CONECTÓMICA A LA VANGUARDIA: RETOS Y OPORTUNIDADES EN LA CARTOGRAFÍA DE ALTA RESOLUCIÓN

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CIENCIA,TECNOLOGÍA

Los investigadores en el campo de la conectómica tratan de analizar la compleja red sináptica formado por los miles de millones de neuronas interconectadas. Por rebanar finamente tejido neural y la formación de imágenes cada sección con un microscopio electrónico de barrido a alta resolución, finos detalles estructurales pueden ser visualizados. Delineación cuidadosa de cada neurona en el volumen 3-D permite la cartografía de alta resolución de todas las conexiones realizadas por cada célula, proporcionando un esquema de conexiones detallado del cerebro: el conectoma.

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El tamaño y la complejidad de este desafío científico es desalentadora. Decenas de miles de secciones o más necesidad de recogida y cientos de miles de imágenes grabadas, lo que resulta en muchos terabytes de datos que requieren un procesamiento rápido, haciendo conectómica un verdadero “juego de velocidad”. Automatizadas robots de preparación de muestras y los microscopios electrónicos de alto rendimiento se han convertido en disponible, con lo que la promesa de una mayor (1 mm³), de alta resolución conectoma a su alcance. Sin embargo, la extracción de información del circuito neuronal de estos grandes conjuntos de datos es todavía una tarea desalentadora. Este seminario expondrá los retos de conectómica, explicar los últimos avances metodológicos que están trayendo de imágenes y análisis de datos más cerca del rendimiento deseado, y proporciona una visión de cómo esta investigación puede proporcionar una comprensión más profunda de la función cerebral y la disfunción.

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Durante el seminario, los ponentes:

  • Proporcionar una visión general de conectómica de alta resolución y los métodos que actualmente se utilizan para crear reconstrucciones densas del cerebro
  • Discuta los nuevos avances en el campo que están permitiendo a los investigadores a dar el siguiente salto cuántico
  • Presentar su propia investigación y proporcionar algunas ideas sobre cómo conectómica podrían evolucionar en el futuro
  • Discutir las limitaciones de lo que se puede aprender con estos nuevos enfoques
  • Responder a sus preguntas en vivo durante el seminario web!

Fuente:

http://webinar.sciencemag.org

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LA SUPERCOMPUTACIÓN HARÁ MÁS ASEQUIBLE EL TRATAMIENTO DEL CÁNCER

GENÉTICA

– Un método computacional diseñado en Barcelona permite analizar los cambios genéticos en pacientes de cáncer en pocas horas,un paso hacia el tratamiento personalizado

Daniel Mediavilla  26 oct 2014

David Torrents y Santi González, dos de los creadores de SMUFIN / BSC

Hace algunos años, no era raro escuchar que algunas celebridades con cáncer viajaban hasta Houston (EE UU) para ponerse en manos de los mejores especialistas en la enfermedad. Aquellos médicos serían capaces de ofrecer el diagnóstico más preciso y recomendar el tratamiento más adecuado. El prestigio de la sanidad española ha hecho menos populares aquellos viajes, pero las diferencias entre los profesionales de unos centros y otros dentro de España hace que las variaciones en supervivencia entre hospitales del mismo país aún sean importantes.

Ahora, un nuevo avance que acaba de presentar un equipo liderado por el Centro de Supercomputación de Barcelona puede ayudar a diseñar tratamientos más personalizados contra el cáncer y hacerlo de una manera más automatizada, de tal manera que aún sin contar con los mejores especialistas se pueda aspirar a obtener los mejores resultados.

La base de este sistema sería SMUFIN, un método computacional capaz de detectar alteraciones genéticas relacionadas con la aparición de tumores que por ahora se podrá aplicar al campo de la investigación. Este método,que hoy se publica en la revista Nature Biotechnology, permite comparar el genoma de células sanas de un paciente con el de sus células cancerosas. Con esa información, es posible identificar las mutaciones de un tumor concreto a las que se puede culpar de la aparición de la enfermedad.

El tratamiento para un cáncer como el de mama no es único

Esto permitiría aplicar un tratamiento diseñado más o menos a medida para un tipo de cáncer de una persona, porque la variabilidad y capacidad de adaptación de las células cancerígenas hace que no solo se requieran tratamientos distintos para tratar tumores diferentes como el de pulmón o el de páncreas sino que los cánceres que afectan a un mismo órgano pueden reaccionar de manera diferente a un mismo tratamiento.

“Entre todas las personas que tengan un tumor de mama, cada una de ellas tendrá un origen diferente y es clave conocer este origen para desarrollar terapias específicas para cada persona”, explica David Torrents, profesor de investigación ICREA en el BSC y autor principal del trabajo. Este tipo de tecnología es un paso hacia la medicina personalizada, que mejoraría los resultados de tratamientos actuales como la quimioterapia, que dañan al cáncer, pero también a las células sanas.

Con este nuevo enfoque, a un paciente diagnosticado de cáncer se le extraerían células sanas y células del tumor, se secuenciaría el genoma de los dos tipos de células y se compararía para identificar qué tumores han provocado el cáncer. Según la mutación afecte a un gen o a otro, esa información se emplearía para elegir el fármaco más eficaz para actuar contra esa diana concreta. “Ahora también es tarea de las farmacéuticas encontrar estos fármacos más específicos para poder aplicar a cada tipo de diana”, apunta Torrents.

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De una semana a cinco horas

Hasta ahora, este tipo de análisis eran posibles, pero estudiar un solo tumor podía tomar hasta una semana. “Nosotros lo estamos haciendo ahora entre cinco y diez horas”, afirma Torrents. Además, con SMUFIN se pueden detectar cambios en el genoma que para sistemas de análisis anteriores permanecían ocultos.

Los métodos anteriores eran más costosos y requerían mucho personal, en particular informático. “Para dar el salto a la clínica era necesario ganar en rapidez, sencillez y flexibilidad”, señala Torrents. SMUFIN, según sus autores, facilitará aplicar la tecnología de secuenciación y comparación de genomas a centros que no cuenten con expertos en informática ni grandes recursos computacionales.

Por último, la información sobre las mutaciones de una célula tumoral se podrá cruzar con una base de datos que indique qué fármacos son más eficaces para mitigar los cambios que producen esas mutaciones y acaban desembocando en un cáncer. Esta etapa, que va más allá del artículo publicado hoy, además de mejorar la medicina personalizada, pondría a disposición de mucha más gente y a un precio mucho más bajo diagnósticos precisos para cada dolencia particular.

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Fuente:

http://elpais.com

¿CÓMO NOS DOMESTICAMOS A NOSOTROS MISMOS?- Y SE CONVIRTIÓ EN MODERNO

En profundidad  Evolución humana

ANN GIBBONS

Arcos superciliares grandes y dientes sugieren que el antiguo Homo heidelbergensis ( arriba ) puede haber tenido más testosterona que modernos Homo sapiens ( izquierda ).

FOTOS: EL MUSEO DE HISTORIA NATURAL / Alamy (2)

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Llame a un hombre “manso” o “domesticado” y que no es probable que se tome como un cumplido. Pero todos nosotros, hombres y mujeres, pueden tener que acostumbrarse a él: Algunos científicos creen que la “auto-domesticación” fue clave para la evolución de nuestra especie. En una reunión aquí a principios de este mes, argumentaron que con nuestras mandíbulas reducidas, caras planas, y la agresión masculina menor, los seres humanos son tan mansos como muchos de los animales con los que convivimos. Como los perros, vacas y caballos, nos muestran muchos de los rasgos físicos que surgen durante la domesticación de animales. Los cambios que se acompañan en el comportamiento, especialmente entre los hombres, los seres humanos podrían haber ayudado a evolucionar el lenguaje más complejo, viven unos sobre otros en las ciudades, y trabajar juntos para crear culturas sofisticadas.

Nadie precisó para domesticar a los seres humanos, por supuesto.Pero al-primer simposio sobre uno mismo-domesticación de los seres humanos (verhttp://carta.anthropogeny.org/symposia/past_list ), que se celebró aquí en el Instituto Salk para Estudios Biológicos, los investigadores describen un conjunto de cambios de comportamiento y anatómicas vinculadas visto en los animales que los humanos han domesticado, así como en las criaturas que han domesticado a sí mismos. En el curso de la evolución, algunos animales han superado el miedo y el estrés que sienten cuando se enfrentan a los seres humanos o miembros desconocidos de su propia especie y se vuelven menos agresivos. Los bonobos, por ejemplo, son mucho menos agresivo entre sí que son sus parientes chimpancés, los investigadores observaron.Otras especies pueden haber domado a vivir junto a los humanos, tales como sellos y gatos antiguos.

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Los investigadores en el simposio propusieron que algo similar sucedió como ancestros humanos comenzaron a vivir en más de cerca, confiando más en los demás y en las redes sociales más amplias para sobrevivir. Al favorecer a las personas más tolerantes, menos antagónicos, la selección natural reformó tanto nuestro comportamiento y nuestra apariencia. “La hipótesis de que los seres humanos pueden haber domesticado a sí mismos … tiene el potencial para resolver muchos de los problemas de larga data de la evolución humana”, dice el lingüista Robert Kluender de la Universidad de California, San Diego.

El punto de vista de los seres humanos como fechas domesticados de 1871, cuando Charles Darwin escribió que “[m] un en muchos aspectos se puede comparar con aquellos animales que durante mucho tiempo han sido domesticados.” Darwin también fue el primero en descubrir que la cría selectiva de mansedumbre producido efectos secundarios similares en diferentes animales, incluyendo los cerebros más pequeños.

Desde la época de Darwin, otros han confirmado y ampliado sus observaciones, la identificación de los elementos de un “síndrome de domesticación.” En un estudio de renombre comenzó en la década de 1950, investigadores rusos encontraron que los zorros plateados criados en cautividad para la docilidad también mostraron una serie de otras características , tales como manchas blancas de la piel en sus cabezas, colas rizadas, “feminizada” se enfrenta con hocicos más cortos y orejas, y calaveras en los hombres que no eran mucho más grandes que en las hembras. “Sólo por la elección de los zorros que eran menos desagradable, consiguieron una serie de otros cambios”, dice el biólogo cognitiva Tecumseh Fitch, de la Universidad de Viena.

En un estudio en Current Anthropology en agosto, paleoantropólogo Robert Franciscus de la Universidad de Iowa en Iowa City y sus colegas identificaron algunos de los mismos cambios en la evolución humana reciente. El equipo analizó la proyección del arco superciliar, forma de la cara, y el volumen craneal de 13 primeros Homo sapiens que vivieron antes de hace 80.000 años; 41 humanos modernos que vivieron hace 38.000 a 10.000 años;y cráneos de una muestra global de 1.367 seres humanos recientes. Ellos encontraron que los arcos superciliares se encogieron y caras acortados durante los últimos 80.000 años, como nuestros antepasados ​​comenzaron a mostrar un comportamiento simbólico y se extendió por todo el mundo. Volumen craneal también disminuyó, sobre todo después de la invención de la agricultura hace unos 10.000 años.

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Todos estos cambios tienden a hacer caras masculinas se parecen más a los femeninos, Franciscus señaló en la reunión, y están vinculados a disminuir los niveles de testosterona. Él y sus colegas propuso que la selección de mayores niveles de tolerancia social llevó a los niveles más bajos de testosterona y hormonas de estrés, sobre todo en los hombres, y por lo tanto la feminización facial. Los estudios de ADN de perro han demostrado que los genes que regulan la agresión afectan el desarrollo de la forma de la cara, se informó en la reunión.

Otros oradores propuesto que todos estos rasgos, a partir de los niveles de hormonas a las características craneofaciales, tienen una raíz común en el desarrollo embrionario temprano. Fitch y coautores Richard Wrangham, de la Universidad de Harvard y Adam Wilkins, de la Universidad Humboldt de Berlín, quien propuso su teoría en julio en Genética , señalan que estos rasgos son controlados por las llamadas células de la cresta neural, que en los vertebrados embriones forman neural tubo a lo largo de la columna vertebral. Como avanza el desarrollo, las células de la cresta neural se separan, la migración de pies a cabeza para formar tejidos implicados en la pigmentación, músculos, dientes, hueso, cartílago y las glándulas suprarrenales, que producen las hormonas del estrés, así como la testosterona.

El equipo propuesto que este proceso se extrae en los animales domesticados, porque la domesticación selecciona para los animales que se desarrollan más lentamente. Animales-2- muy pequeños a los cachorros de 3 meses de edad, por ejemplo-son naturalmente menos miedo y producen menos hormonas del estrés. Durante ese tiempo, los cachorros expuestos a los humanos amistosos pueden aprender a cooperar con la gente. La prolongación de ese período de desarrollo favorece este tipo de aprendizaje, que es crucial para la domesticación.Otros estudios en la reunión confirmaron que la domesticación se alarga el desarrollo, con importantes consecuencias para el comportamiento. Por ejemplo, los jóvenes pinzones bengalíes domesticados tienen una ventana de tiempo de aprendizaje del canto y así pueden aprender canciones más complicados que sus progenitores silvestres, informó biopsicólogo Kazuo Okanoya de la Universidad de Tokio.

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Pero el desarrollo más lento también significa que un menor número de células de la cresta neural lleguen a sus destinos, Fitch y sus colegas argumentan. Esto afecta a todo, desde las glándulas suprarrenales a la coloración de la piel en la cara o en la cola y el alargamiento del hocico, creando el síndrome de domesticación, dijo Fitch.También explicaría por qué tantos animales domesticados exposición “neotenia”: Conservan rasgos juveniles como adultos. Los perros adultos parecen cachorros de lobo, y los seres humanos se parecen más a los bebés de chimpancé que los adultos de chimpancés, los investigadores señalaron en la reunión.

En su charla, Wrangham argumentó que la selección natural sólo desencadenó un proceso de retraso en el desarrollo, tales y reduce la agresividad en los seres humanos. Los etnólogos han observado que los cazadores-recolectores matan a los hombres que roban esposas o matan a otros. Como los lazos sociales se volvieron más importantes para la supervivencia, Wrangham piensa, los ancestros humanos pudieron haber causado el mismo tipo de la pena capital, eliminar a los hombres que actuaron con una intensa y polémica agresión. Esto no significa que los seres humanos no son “una especie cobardes,” capaces de guerra y la tortura, señaló, sólo que los machos de selección favoreció que podrían trabajar juntos, ya sea con fines pacíficos o para llevar a cabo “bajo la excitación” o coalición agresiva actúa como la guerra.

Otros eran intensamente interesado en esta idea, pero instaron a más pruebas. Fitch fue de los primeros en señalar los problemas con la teoría de su propio equipo: Los seres humanos y los bonobos no parecen tener todos los rasgos de la domesticación del síndrome-no los oídos flojos o parches faciales blancas para nosotros. Un mecanismo distinto de retraso en el desarrollo de la cresta neural, por tanto, puede explicar algunas de las características de la domesticación de los seres humanos y los bonobos. “Es muy atrevido a hablar sobre el síndrome de auto-domesticación”, dice Fitch. “El trabajo duro es encontrar la manera de probarlo.”

  • * en San Diego, California

Fuente:

http://www.sciencemag.org