23 marzo 2011

Una bacteria espacial podría ayudar a proteger a los humanos




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La NASA estudia cómo las bacterias que pueden infectar a los humanos en el espacio son capaces de ayudar a mejorar la salud de los astronautas y proporcionar nuevos tratamientos en la Tierra, informó hoy la agencia espacial. La investigación se realiza con datos de la bacteria Pseudomonas aeruginosa -la misma que enfermó al astronauta Fred Haise durante la misión del Apolo XIII a la Luna en 1970- y Salmonella, depositadas en la Estación Espacial Internacional (EEI).

Los científicos que estudian las bacterias a bordo del transbordador esperan descubrir los misterios de cómo funcionan los agentes que causan las enfermedades. El objetivo de esta investigación, que comenzó en 2006, es saber si su manipulación en la microgravedad puede llevar a descubrir vacunas y terapias avanzadas para mejorar la lucha contra las infecciones.


El director de la NASA, Charles Bolden, aseguró en un comunicado que la agencia no sólo trabaja para continuar con la labor del hombre en el espacio, sino que está comprometida "con que la ciencia puede marcar una diferencia real en la vida de las personas" en la Tierra. "El liderazgo de la NASA en los vuelos espaciales humanos nos permite llevar a cabo ciencia innovadora y pionera que revela lo desconocido y abre la puerta para revelar los misterios de cómo trabajan los agentes que causan las enfermedades", indicó en un comunicado.

PH.D. Cheryl Nickerson, profesora del Centro de Enfermedades Infecciosas y Vacunología, del Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, posa junto al bioreactor de microgravedad en tierra utilizado para simular las condiciones de crecimiento bacteriano que se encuentran en el espacio.


Los primeros resultados de esta investigación dirigida por Cheryl Nickerson, profesora del Centro de Enfermedades Infecciosas y Vacunología, del Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, aparecen en la última edición de la revista Applied and Ennvironmental Microbiology. "Hemos demostrado que los vuelos espaciales afectan a los mecanismos de regulación de las bacterias que invariablemente causan enfermedades en individuos sanos (Salmonella) y aquellas que causan enfermedades sólo a las personas con sistemas inmunes débiles (Pseudomonas)", señaló.

Al estudiar los patrones de expresión genética global de los patógenos bacterianos como Pseudomonas y Salmonella el equipo de Nickerson ha aprendido más sobre cómo reaccionan a la gravedad reducida. La Pseudomonas aeruginosa pueden coexistir como un microbio benigno en personas sanas, pero plantea una grave amenaza para las personas con el sistema inmunológico bajo. Es la causa principal de muerte para aquellos que sufren de la fibrosis quística y es un riesgo grave para las víctimas de quemaduras.

Salmonella typhimurium (arriba) obtenidas a bordo del transbordador espacial mostraron cambios globales en la expresión génica y la producción de proteínas y siendo mucho más letal que las cepas idénticas cultivadas en la Tierra. La astronauta Heide Stefanyshyn-Piper (abajo), sostiene uno de los doce contenedores de Salmonella a bordo del transbordador espacial Atlantis (2006). Crédito: (Arriba) VEM / Photo Researchers, Inc. (abajo) la NASA.


Las bacterias fueron cultivadas en un recipiente de contención de cerrado triple especialmente diseñado para que estas no representen ningún daño o amenaza para la salud y seguridad de la tripulación del transbordador espacial Atlantis (a la izquierda). biorreactor con base en la Tierra para confirmar los resultados obtenidos en el laboratorio de Biodesign (a la derecha).


Sin embargo, una dosis suficientemente alta de Salmonella typhimurium siempre causará la enfermedad, incluso en individuos sanos. En 2006 enviaron a la EEI a bordo de uno de los transbordadores de la NASA las dos muestras de los agentes patógenos bacterianos, Salmonella typhimurium y Pseudomonas aeruginosa, y un hongo patógeno, Candida albicans.

La tripulación dejó crecer las bacterias en los vasos adecuados durante varios días y posteriormente el equipo de Nickerson evaluó los genes y la expresión de las proteínas, así como la virulenta respuesta de los microbios a los cambios de la gravedad. "Descubrimos que algunos aspectos ambientales que los microbios encuentran durante el vuelo espacial parece imitar las condiciones clave que los patógenos encuentran normalmente en nuestro cuerpo durante el curso natural de una infección, particularmente en el sistema respiratorio, tracto gastrointestinal y sistema urogenital", señaló Nickerson.

Algunos de los miembros del equipo a cargo del proyecto: Cheryl Nickerson, PhD, director del proyecto, Jim Wilson, PhD; Richter Emily, y Quick Laura.


Al parecer el vuelo espacial crea un entorno de baja cizalladura (deformación producida en un sólido por la acción de dos fuerzas opuestas, iguales y paralelas), donde los líquidos ejercen poca fuerza, mientras fluyen sobre la superficie de las células. Esto afecta a los reguladores de los genes moleculares que pueden hacer que los microbios sean más infecciosos, aunque estos mismos reguladores podrían funcionar de manera similar para regular la virulencia microbiana (la capacidad de un microbio de causar enfermedad) durante el curso de la infección en el cuerpo humano.

"Esto significa que, además de salvaguardar los futuros viajeros espaciales, este tipo de investigación puede ayudar a la búsqueda de mejores terapias contra los patógenos en la Tierra", aseguró el director de la división de capacidades avanzadas de la NASA, Benjamin Neumann.

Fuente: NASA


Salmonella typhimurium.


Quantum opina:

La Salmonella fue enviada a bordo del transbordador espacial Atlantis en una especie de animación suspendida, sellado en compartimentos dentro de tubos de ensayo. Uno de los astronautas activa el cultivo de bacterias, empujando un émbolo en una cámara que mezcla la Salmonella con un medio de crecimiento. Después de 24 horas, el émbolo se empuja a otra cámara. La mitad de las bacterias se mezclan luego con otro medio de cultivo para mantenerlos vivos hasta su regreso a la Tierra y la otra mitad se mezcla con un fijador químico que detiene su crecimiento y se mantiene en modo de conserva para ser estudiada después de que el transbordador aterrice.

En Tierra los investigadores realizan el mismo experimento en la misma cepa de Salmonella, que se cultiva en un entorno que simula la temperatura, la humedad y otras condiciones a bordo del transbordador espacial, pero con la gravedad de la Tierra. En comparación con estas bacterias, las cultivadas en el espacio aparecen con cambios importantes en la actividad de 167 genes y en la producción de 73 proteínas. Las bacterias del espacio mataron a más ratones antes de lo que las cultivadas en la Tierra.

Estos cambios pueden deberse a esfuerzos mecánicos que la microgravedad impone a las células bacterianas. En microgravedad, las células en un tubo de ensayo (o en nuestros cuerpos) están en un "estado de la flotabilidad, flotando en suspensión", lo cual cambia el flujo de los fluidos sobre la superficie de las células, y por lo tanto el comportamiento de las mismas.

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