivo portador de ADN CRISPR en los ojos de seis adultos con un trastorno hereditario de la visi\u00f3n denominado amaurosis cong\u00e9nita de Leber, y al cabo de unos meses dos pacientes, que hab\u00edan estado casi completamente ciegos, pod\u00edan percibir m\u00e1s luz y uno de ellos pudo correr una carrera de obst\u00e1culos con poca luz.<\/p>\n
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El desarrollo exitoso de este tipo de terapia puede sentar las bases para el tratamiento de multitud de dolencias de origen gen\u00e9tico, aunque estas investigaciones se encuentran todav\u00eda en una fase incipiente.<\/p>\n
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La \u2018cr\u00eda\u2019 de embriones abre ventanas en el desarrollo temprano<\/p>\n
El conocimiento de las primeras etapas del desarrollo embrionario ayuda a entender los abortos espont\u00e1neos y los defectos cong\u00e9nitos, as\u00ed como a perfeccionar los protocolos de fecundaci\u00f3n in vitro, pero limitaciones legales y \u00e9ticas restringen el estudio con embriones humanos.<\/p>\n
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Se ha conseguido alargar la vida de embriones de rat\u00f3n extra\u00eddos de la madre y crear r\u00e9plicas de blastocistos, una etapa embrionaria crucial<\/p>\n
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Este a\u00f1o, la comunidad cient\u00edfica ha avanzado en posibles soluciones. En marzo un equipo consigui\u00f3 alargar hasta 11 d\u00edas (en lugar de 3 o 4 como hasta ahora) la vida de embriones de rat\u00f3n extra\u00eddos de la madre. El paso clave es girar los frascos donde est\u00e1n, como si fuera una noria, de tal forma que los nutrientes llegan mejor. Los embriones se sometieron a una etapa de reorganizaci\u00f3n celular y les crecieron algunos \u00f3rganos y las patas traseras.<\/p>\n
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Otros equipos crearon r\u00e9plicas de blastocisto (una etapa embrionaria crucial) a partir de c\u00e9lulas madre embrionarias humanas o bien c\u00e9lulas adultas reprogramadas. Estos trabajos permitir\u00e1n comprender mejor los defectos del desarrollo temprano y a avanzar en nuevas terapias de reproducci\u00f3n asistida. No son embriones reales, pero ayudan en la investigaci\u00f3n y son menos controvertidos.<\/p>\n
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En 2021, la organizaci\u00f3n internacional que establece las directrices para la investigaci\u00f3n con c\u00e9lulas madre tambi\u00e9n ha relajado la prohibici\u00f3n de cultivar embriones humanos en el laboratorio durante m\u00e1s de 14 d\u00edas, lo que facilita su estudio m\u00e1s all\u00e1 de esas dos semanas.<\/p>\n
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Drogas psicod\u00e9licas para tratar el estr\u00e9s postraum\u00e1tico<\/p>\n
El trastorno de estr\u00e9s postraum\u00e1tico es una dolencia psiqui\u00e1trica que afecta a la vida de cientos de millones de personas al a\u00f1o. El poder de alteraci\u00f3n de la mente de las drogas psicod\u00e9licas ha suscitado la esperanza de que puedan aliviar enfermedades psiqui\u00e1tricas como esta, pero pocos ensayos grandes y rigurosos han demostrado su eficacia.<\/p>\n
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En este contexto, en mayo se public\u00f3 un estudio que destaca la utilidad y efectividad de drogas recreativas actualmente ilegales, como el MDMA \u2014\u00e9xtasis\u2014 o el alucin\u00f3geno psilocibina. Estas sustancias, combinadas con terapia conversacional, pueden crear una sensaci\u00f3n de bienestar y empat\u00eda que ayude a las personas a procesar sus experiencias traum\u00e1ticas<\/p>\n
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En noviembre, la empresa brit\u00e1nica COMPASS Pathways anunci\u00f3 tambi\u00e9n los resultados positivos de un ensayo aleatorio realizado con psilocibina, un compuesto obtenido de las setas con potencial para ser aplicado en personas con depresi\u00f3n resistente al tratamiento. En cualquier caso, las investigaciones sobre todos estos controvertidos compuestos y el debate sobre su regulaci\u00f3n contin\u00faa.<\/p>\n
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Resultado inesperado en fusi\u00f3n nuclear<\/p>\n
Este a\u00f1o se ha producido un resultado en la National Ignition Facility (NIF, en EE UU) que sorprendi\u00f3 a sus propios investigadores: una reacci\u00f3n de fusi\u00f3n que se acerc\u00f3 como nunca antes al \u2018punto de equilibrio\u2019 oficial, aquel en el que una reacci\u00f3n produce m\u00e1s energ\u00eda que la que necesita el l\u00e1ser para encenderla.<\/p>\n
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En la National Ignition Facility de EE UU este a\u00f1o se ha obtenido un resultado sobre fusi\u00f3n nuclear que ha sorprendido a sus propios cient\u00edficos<\/p>\n
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La fusi\u00f3n nuclear, que alimenta al Sol y otras estrellas, se considera como una futura soluci\u00f3n a los problemas energ\u00e9ticos de la Tierra, pero conseguir las enormes presiones y temperaturas que requiere es extremadamente dif\u00edcil. Muchos esfuerzos se centran en confinar un plasma supercaliente en un campo magn\u00e9tico mediante enormes electroimanes, como en el ITER que se est\u00e1 construyendo en Francia.<\/p>\n
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Lo que utiliza el NIF es el pulso del l\u00e1ser de mayor energ\u00eda del mundo para comprimir una c\u00e1psula del tama\u00f1o de un grano de pimienta con is\u00f3topos de deuterio y tritio. A principios de este a\u00f1o, este m\u00e9todo gener\u00f3 170 kilojulios de energ\u00eda de fusi\u00f3n por disparo, muy por debajo de la entrada del l\u00e1ser de 1,9 megajulios, pero otro \u2018tiro\u2019 el 8 de agosto lo aument\u00f3 a 1,35 megajulios.<\/p>\n
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Este buen resultado, destacado tambi\u00e9n por Science, todav\u00eda no ha sido analizado por una revista cient\u00edfica y los investigadores tratan de entenderlo e incluso mejorarlo. Varios expertos predicen que lograr\u00e1n generar energ\u00eda mucho antes que el ITER, que tiene en frente a otros proyectos de fusi\u00f3n nuclear (Commonwealth Fusion Systems, Tokamak Energy, General Fusion y TAE Technologies Energy) que tambi\u00e9n han presentado avances en 2021.<\/p>\n
Fecha de publicaci\u00f3n s\u00e1bado\/ 18 \/ diciembre\/ 2021\/<\/p>\n
Agencia Sinc<\/p>\n
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