Biologia

Aplicaci´ on de la microgravedad para eliminar el c´ ancer Biolog´ıa

Elius Palacios Quintana PhD. Guy Carvajal Carranza UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ciencias Escuela Profesional de F´ısica

24-06-2015 LIMA-PERU

Elius Palacios Quintana PhD. Guy Carvajal Carranza

Aplicaci´ on de la microgravedad para eliminar el c´ ancer

Resumen

Este trabajo trata de informar sobre los avances cient´ıficos que se est´an realizando para eliminar el c´ancer. Para ello se hiz´o interactuar la microgravedad con c´elulas afectadas con el c´ancer. Para reproducir las condiciones de microgravedad se han construido simuladores. En una primera etapa se han experimentado con moscas, en la etapa actual con ratones y posteriormente se realizar´a con seres humanos.

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Introducci´ on Hay enfermedades que aquejan a la poblaci´ on mundial, una de ellas es el c´ancer que constituye una de las principales causas de muerte en el mundo.

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Seres vivos Esta conformado por c´elulas. Caracter´ısticas de los seres vivos ⇒ Reproducci o´ n Reproducci´ on c´ elular Normal ⇒ ......... Anormal ⇒ Debido a causas externas e internas. [1]

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Causas internas En la herencia gen´etica que cada personas tiene en el cuerpo, a trav´es de sus propios genes marcados en su ADN, se pueden desarrollar diferentes tipos de c´ancer conocidos como oncogenes.[1]

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Oncogen Un gen cuya expresi´ on causa la formaci´ on de un tumor. La iniciaci´on puede consistir en la activaci´ on de un proto-oncog´en a un oncog´en (gen que causa tumor), o en la inactivaci´on de un gen supresor superior del tumor. Linfositos Son c´elulas circulantes del sistema inmunitario que reaccionan frente a materiales extra˜ nos y son de alta jerarqu´ıa en el sistema inmunitario, principalmente encargadas de la inmunidad espec´ıfica o adquirida.[2]

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Microgravedad La microgravedad es la condici´ on en la que las personas o los objetos parecen ser ingr´avido. La microgravedad afecta al cuerpo humano de varias maneras. Por ejemplo, los m´ usculos y los huesos pueden llegar a ser m´as d´ebil sin gravedad haci´endolos trabajar tan duro. La NASA realiza experimentos cient´ıficos en microgravedad. Estos experimentos ayudan a la NASA aprender cosas que ser´ıa dif´ıcil o tal vez imposible aprender en la Tierra.[5]

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Importancia de la microgravedad La gravedad junto con los factores ambientales han jugado un papel muy importante en la sostenibilidad de la tierra; por ejemplo, la influencia de la gravedad sobre el medio ambiente, es probable que sea un importante contribuyente a los cambios biol´ogicos, en la evoluci´on de las especies a partir del agua a la tierra. Se vienen desarrollando una infinidad de experimentos en el espacio. donde se ha demostrado que c´elulas eucariotas son capaces de detectar y responder a la ausencia de la gravedad mediante la modificaci´on de todo el sistema biol´ ogico. Tambi´en se han experimentado con sistemas celulares mucho m´as complejos, entre todos los insectos m´as evolucionados se ha considerado a Drosophila melanogaster como un buen modelo experimental. Sorprendentemente los experimentos han demostrado cambios gent´ıpicos durante todo el proceso de desarrollo pero no han mostrado cambios fenot´ıpicos.[3]

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Efectos de la microgravedad Se realizar´on experimentos en hipergravedad simulada y al analizar´on sus efectos en la embriog´enesis, utilizando como modelo de estudio a la mosca Drosophila melanogaster. Los primeros trabajos publicados demuestran que embriones de Drosophila expuestos a 670g tienen un desarrollo normal y las larvas fueron incapaces de moverse. Estos indicaban que, aunque es posible el desarrollo esencialmente normal de las Drosophilas durante su exposici´ on al ambiente espacial, la microgravedad altera la ovog´enesis y la embriog´enesis de las moscas. Se concluy´ o que el desarrollo de la musculatura esof´agica ten´ıan un patr´ on de desarrollo y diferenciaci´on normal respecto a los controles, tanto en vuelo y tierra .

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¿Con qu´ e problemas nos encontramos? Las c´elulas en el cuerpo humano normalmente crecen dentro de las estructuras de apoyo formados por prote´ınas e hidratos de carbono, que es como ´organos y los tumores mantienen sus formas tridimensionales. En los entornos de laboratorio, sin embargo, las c´elulas crecen plana, tendido en hojas.

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Soluci´ on a este problema En el espacio, sin embargo, las c´elulas que no est´an dentro de un organismo vivo, llamado en c´elulas in vitro, todav´ıa se organizan en agrupaciones tridimensionales, o agregados. Aunque las c´elulas crecen en estructuras tridimensionales en microgravedad, no poseen vasos sangu´ıneos que pueden proporcionar ox´ıgeno y nutrientes, por lo que las c´elulas en el centro de un agregado probablemente morir´a.

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¿ Como conseguir la maquina simulador? En los u ´ltimos a˜ nos, la investigaci´ on en la tierra ha alcanzado a las estructuras celulares en 3-D. Las investigaciones que examinan las c´elulls cancerous y otros tejidos utilizan una matriz de gel de col´ageno, que suspende las c´elulas en 3-D. Se trata de una plataforma de aluminio compuesta por tres ejes que giran a una velocidad extremadamente baja, con lo cual se genera una reducci´on de la gravedad a un nivel casi inexistente, como ocurre realmente en el espacio sideral.

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Cultivos de c´ eluas en un Bioreactor Construcciones celulares cultivadas en un biorreactor giratorio en la Tierra (izquierda) con el tiempo llegan demasiado grande como para permanecer suspendidas en el medio nutritivo. En la microgravedad de la ´ orbita, las c´elulas permanecen suspendidas.

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En el espacio............ Las c´elulas tumorales crecen en perlas microportadoras (indicadas por la flecha) dentro de un biorreactor de la NASA. Estas c´elulas fueron cultivadas como parte de la investigaci´ on del c´ancer de mama patrocinado por la NASA.

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Estas fotos se comparan los resultados de las c´elulas de carcinoma de colon cultivadas en un biorreactor de la NASA vol´o en el transbordador espacial experimentos de control en tierra. Las c´elulas cultivadas en condiciones de microgravedad (izquierda) han agregado para formar masas que son m´as grandes y m´as similar a tejido que se encuentra en el cuerpo que las c´elulas cultivadas en el suelo (derecha). El investigador principal es JM Jessup de la Universidad de Georgetown, Washington DC Cr´edito: NASA.

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¿ Por qu´ e experiementar con las moscas? Al igual que astronautas en el espacio, un grupo de moscas con c´elulas cancer´ıgenas son sometidas a un simulador de la gravedad. Que pretende encontrar una cura para el c´ancer. Se analiza a las moscas debido un alto porcentaje de los genes que desarrollan las enfermedades humanas conocidas tienen una contrapartida identificable en el genoma de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster). El total de genes an´alogos entre las personas y las moscas, se identificaron seis que est´an vinculados al c´ancer y que atacan ´organos como mama, pr´ ostata, pulm´ on, est´ omago, p´ancreas y cerebro, la mayor´ıa de los cuales registra alta incidencia a nivel mundial.

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Consecuencias de interactuar las moscas con la microgravedad Para prop´ositos de investigaci´ on, a estos insectos, que pueden reemplazar f´acilmente a los humanos, se les introdujo c´elulas cancer´ıgenas. Posteriormente, se someti´ o a las moscas a condiciones de microgravedad por un tiempo, luego del cual se descubri´o que las c´elulas que hab´ıan generado tumores dejaban de reproducirse y mor´ıan. A partir de ello se decidi´ o averiguar c´omo y por qu´e ocurre tal situaci´ on.

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¿ Qu´ e pasa con el c´ ancer luego de interacturar con la microgavedad? Una vez que las c´elulas dejan de ser cancer´ıgenas, esta enfermedad no se reactiva; es decir, desaparece por muerte celular, con lo cual el ´organo afectado y el organismo en general recobra su estado sano.

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Esperamos............... Sin embargo, para determinar si estos buenos resultados podr´ıan reflejarse tambi´en en seres humanos se requiere una mayor inversi´on para realizar diversas y numerosas pruebas validates, utilizando primero ratones de laboratorio y c´elulas humanas con c´ancer para someterlos al estudio y monitoreo respectivo.

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Por hacer.......... Se utilizar´a ratones a los que, al igual que las moscas, se les ˜ introducir´an c´elulas cancerAgenas para que se reproduzcan en su organismo. A estos animales se les inducir´a a un estado de coma a fin de que permanezcan quietos en condiciones de microgravedad durante varios d´ıas. Durante ese tiempo se verificar´a si en estos roedores ocurre lo mismo que con las moscas de la fruta: la inhibici´on y muerte de las c´elulas cancer´ıgenas.

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Conclusi´ on Este tema interesante en la actualidad la cual es multidisciplinario y muy benefico para la poblacion mundial, reduciendo la tasa de mortalidad.

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Referencia Bibliogr´ afica [1] Alfredo Alatorre(2004). ¿Qu´e es el c´ancer?.Mexico: SELECTOR actualidad editorial. [2] M. T. Madigan, J. M. Martinko, J. PArker.(2004).Brock Biolog´ıa de los Microorganismos.10 edici´ on.Madrid: Pearson. [3] INICTEL-UNI (2014, 12 de febrero). Microgravedad. Recuperado el 22 de junio del 2015, de: http://didt.inictel-uni.edu.pe/didt/microgravedad/ [4] NASA(2013, 24 junio). Fighting Cancer with Microgravity Research. Recuperado el 23 de junio del 215, de: http://www.nasa.gov/content/fighting-cancer-with-microgravityresearch/.VYm6PaEs9z0 [5] NASA(2012, 15 febrero). What Is Microgravity? . Recuperado el 23 de junio del 215, de: http://www.nasa.gov/audience/forstudents/5-8/features/what-ismicrogravity-58.html.VYnEEaEs9z0 Elius Palacios Quintana PhD. Guy Carvajal Carranza

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