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Innovación

Tecnología acelera el proceso de reescritura del ADN y mide efectos en células vivas

Agencia AJN.- La capacidad de “leer” el ADN progresó enormemente en las últimas décadas, pero la capacidad de entender y alterar el código genético, es decir, de “reescribir” las instrucciones codificadas en el ADN, se quedó en el pasado.

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Agencia AJN.- Un nuevo estudio del Instituto Weizmann de Israel publicado en el Nature Biotechnology y Nature Genetics, incrementa la comprensión del código genético, proponiendo una manera efectiva para introducir en el genoma de células vivas, varios segmentos de ADN cuidadosamente planificados y probar los efectos de estos cambios.

Actualmente, cambiar la secuencia del ADN es un proceso lento y laborioso. Puede tomar varias semanas modificar sólo una región del ADN a la vez y probar los efectos de cada uno de estos cambios toma más tiempo.

En el nuevo estudio, científicos del Instituto Weizmann desarrollaron una tecnología que posibilita la introducción simultánea de decenas de miles de regiones de ADN a decenas de miles de células vivas, cada región en una célula separada, de una manera planificada y sistemática, y medir los efectos de cada cambio con gran precisión y con tan sólo un experimento.

“Este método rápido avanzará considerablemente nuestra capacidad de comprender el `lenguaje´ del ADN”, destacó el líder del equipo de investigación, el Prof. Eran Segal, de los Departamentos de Ciencias de la Computación y de Matemática Aplicada, y Biología Molecular de la Célula del Instituto Weizmann.

“Ya es posible leer el genoma completo de una persona, pero ¿qué es exactamente lo que está escrito en el genoma? Después de todo, un genoma se parece a una larga cadena de letras cuyo significado es en su mayoría oscuro. Sólo descifrar las letras del ADN es como tratar de entender un idioma extranjero con sólo escucharlo. Nuestro método nos ayudará a identificar las “palabras” del ADN y comprender su significado», agregó.

Entender lo que está escrito en el ADN podría ayudar a interpretar, entre otras cosas, cómo las diferencias genotípicas entre las personas generan diferencias observables entre ellos, desde la manera en que se ven hasta la forma en que nuestras células funcionan. Así, por ejemplo, podría ser posible aclarar cuáles son las diferencias genéticas responsables del desarrollo de diversas enfermedades en ciertos individuos.

La tecnología del Instituto también puede conducir a la mejora de las terapias génicas basadas en la introducción de genes nuevos o secuencias reguladoras mejoradas, y cuyo objetivo es reparar defectos genéticos.

En este estudio, los científicos investigaron un aspecto esencial del lenguaje del ADN. Cómo el control de la expresión génica está codificado en el ADN, es decir, las instrucciones que determinan el nivel de actividad de cada gen en el código genético. Dado que los niveles de actividad genética tienen efectos determinantes sobre la función celular, esta cuestión, considerada como una de las centrales de la biología molecular, fue estudiada durante décadas.

La nueva tecnología permitió a los científicos aislar y probar los efectos de varios parámetros en los niveles de actividad genética. Por ejemplo, cómo el nivel de actividad de un gen se ve afectado por la distancia del gen a su secuencia reguladora. Los investigadores consiguieron dilucidar cómo varios parámetros crean el “lenguaje” regulatorio y demostrar cómo cambios deliberados en la secuencia genética afectan a estos parámetros de manera que la actividad genética se ve afectada de una forma predecible.

El nuevo método consiste en cuatro pasos que combinan tecnologías existentes de una manera innovadora. Los pasos son: creación de 50 mil diferentes secuencias genéticas en chips de ADN; inserción masiva y simultanea de estas secuencias en las células; clasificación de las células con la ayuda de una máquina de clasificación que detecta los niveles de expresión de un gen “reportero”, y secuenciación paralelizada del ADN de alto rendimiento.

En el estudio participaron los alumnos de posgrado del Instituto Weizmann, Eilon Sharon, Tali Raveh-Sadka y Michal Levo, la asistente de investigación, la Dra. Yael Kalma y la investigadora asociada, la Dra. Adina Weinberger, así como el Dr. Zohar Yakhini del Technion – Instituto Tecnológico de Israel y el Laboratorio Agilent, Santa Clara, California.

Innovación

Científicos israelíes desarrollan tratamiento experimental que mejora la supervivencia en casos de hemorragias graves

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Agencia AJN.- Un nuevo tratamiento desarrollado por investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalem en conjunto con el Cuerpo Médico de las Fuerzas de Defensa de Israel (FDI) podría transformar por completo la atención médica de emergencia en situaciones de trauma severo, tanto en el ámbito militar como civil.

La investigación, publicada recientemente en la revista Scientific Reports, demostró que la activación de una proteína específica —conocida como PKC-ε (Proteína Quinasa C épsilon)— después del inicio de una hemorragia masiva puede triplicar las tasas de supervivencia.

El estudio, liderado por los doctores Ariel Furer y Maya Simchoni del Instituto de Investigación en Medicina Militar (proyecto conjunto entre la Universidad Hebrea y el Cuerpo Médico de las FDI), simuló un shock hemorrágico extrayendo el 35% del volumen sanguíneo de modelos animales. Al aplicar el tratamiento apenas cinco minutos después del inicio de la hemorragia, la supervivencia saltó de un 25% a un 73%.

La clave del tratamiento es que ayuda a estabilizar las funciones cardiovasculares: mantiene la presión arterial, el ritmo cardíaco y la capacidad del corazón para bombear sangre. Además, se observó una mejora en la función mitocondrial del tejido cardíaco, es decir, ayuda a que las células generen energía suficiente para resistir el daño y mantener los órganos funcionando.

“Las hemorragias masivas siguen siendo uno de los mayores desafíos en la medicina de emergencia, tanto en el campo de batalla como en accidentes civiles”, explicó Furer. “Este avance abre una nueva puerta para tratamientos que podrían cambiar radicalmente las tasas de supervivencia en situaciones críticas.”

Actualmente, el tratamiento estándar para este tipo de emergencias es la reposición de fluidos, pero este método muchas veces genera complicaciones adicionales y daños en los tejidos. El enfoque israelí con PKC-ε parece no sólo estabilizar al paciente, sino además proteger los órganos contra ese tipo de daño secundario.

A pesar de los resultados alentadores, los investigadores subrayaron que es necesario avanzar hacia ensayos clínicos para confirmar su efectividad en humanos. Sin embargo, el potencial es enorme, sobre todo para el uso por parte de equipos de primeros auxilios y médicos en zonas de combate o en escenarios de catástrofes.

Con este desarrollo, Israel vuelve a posicionarse a la vanguardia de la medicina de emergencia, aportando conocimiento y soluciones que podrían salvar miles de vidas en todo el mundo.

Fuente: Israel21.

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Ciencia

Científicos israelíes: Modelos generales de inteligencia artificial son mejores que los específicos para médicos para diagnosticar casos complejos

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Agencia AJN.- Un equipo de investigadores de la Universidad Ben-Gurión del Néguev ha desarrollado una nueva base de datos para evaluar la capacidad de los modelos de propósito general de inteligencia artificial (IA) para diagnosticar casos médicos complejos, según The Press Service of Israel (TPS-IL).

Sus hallazgos, presentados ante la Asociación para el Avance de la Inteligencia Artificial en Filadelfia, sugieren que modelos como el GPT-4o podrían ser más efectivos que los diseñados específicamente para la medicina.

Tradicionalmente, los modelos de propósito general de IA se han probado en casos médicos más simples, como preguntas de exámenes o enfermedades comunes, pero no en los casos complejos del mundo real que los médicos suelen enfrentar. Para subsanar esa deficiencia, los investigadores crearon una base de datos de 3.562 informes de casos médicos del BMC Journal of Medical Case Reports, que incluye descripciones detalladas de casos médicos inusuales y sus diagnósticos. Los casos se presentaron mediante preguntas abiertas y de opción múltiple, simulando escenarios de diagnóstico reales.

Los resultados fueron sorprendentes: GPT-4o superó a modelos médicos como Meditron-70B y MedLM-Large en el diagnóstico de esos casos complejos. GPT-4o logró una precisión del 87,9% en preguntas de opción múltiple y del 76,4% en preguntas abiertas, superando a los especializados.

“Nos sorprendió ver que los modelos generales, como GPT-4o, tuvieran un mejor rendimiento que los adaptados para la medicina. Mostramos que los modelos de lenguaje de gran tamaño pueden utilizarse para diagnosticar casos médicos complejos”, afirmó Ofir Ben-Shoham, uno de los investigadores.

La base de datos CUPCase que creó el equipo podría convertirse en una herramienta valiosa para probar nuevos modelos de IA en el futuro. Está abierta al público y puede ampliarse con casos adicionales a medida que se desarrollen nuevos modelos.

“El objetivo era crear un sistema que pudiera evaluar la eficacia de los modelos lingüísticos para diagnosticar casos complejos del mundo real, no solo los comunes”, afirmó el estudiante de doctorado Uriel Peretz.

El doctor Nadav Rapoport, otro miembro del equipo de investigación, explicó que diagnosticar casos complejos puede ser un proceso largo e incierto, lo que genera retrasos y mayores costos para los pacientes. La base de datos CUPCase, al proporcionar casos reales detallados, puede ayudar a acelerar ese proceso y mejorar la atención del paciente.

La investigación tiene diversas aplicaciones prácticas en el ámbito sanitario, principalmente al mejorar la velocidad y precisión de los diagnósticos médicos.

Modelos de IA como GPT-4o podrían ayudar a los médicos a diagnosticar casos médicos complejos con mayor rapidez, reduciendo los retrasos en el diagnóstico y mejorando los resultados de los pacientes.

La base de datos CUPCase, que incluye una colección de casos del mundo real, puede servir como una valiosa herramienta de apoyo a la toma de decisiones clínicas, ayudando a los médicos a tomar decisiones más precisas, especialmente en casos difíciles o poco frecuentes.

Además, el modelo de IA podría facilitar la formación de profesionales médicos, ofreciendo un recurso interactivo para el aprendizaje de procesos diagnósticos complejos.

Las herramientas basadas en IA también podrían ampliar el acceso a apoyo diagnóstico de expertos en zonas desatendidas, donde los especialistas pueden ser limitados. En entornos de cuidados críticos, los modelos de IA podrían proporcionar asistencia diagnóstica en tiempo real.

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