Baterías recargables de alta potencia

Una compañía suiza firma haber desarrollado baterías recargables de zinc-aire capaces de almacenar tres veces la energía de las baterías de ion litio, por volumen, costando solo la mitad. ReVolt, de Staefa, Suiza, planea vender pequeñas baterías "pilas botón" para audífonos a partir del próximo año e incorporar su tecnología en baterías de mayor tamaño, presentando baterías para teléfonos móviles y bicicletas eléctricas en los próximos años. La compañía está empezando a desarrollar también baterías de gran formato para vehículos eléctricos.

El diseño de la batería está basado en la tecnología desarrollada en SINTEF, un instituto de investigación en Trondheim, Noruega. La salida al mercado de ReVolt ha sido financiada y de momento la compañía ha recaudado 24 millones de euros en inversiones. James McDougal, CEO d ella compañía afirma que la tecnología supera el principal problema de las baterías recargables de zinc-aire que, por lo general, dejan de funcionar después de relativamente pocas recargas. Si se puede escalar la tecnología, las baterías de zinc-aire podrían hacer que los vehículos eléctricos fuesen más prácticos, al reducir su coste e incrementar su autonomía.

A diferencia de las baterías convencionales, que contienen todos los reactantes necesarios para general electricidad, las baterías de zinc-aire dependen del oxígeno de la atmósfera para generar una corriente. A finales de la década de los 80, estaba considerada una de las tecnologías de baterías más prometedoras debido a su elevada capacidad de almacenamiento teórica, señala Gary Henriksen, director del departamento de almacenamiento de energía electroquímica del Argonne National Laboratory de Illinois. La química de la batería también es relativamente segura, porque no requiere materiales volátiles, por lo que las baterías de zinc-aire no son propensas a inflamarse como las de ion-litio.

Debido a estas ventajas, hace tiempo que hay en el mercado baterías de zinc-aire no recargables. Pero convertirlas en recargables ha sido todo un reto. En el interior d ella batería, un electrodo de aire poroso absorbe el oxígeno y, con la ayuda de un catalizador en la interfaz entre el aire y un electrolito basado en agua, lo reduce para formar iones hidroxilo. Estos viajan a través de un electrolito hasta el electrodo de zinc, en donde se oxida el zinc; una reacción que libera electrones para generar una corriente. Para la recarga se invierte el proceso: el óxido de zinc se vuelve a convertir en zinc y se libera el oxígeno en el electrodo de aire. Pero tras varios ciclos de carga y descarga, el electrodo de aire se puede desactivar, ralentizando o deteniendo las reacciones del oxígeno.

La batería también puede fallar si se seca o el zinc se acumula de forma desigual, formando estructuras ramificadas que crean un circuito corto entre los electrodos.

ReVolt afirma haber desarrollado unos métodos de control para la forma del electrodo de zinc (utilizando ciertos agentes de unión) y para gestionar la humedad dentro de la pila. También ha probado un nuevo electrodo de aire que tiene una combinación de catalizadores cuidadosamente dispersos para mejorar la reducción de oxígeno del aire durante la descarga y potenciar la producción de oxígeno durante la carga. Los prototipos han funcionado bien para más de cien ciclos y se espera que los primeros productos de la compañía sirvan para doscientos ciclos. McDougal espera aumentar esto hasta una cantidad de entre 300 y 500 ciclos, lo que haría que sirviesen para teléfonos móviles y bicicletas eléctricas.

Fuente: Technology Review

Cargador de Teléfono Universal

La International Telecommunication Union (ITU), un organismo de Naciones Unidas, ha aprobado un nuevo cargador para teléfonos móviles que funcionará en cualquier teléfono.

Según el GSMA cada año se generan unas 51.000 toneladas de cargadores superfluos.
Actualmente la mayoría de los cargadores son específicos para una marca o producto concretos, por lo que la gente suele cambiar de cargador cuando cambian de teléfono. Sin embargo, los nuevos cargadores de bajo consumo duran mucho más.

El GSMA estima también que las emisiones de gases de efecto invernadero se reducirán unos 13,6 millones de toneladas anuales.

"Este es un paso importante de cada a reducir el impacto medioambiental del proceso de carga de los móviles", señaló Malcolm Johnson, director de la Oficina de Estandarización de la Telecomunicaciones de la ITU.

"Los cargadores universales son una solución de sentido común que espero ver en otras áreas", añadió.

El cargador tiene un micropuerto USB en el extremo de conexión, utilizando una tecnología similar a la de las cámaras digitales.

No es obligatorio para los fabricantes adoptar el nuevo sistema de cargadores pero la ITU afirma que algunos ya han acordado hacerlo.

"Planeamos lanzar el cargador universal a nivel internacional durante la primera mitad de 2010", señaló para la BBC Aldo Liguori, portavoz de Sony Ericsson. "Lo incorporaremos en los nuevos productos a medida que vayan saliendo".

Fuente: BBC Technology

Control de movimientos mediante estimulación eléctrica

Un novedoso sistema diseñado para traducir las señales del cerebro en movimientos musculares complejos en tiempo real ha sido presentado en el congreso de la Sociedad de Neurociencia en Chicago. El sistema podría permitir que las personas con daños en la espina dorsal controlen sus propios miembros. Según Krishna Shenoy, neurocientífica de la Universidad de Stanford es un gran avance y supone la primera demostración de un sistema de estimulación eléctrica controlada corticalmente realizando una tarea que finalmente será de utilidad para un paciente humano.

Aunque los daños en la espina dorsal evitan que las señales eléctricas del cerebro lleguen a los músculos, las personas con parálisis por estos daños a menudo tienen intactos los nervios y músculos de sus miembros. Una técnica llamada estimulación eléctrica funcional (FES), en la que unos electrodos implantados aplican una corriente eléctrica para provocar contracciones musculares, ofrece un modo de volver a establecer esta conexión.

Los dispositivos capaces de restaurar la función manual y el control de la vejiga a algunos pacientes con parálisis ya han sido aprobados por la FDA (Food and Drug Administration) en EEUU. Los pacientes utilizan movimientos musculares residuales para controlar conscientemente estos sistemas; un sistema que funciona bien para algunas aplicaciones pero limita la complejidad del movimiento que se puede realizar. Por ejemplo, un dispositivo FES permite a las personas encoger un hombro para activar un movimiento más atrevido con la mano, pero no tienen el suficiente control como para asir objetos.

Ahora, combinando la tecnología FES con implantes cerebrales, los científicos están intentando crear un sistema más intuitivo para controlar los miembros paralizados, de forma que el pensamiento de mover un brazo o asir algo con la mano se traduzca automáticamente en el patrón de actividad eléctrica necesario para realizar ese movimiento. "Es mucho más natural, y si podemos descifrar la actividad en los músculos suficientes, podríamos mover múltiples articulaciones simultáneamente", señala Robert Kirsch, neurocientífico de la Universidad de Case Western Reserve, en Cleveland, Ohio. Un movimiento normal del brazo y la mano implica un movimiento fluido de múltiples articulaciones,.

Christian Ethier, investigador en el laboratorio del neurocientífico Lee Miller, en la Universidad de Northwestern, en Chicago, ha demostrado los primeros pasos hacia esta clase de sistema en monos. Los investigadores dieron a cada mono un anestésico local para bloquear temporalmente la función de los nervios de los flexores en sus brazos. Los animales tenían cables implantados en sus brazos para administrar estímulos eléctricos a los músculos, como harían los nervios, y una fila de electrodos implantada en el cerebro para registrar la actividad eléctrica de la corteza motora.

Primero se entrenó a los monos para asir una bola y ponerla en un agujero a cambio de un premio. Utilizando la actividad cerebral grabada durante esta tarea, los científicos desarrollaron algoritmos especializados de descifrado que traducirían la actividad cerebral relacionada con el movimiento de los diferentes músculos en un estímulo eléctrico para cada uno de los cinco músculos flexores del brazo en tiempo real, permitiendo al mono realizar la tarea. "Podemos predecir qué está intentando hacer el mono con sus músculos y estimular los músculos en función de eso, dando al mono control voluntario a través del ordenador en lugar de sus nervios", señala Miller.

Por lo general, con el brazo paralizado, los animales tuvieron dificultades para completar la tarea, consiguiendo meter la bola en su destino únicamente el 10% d ellas veces, en comparación con el 100% que mostraron antes del bloqueo de los nervios. La activación del sistema FES aumentó la tasa de éxito en los animales paralizados hasta un 77%. Los investigadores mostraron también que podían lograr que el mono moviera la muñeca en distintas direcciones; ahora quieren ver si pueden repetir los resultados con los músculos que controlan el alcance.

Las pruebas con humanos podrían no estar lejos. Los implantes corticales ya se han probado en pacientes humanos. Kirsch y Miller todavía no han establecido un cronograma específico para combinar ambos sistemas –los implantes corticales y los FES– en humanos, pero según Miller, sería técnicamente viable en un año. No obstante, quieren esperar hasta que los científicos hayan desarrollado una versión inalámbrica totalmente implantable del implante cortical, actualmente en desarrollo en la Universidad de Brown. Los implantes actuales tienen cables que sobresalen, lo que aumenta el riesgo de infección y limita la movilidad de los pacientes.

Las investigaciones previas han mostrado que los pacientes con estos implantes pueden controlar un cursor de ordenador y hacer algunos movimientos con un brazo robótico. Aunque esta investigación es especialmente interesante para las personas con miembros amputados, la nueva investigación se puede aplicar también a pacientes con daños en la espina dorsal.

Fuente: Technology Review

Enzima para desarrollar biocombustible

Scientists Identify Enzyme That Could Help Grow Biofuel Crops In Harsh Environments
Según un artículo de ScienceDaily, científicos del Laboratorio Nacional Brookhaven del Ministerio de Energía estadounidense (DOE, por sus siglas en inglés) han identificado una novedosa enzima responsable de la formación de suberina, sustancia cerosa de las paredes celulares presente en la corteza de algunos árboles, como el corcho. Aunque también es eficaz a la hora de mantener el vino en el interior de la botella, la función principal de la suberina en las plantas es controlar el transporte de agua y nutrientes y mantener los patógenos en el exterior. El ajuste de la permeabilidad de los tejidos vegetales mediante la manipulación genética de la expresión de esta enzima podría dar lugar a una producción agrícola más fácil de las cosechas utilizadas para los biocombustibles.

La investigación, dirigida por los biólogos de Brookhaven Chang-Jun Liu y Jin-Ying Gou, se publicará en línea en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences la semana del 19 de octubre de 2009.

Las plantas utilizan diferentes polímeros en la construcción de las paredes celulares, cada uno de ellos con propiedades únicas esenciales para el desarrollo y la supervivencia. La suberina, el polímero analizado en este estudio, se encuentra principalmente en las paredes celulares de los sistemas de raíces y semillas. Su función es moderar las sustancias que pasan al interior del organismo, actuando como barrera para sustancias dañinas y microorganismos al mismo tiempo que facilita la ingesta y almacenamiento de agua y otros nutrientes.

Según Liu, el equipo trató de entender la síntesis del componente fenólico ligado a las paredes de diferentes biopolímeros, entre ellos el polímero suberina, identificando las enzimas responsables de su construcción. Esta información se podría utilizar posteriormente para modificar las plantas con fines agrícolas, incluida una producción mejorada de biomasa. "Saber qué hace cada enzima puede permitir modificar las propiedades de los polímeros a medida con fines específicos a través de ña alimentación d ellas plantas o bien de ingeniería genética", explicó Liu.
En su experimento, Liu y sus colegas analizaron una cepa de Arabidopsis (una planta experimental común) que había sido genéticamente modificada para interrumpir la expresión de un gen que codifica una enzima conocida ahora como hidroxiacido hidroxicinamoiltransferasa (HHT). Los anáilisis químicos mostraron que dejar fuera de combate al gen de la HHT daba lugar a una deficiencia de los fenoles de la suberina, indicando que la HHT es la enzima responsable de la biosíntesis del polímero. Liu y sus colegas aislaron, a continuación, el gen y lo expresaron en bacterias para caracterizar aún más su función.

El equipo demostró también que las plantas deficientes en HHT eran mucho más permeables a la sal en disolución que sus equivalentes salvajes. Este descubrimiento, junto con la presencia ubícua de la suberina en los tejidos de la raíz d ella planta que controlan la absorción de agua y sal, sugiere que la suberina desempeña un papel importante en la adaptación de las plantas a su hábitat terrestre.
Aprovechar el mecanismo responsable de la producción de suberina podría, por tanto, permitir a los científicos crear variedades de cosechas a medida que prosperen en entornos específicos —incluso difíciles y extremadamente secos, como los desiertos—, un hito importante en el camino hacia una producción de biocombustibles económicamente eficiente.

Fuente: Science Daily

Diagnóstica rápida de enfermedades mentales

Según un artículo publicado en ScienceDaily, una técnica de diagnóstico innovadora inventada por un investigador de la Universidad de Monash podría acelerar considerablemente la detección de enfermedades mentales y neurológicas.

El ingeniero biomédico de Monash Brian Lithgow ha desarrollado la electrovestibulografía, algo similar a un 'ECG de la mente'. Los patrones de actividad eléctrica en el sistema vestibular del cerebro (el del equilibrio) se miden frente a distintos patrones de respuesta que se observan en la depresión, la esquizofrenia y otros trastornos del sistema nervioso central (SNC).

El sistema vestibular está estrechamente relacionado con las regiones primitivas del cerebro que relacionan las emociones y el comportamiento, por lo que Lithgow vio el potencial de diagnóstico de medir y comparar diferentes patrones de actividad electrovestibular.

Trabajando con investigadores psiquiatras del Alfred Psychiatry Research Centre de la Universidad de Monash (MAPrc) en Melbourne, Australia, probó con voluntarios y observó distintos patrones de respuesta o "biomarcadores", que distinguían diferentes enfermedades del SNC entre sí y de la actividad electrovestibular normal.

Monash se ha asociado con la empresa Neural Diagnostics para desarrollar y patentar la electrovestibulografría o EVestG™. Se espera que este proceso de detección simple, rápido y barato para enfermedades del SNC acabe siendo una práctica estándar en los hospitales de todo el mundo.

"El paciente se sienta en una silla diseñada especialmente para ello y que dispara señales eléctricas en su sistema de equilibrio. Un electrodo con gel colocado en el canal auditivo del individuo silencia el ruido interferente de modo que es posible captar y grabar estas significativas respuestas eléctricas", señaló el investigador de Monash. "A continuación, las respuesta se comparan con los distintos biomarcadores indicativos de trastornos concretos del SNC, lo que permite realizar un diagnóstico en menos de una hora".

Según el CEO de Neural Diagnostics, el Dr. Roger Edwards, las implicaciones de la nueva técnica son enormes: "Podría ser uno de los inventos más significativos que salgan nunca de Monash. Los trastornos del SNC cuestan más de 2 billones de dólares a nivel mundial y afectan a una persona de cada cuatro en algún momento de su vida. Actualmente, el diagnóstico de estas enfermedades se hace casi exclusivamente por medidas cualitativas, a través de preguntas y entrevistas, y se pueden tardar años en diagnosticarlas correctamente", señaló el Dr. Edwards.

La técnica ya está ganando interés a nivel internacional y, si las próximas pruebas se ajustan a lo previsto, se podría incorporar a los hospitales australianos y de otros países en unos cuantos años.

Fuente: Science Daily

Premios de Tecnología 2009

El teléfono HTC Hero con sistema operativo Android ha sido galardonado como mejor teléfono del año y dispositivo del año en la ceremonia anual de premios de la revista T3. Este premio es una señal de que el sistema operativo Android de Google para teléfonos móviles está empezando a ganarse el favor de los entusiastas de la tecnología.

Según el editor de T3, Michael Brook: El iPhone de Apple ganó los premios de mejor dispositivo de viaje del año y de dispositivo sin el que no se puede vivir.

El servicio de streaming de música Spotify fue nombrado innovación del año. El sitio establecido en el Reino Unido y fundado en Suecia se puso en marcha en octubre del 2008. Su servicio, financiado con publicidad, permite a los usuarios escuchar música de una biblioteca de unos seis millones de canciones.

Spotify ofrece también una cuenta premium, sin publicidad, por 9,99 libras al mes. Un año después de su lanzamiento, cuenta con 2,5 millones de usuarios en el Reino Unido. Sin embargo, su fundador advirtió, recientemente, que podría llevarles algún tiempo encontrar un modelo de negocio para el streaming de música eficaz a largo plazo. Se espera que otras compañías, incluida Sky, pongan en marcha servicios similares a lo largo del próximo año.

El actor Stephen Fry, conocido por su defensa de servicios en línea como Twitter, fue coronado como personalidad del año. También ha sido muy directo en algunos temas como la compartición ilegal de archivos, al reconocer recientemente haber descargado programas de TV de forma ilegal. En el mismo discurso criticó a las grandes discográficas por iniciar acciones legales contra los usuarios que comparten archivos. Más de 800.000 personas siguen su hilo de Twitter y se ha reconocido su ayuda a la hora de impulsar la popularidad de esta red social.

La relación de premios es la siguiente:

• Dispositivo extremadamente maravilloso: Apple MacBook Pro
• Dispositivo del año para el hogar: Humax Foxsat-HDR
• Dispositivo de trabajo del año: Apple MacBook Pro
• Vendedor del año: Amazon
• Nuevo servicio multimedia del año: BBC iPlayer HD
• Personalidad del año: Stephen Fry
• Contribución destacada a la tecnología: Jon Rubinstein
• Juego del año: Call of Duty: World At War
• Dispositivo de viaje del año: Apple iPhone 3GS
• Dispositivo sin el que no se puede vivir: Apple iPhone
• Cámara del año: Canon EOS 50D
• Ordenador del año: Lenovo IdeaPad S10E
• Marca del año: Google
• Dispositivo ecológico del año: Sony Bravia
• Lanzamiento del año: Google Android
• Producto musical del año: Sony X-Series Walkman
• Teléfono del año: HTC Hero
• Innovación del año: Spotify
• TV del año: Samsung UE40B7000 WW
• Dispositivo del año: HTC Hero
  

Fuente: BBC Technology

Electricidad Magnética

Unos investigadores británicos han descubierto un equivalente magnético a la electricidad: cargas magnéticas individuales que se pueden comportar e interactuar como las eléctricas. El trabajo es el primero en utilizar los monopoles magnéticos que existen en unos cristales especiales conocidos como hielo de espín.

En un artículo publicado en la revista Nature, un equipo d einvestigadores mostró que los monopoles se unen para formar una "corriente magnética" como la electricidad. El fenómeno, apodado "magnetricidad", se podría utilizar para los dispositivos de almacenamiento magnético o la informática.

La existencia de los monopoles magnéticos se predijo, por primera vez, hace alrededor de un siglo, como analogía perfecta de las cargas eléctricas. Aunque hay protones y electrones con cargas eléctricas netas positivas y negativas, no existen partículas que porten cargas magnéticas. En cambio, todo imán tiene un polo "norte" y otro "sur".

En septiembre de este año, dos grupos de investigación informaron de forma independiente sobre la existencia de los monopoles, "partículas" que portan una carga magnética global, pero que únicamente existen en los cristales de hielo de espín.

Estos cristales están hechos de pirámides de átomos cargados, o iones, dispuestos de tal forma que enfriados a temperaturas excepcionalmente bajas, los materiales muestran diminutos paquetes discretos de carga magnética.

Ahora, uno de esos equipos ha continuado su investigación para mostrar que estas "cuasi partículas" de carga magnética se pueden mover conjuntamente para formar una corriente magnética de modo muy similar a como se forma una corriente eléctrica a partir del movimiento de los electrones.

Para ello, utilizaron unas partículas subatómicas llamadas muones, creadas en la fuente de muones y neutrones ISIS del Science and Technology Facilities Council (STFC), cerca de Oxford.
Tras su producción, los muones se descomponen en otras partículas subatómicas en millonésimas de segundo, pero las partículas resultantes "recuerdan" la dirección de los muones.

El equipo, dirigido por Stephen Bramwell, del London Centre for Nanotechnology, implantó estos muones en hielo de espín para demostrar cómo los monopoles magnéticos se desplazaban.
Los investigadores mostraron que al colocar el hielo de espín en un campo magnético, los monopoles se amontonaban en un lado (igual que se amontonarían los electrones al colocarlos en un campo eléctrico).

El Prof. Bramwell señaló para BBC News que es poco probable que el desarrollo cuaje como medio de obtener energía, principalmente porque las partículas viajan solo en el interior del hielo de espín. "No vamos a ver una bombilla de luz magnética ni nada similar", señaló.

Pero utilizando la ingeniería en diferentes materiales de hielo de espín para modificar las formas en las que los monopoles se desplazan a través de ellos, estos materiales se podrían utilizan en un futuro en dispositivos de almacenamiento magnéticos o en la espintrónica, un campo que podría impulsar considerablemente las futuras capacidades de procesamiento.

Fuente: BBC Technology

Biocombustible de aguas residuales

Últimamente, cada vez más compañías se están dando cuenta de que las aguas residuales constituyen un verdadero "oro negro". En los últimos años, los lodos de aguas residuales se han utilizado para fabricar electricidad, fertilizantes, alimentos para peces y gasolina. Ahora, dos compañías se han asociado para convertir las aguas residuales en etanol. Previamente, se ha trabajado para producir etanol a partir de los residuos sólidos municipales, pero las aguas residuales apenas se han utilizado en la fabricación de etanol.

La compañía de etanol celulósico Qteros, de Marlborough, Massachusetts, y Applied Cleantech (ACT), una empresa de reciclado con sede en Israel, están combinando tecnologías para convertir las aguas residuales en biocombustible etanol. Según las compañías, el proceso podría dar lugar a un biocombustible de alta calidad reduciendo, al mismo tiempo, la factura mensual de las centrales de tratamiento de aguas residuales.

Según Jeff Hausthor, cofundador de Qteros y gestor principal del proyecto, el proceso de reciclado utiliza, como principal materia prima, los sólidos procedentes del tratamiento de las aguas residuales; un detalle interesante dado que lo habitual es que las centrales paguen por trasladar ese material en camiones a los vertederos o a lugares en los que se utilizan como fertilizantes.

Pero para Jim McMillan, ingeniero bioquímico principal del National Renewable Energy Laboratory que no participó en el proyecto, el uso de las aguas residuales no solo tiene sentido desde un punto de vista económico, sino también científico. Uno de los pasos principales en la producción del etanol celulósico implica la división de la materia vegetal y la separación de la celulosa de su dura piel de lignina, ya sea esquilando mecánicamente el material o bien tratándolo con fuertes sustancias químicas. En cambio, las aguas residuales que fluyen por las alcantarillas contienen una materia vegetal rica en celulosa y baja en lignina.

Hace seis años, investigadores de Applied Cleantech reconocieron las aguas residuales como fuente de celulosa alternativa y diseñaron un sistema para recuperar la celulosa a partir de las centrales de tratamiento de las aguas residuales. A medida que las aguas residuales entrantes fluyen por el sistema, una serie de bandejas de malla filtran el líquido y recuperan los sólidos. Los tanques en suspensión filtran la arena de los lodos y la mezcla sobrante se seca y comprime en forma de bolas o pasta.

Durante los últimos años, Qteros ha estado alimentando con la mezcla con a su organismo productor de etanol, el microbio Q, una bacteria que, por naturaleza, se alimenta de material vegetal y fermenta la celulosa en etanol utilizando sus propias enzimas. Los investigadores descubrieron que el microbio Q puede producir de 120 a 135 galones de etanol por tonelada de mezcla residual, en comparación con los 100 galones de etanol que se obtienen con materias primas convencionales, como los deshechos del maíz.

Fuente: Technology Review

El genoma humano en 3D

Desplegado, el genoma humano tendría unos seis pies de ADN. Sorprendentemente, todo ese largo está enrollado en el núcleo de una célula de unos tres micrómetros de diámetro; aproximadamente, un tercio del ancho de un cabello humano.

Una nueva tecnología que permite evaluar las interacciones en tres dimensiones entre diferentes partes del genoma ha desvelado cómo están estas moléculas en un espacio tan diminuto. Los resultados podrían dar lugar también a nuevas pistas sobre la regulación del genoma: cómo se activan y desactivan genes específicos.

Aunque anteriormente los científicos han sido capaces de resolver la estructura tridimensional de las partes del genoma, este nuevo estudio es el primero en hacerlo en la escala del ancho del genoma. "Nuestra tecnología es una especie de IRM para genomas", señala Erez Lieberman-Aiden, investigador de la Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology y uno de los autores de un nuevo artículo que detalla el trabajo.

El ADN tiene múltiples niveles de organización: la secuencia lineal de bases, su famosa estructural helicoidal y formaciones de orden superior que lo envuelven alrededor de la proteínas y lo enrollan para formar los cromosomas; pero identificar cómo está organizado el ADN en estos niveles superiores a lo largo del genoma ha sido complicado. "Tenemos la secuencia lineal completa del genoma, pero nadie sabe siquiera los principios de cómo está organizado el ADN en el espacio de orden superior", señala Tom Misteli, científico del National Cancer Institute, de Bethesda, Maryland, quien no participó en el estudio.

Un fondo cada vez más amplio de investigaciones muestra también que esta organización es fundamental para regular la actividad genética. Por ejemplo, los genes se deben desenrollar previamente a su transcripción en proteínas. Y algunos genes se activan solo cuando se enlazan a secuencias de ADN en cromosomas totalmente diferentes, señala Misteli.

En un nuevo método, llamado Hi-C, los científicos utilizan primero un conservante como el formaldehído para fijar la estructura tridimensional de una molécula de ADN en su lugar. De este modo, las secuencias de los genes que están próximos entre sí en la estructura tridimensional, pero no necesariamente adyacentes en la secuencia lineal, se enlazan entre sí. El genoma fijado se divide, a continuación, en un millón de trozos utilizando una enzima que corta el ADN. Pero los segmentos de ADN que se unieron durante el proceso de fijación permanecen unidos.

Fuente: Technology Review

Análisis de células cancerígenas para determinar tratamiento

En un nuevo ensayo clínico de cáncer de próstata, los científicos capturarán las células tumorales en circulación por la sangre de los pacientes, las analizarán utilizando un microchip especializado y utilizarán los resultados para intentar predecir lo bien que responderá el paciente a un fármaco. El ensayo refleja una nueva fase de medicina personalizada para el cáncer, posibilitada por las tecnologías de microfluidos capaces de aislar escasas células cancerosas y detectar cambios muy pequeños en la expresión génica. Los médicos esperan que estos chips se puedan convertir, finalmente, en parte de la rutina de la atención clínica para el cáncer. "Necesitamos ser capaces de elaborar un perfil del tumor en el momento de decidir sobre el tratamiento", señala Howard Scher, director del Servicio de Oncología Genitourinaria del Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, en donde se realizará el ensayo.

El estudio se centrará en hombres con una forma de cáncer de próstata difícil de tratar y que no hayan respondido a otras terapias. Los cambios en la expresión génica podrían ayudar a determinar si un fármaco específico será eficaz. Por ejemplo, si un paciente tiene unos niveles elevados de un receptor para hormonas andróginas, es más probable que un fármaco que inhiba la señalización de ese receptor funcione bien. "Queremos saber por qué no responden a una terapia y qué otras terapias les irían mejor", señala Martin Fleisher, director del Departamento de Laboratorios Clínicos de Sloan.

La eficacia de diferentes fármacos para el cáncer puede variar en función de las características moleculares del cáncer, como la presencia de cierta hormona o mutación genética. Los médicos ya realizan algunos análisis moleculares del tejido canceroso para seleccionar los mejores fármacos para un paciente. La herceptina, por ejemplo, se utiliza para tratar el cáncer de mama en mujeres que tienen una proteína concreta en sus tumores. Y los pacientes con cáncer de pulmón que tienen una mutación en el gen para el receptor del factor del desarrollo epidérmico son más propensos a responder a un fármaco llamado Iressa que los pacientes que no tienen esta mutación. Sin embargo, estos tratamientos se eligen basándose en el análisis de las biopsias de los tumores, algo que no siempre es posible.

El análisis de las células tumorales en sangre presentas dos dificultades principales. Las células tumorales se encuentran en concentraciones muy bajas en la sangre (alrededor de 1 entre 10 millones), lo que dificulta su aislamiento. Y los números pequeños de células hay que analizarlos en pequeños volúmenes. En el último año, los científicos de Sloan, entre otros, han desarrollado formas de capturar estas céluas utilizando anticuerpos que detectan un marcador molecular presente únicamente en las células cancerosas.

En el nuevo estudio de Sloan, los científicos se enfrentan a un problema aún más complejo: detectar las diferencias en la expresión génica, en lugar de una mutación genética concreta, como la relacionada con la respuesta al fármaco Iressa en el cáncer de pulmón. Scher y sus colaboradores utilizarán un chip microfluídico fabricado por Fluidigm, una compañía del sur de San Francisco, California . El ADN de cada célula se filtra en uno de los 96 canales diminutos que hay en un lado del chip, mientras que los reactivos fluyen por los 96 canales hacia el otro lado. Un preciso sistema de tuberías combina, a continuación, las moléculas en diferentes combinación, generando unas 9.000 reacciones simultáneas. Cada reacción tiene un volumen de apenas nanolitros, en lugar del volumen de microlitros típico de la mayoría de los dispositivos fluídicos comerciales. El chip, que cuesta unos 300 dólares, puede detectar diferencias en la expresión génica extremadamente sutiles.
Los investigadores planean analizar niveles de unos 30 genes en cada pacientes, incluidos los genes que participan en la producción de testosterona y la señalización celular.

La tecnología de microfluídos se podría utilizar también para examinar otras propiedades de las células tumorales. Los científicos podrían buscar cambios en la expresión génica que sugieran que un cáncer tiene metástasis o si un tumor ha evolucionado hacia mutaciones específicas que lo hacen resistente a fármacos concretos.

Fuente: Technology Review