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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Transparencia para la ciencia

Cerebro transparente - Quilo de Ciencia podcast - Cienciaes.com

Una nueva tecnología convierte en transparente a cerebros enteros

Últimamente se está hablando mucho de la necesidad de transparencia en las instituciones, cargos públicos y entidades financieras, pero la necesidad de transparencia no resulta solo interesante en el mundo social, sino también en el mundo de la ciencia, en particular en la biología y en la biomedicina. No me refiero aquí a que los investigadores expliquen con más transparencia sus complejos descubrimientos, sino en convertir en transparentes a órganos y tejidos para poder estudiar mejor su organización y sus anomalías en caso de enfermedad.
La transparencia, en física, es la propiedad que poseen algunos materiales de dejar atravesar la luz sin que esta sea absorbida o dispersada. Solo unos pocos materiales corrientes son transparentes, en particular el vidrio. La gran mayoría son opacos, es decir, no permiten que la luz los atraviese, y la absorben o la dispersan rebotándola en todas direcciones.

Sería muy interesante, a la vez que extraordinario, poder convertir en transparentes a objetos que son opacos. Por ejemplo, si pudiésemos convertir en transparente a la ropa rociándola con alguna sustancia química inofensiva, no hay duda de que el procedimiento se utilizaría a menudo, por lo menos en clubs de alterne y algún programa del corazón.

LUCHA CONTRA LA OPACIDAD

Transformar en transparente un objeto opaco, sin embargo, no resulta tan difícil en el caso de ciertos materiales. Siempre recordaré la primera vez que vi caer una gota de aceite sobre un trozo de papel de periódico, y cómo al extenderse sobre su superficie, el aceite lo convertía en transparente. Con sorpresa, en ese momento descubrí que la transparencia y la opacidad no son propiedades inmutables.

Los científicos llevan mucho tiempo interesados en conseguir extraer información detallada de sistemas biológicos intactos, incluso vivos, interés que ha espoleado numerosas innovaciones, desde la radiografía a la ecografía y la tomografía. Aunque estas técnicas convierten en parcialmente transparentes los tejidos por medios físicos y tecnológicos, no consiguen la transparencia que sería deseable, es decir, la que el aceite consigue con el papel, y, entre otras cosas, es insuficiente para numerosos análisis de la estructura cerebral. En general, esta estructura ha debido ser analizada realizando cortes contiguos finísimos de tejido cerebral, los cuales pueden ser así observados al microscopio. Estas observaciones permiten construir laboriosamente mapas de localización y conexión de sinapsis y neuronas. Es un trabajo, no ya de chinos, sino de españoles en crisis.

Para conseguir la verdadera transparencia de órganos y tejidos sería necesario utilizar métodos químicos que consigan un cambio de propiedades en los tejidos vivos, el cual permita observarlos con luz visible al mismo tiempo que mantienen la integridad de su estructura y organización. Esto parece ser solo un deseo imposible extraído de alguna película de ciencia ficción –recuerdo ahora, cómo no, el hombre invisible–, pero se ha convertido en realidad, según lo que publican en la revista Nature un grupo de investigadores de la universidad de Stanford, en California, USA.

LA CLARIDAD DE CLARITY

Estos investigadores han desarrollado una nueva técnica que han bautizado con el apropiado nombre de CLARITY, y que algunos califican ya como el mayor avance en neuroanatomía en décadas. Tal vez un premio Nobel aguarde en el futuro al director del trabajo, el Dr. Karl Deisseroth.

La técnica convierte al cerebro –por el momento el de un ratón– en transparente mediante el tratamiento con un detergente particular usado en el laboratorio: el llamado SDS. El detergente elimina los lípidos que, al contrario que en el caso del papel, son los responsables de la opacidad del tejido cerebral.

Técnicas similares habían sido probadas sin éxito, ya que los detergentes, además de eliminar los lípidos, eliminan también las proteínas, imposibilitando su estudio en las muestras así tratadas. Para evitar el problema de la eliminación de las proteínas, antes del tratamiento con detergente, los investigadores tratan el cerebro con acrilamida, una sustancia química que se une a las proteínas y a los ácidos nucleicos y forma con ellos una red, un entramado, que las deja a todas unidas entre sí como si de un gigantesco andamio molecular se tratara. El cerebro así tratado se convierte en una especie de gel plastificado que ahora puede tratarse con el detergente sin problemas de que este elimine a las proteínas, además de a los lípidos. El tratamiento con el detergente convierte así al cerebro en transparente.

Con el empleo de esta nueva técnica y de diversas técnicas de imagen, los investigadores son capaces de analizar la localización de las conexiones neuronales a lo largo del cerebro completo, y determinar también dónde se encuentran las sinapsis, los complejos de proteínas que las hacen funcionar y las mantienen, así como algunos neurotransmisores.

Los investigadores ya están trabajando para conseguir convertir en transparente un cerebro humano completo. De conseguirlo, se abren numerosas oportunidades de investigación para comprender a nivel muy fino los cambios en la estructura cerebral propios de enfermedades neurodegenerativas de la importancia del Parkinson o el Alzheimer. Esta comprensión es fundamental para conseguir revertirlos un día.

La ciencia, una vez más, toma la delantera y convierte en posible lo que aparentemente no lo era. Es de esperar que esta nueva realidad, si la actividad investigadora es adecuadamente sostenida y financiada, nos deparará nuevas y agradables sorpresas en un futuro no muy lejano.

OBRAS DE JORGE LABORDA

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos


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