lunes, 25 de mayo de 2020

La peste, uno de los Jinetes del Apocalipsis, deja de serlo gracias a Yersin y a Fanny Hesse

Esta es la historia de como se logró bajar del caballo a uno de los Jinetes del Apocalipsis. La bacteria de la peste produjo pandemias  en distintos momentos de la historia. A finales de la edad media redujo en un tercio la población europea. Si, la tasa de letalidad de esta bacteria era del 30%. Es decir, de 100 infectados morían 30 personas. Comparemos esta tasa con la del SARS-Cov2 que mata 1 de cada 500 personas que se infectan, un 0.5% de letalidad.
 Alexander Yersin (Lavaux, cantón de Vaud, Suiza; 22 de septiembre de 1863-Nha Trang, Vietnam; 1 de marzo de 1943). Nació dos años después de que el zar Alejandro II aboliese la esclavitud de los siervos rusos y murió dos años antes del fin de la Segunda Guerra Mundial.
En 1894, Yersin fue enviado a Hong Kong por el gobierno francés y el Instituto Pasteur para investigar un brote de peste que asolaba esa ciudad. Allí se encontró que el famoso bacteriólogo japones Kitasato ya estaba trabajando en ello. El barón Kitasato tenía un laboratorio bien equipado y al enterarse de que un científico del Instituto Pasteur había llegado a la ciudad con la misma intención que él hizo que le comunicase a la policía local que no le entregasen al joven Yersin ningún cadáver muerto por la peste. Yersin vagaba por la ciudad hasta que se encontró con un italiano dueño de un restaurante. Éste se ofreció a llevarle un cadaver ¡A su restaurante!.
Estas anécdotas sobre la vida de Yersin vienen recojidas en la biografía escrita por Patrick Deville que recomiendo

Pinchó las bubas y extrajo la bacteria de la peste que hoy lleva su nombre Yersinia pestis. Aquí tuvo un golpe de suerte. Al no tener un laboratorio de bacteriología, Yersin cultivó la bacteria a temperatura ambiente. Lo que había retrasado a Kitasato en la caracterización de la bacteria fue su empeño en crecer la bacteria a la temperatura corporal humana, 37ºC, cuando la mejor temperatura para crecer esta bacteria son 28ºC.

Un vez que se descubre la bacteria conseguir una vacuna ya no fue tan difícil y Waldemar Haffkine la desarrolló en el Instituto Pasteur. La vacunación y los antibióticos la han controlado. Ya no existen pandemias de peste negra aunque no ha sido erradicada ya que es una bacteria que se encuentra en las pulgas de animales de sangre caliente que actúan como reservorios en África, Asia y Sudamérica.

La receta de una cocinera revoluciona la microbiología

El caldo de carne solidificado mediante la adicción de agar-agar, un espesante que tiene su origen el las algas permite crecer bacterias en una superficie de dos dimensiones. Desde su descubrimiento en 1881 por Fanny Hesse se ha convertido en un estándar en los laboratorios de microbiología de todo el mundo desde entonces. Solo un porcentaje de bacterias se pueden crecer en laboratorio.
Fanny Angelina Eilshemius (1850-1934) era la hija de Hinrich Gottfried Eilshemius –un rico comerciante de Nueva York de origen alemán que había emigrado a los Estados Unidos en 1842– y de Cecile Elise Robert –de origen franco-suizo–:  Fanny Angelina era la mayor de diez hijos, cinco de los cuales fallecieron a edades tempranas.
Fanny apoyaba a su marido en todos sus proyectos; además de dedicarse a sus labores en casa y a la educación de sus tres hijos, ayudaba a Walther en su laboratorio casero e ilustraba sus trabajos científicos. Fanny dibujaba y pintaba con acuarelas las colonias de bacterias que crecían en los cultivos que él preparaba.

El marido de Fanny, como todos los microbiólogos en aquella época, tenía grandes dificultades para obtener cultivos puros. Para realizarlos, en el laboratorio de Koch se utilizaban patatas cortadas en rodajas en las que se inoculaban bacterias entre las láminas. Pero el limitado número de nutrientes de este tubérculo impedía el crecimiento de las bacterias. Walther empezó a probar con caldo de carne solidificado. Las bacterias crecían bien en este medio, pero durante la noche, la gelatina se solía transformar en un líquido turbio y las enzimas producidas se rompían. Además, a veces, la gelatina licuaba si hacía demasiado calor en el laboratorio, como en verano.

Walther comentó a Fanny sus problemas, y ella pensó que la solución podía estar en su cocina: cuando era pequeña y vivía en Nueva York, tenía unos vecinos que habían vivido durante un tiempo en Java. A través de ellos, los Eilshemius conocieron el agar-agar, un extracto de algas que se utilizaba en lugares con clima cálido para solidificar jaleas y espesar caldos. Durante años, Fanny había empleado agar-agar para elaborar sus mermeladas y otros postres. Conocedora de sus propiedades, pensó que este extracto podría resolver los problemas de los cultivos de Walther.

Y tenía razón: Walther comprobó que el agar-agar era un agente perfecto para gelificar el caldo de carne. A 100°C se fundía y podía mezclarse con el caldo líquido y verterse en recipientes. A temperatura ambiente, este nuevo medio era sólido, y continuaba en este estado a temperaturas mayores. Gracias a la gran cantidad de nutrientes, las bacterias crecían bien en él y no se descomponían. Además, el caracter translúcido del agar-agar permitía identificar las colonias de bacterias y sus propiedades de manera mucho más sencilla.

En 1881, Walther comunicó este hallazgo a Koch, quien incluyó inmediatamente este nuevo medio para cultivar la bacteria Mycobacterium tuberculosis y lo citó en la nota preliminar sobre el bacilo de la tuberculosis (ver [3]): fue la primera referencia escrita sobre el uso del agar. Koch no hizo alusión al origen de este nuevo medio para los cultivos, con lo que se le atribuyó de manera inmediata, y el matrimonio Hesse nunca recibió el reconocimiento por esta importante contribución.
El Dr. Alexandre Yersin enfrente de la National Quarantine Station, Shanghai Station, 1936. En este tipo de laboratorios fue donde el Dr. Yersin aisló y describió por primera vez la bacteria Pasteurella pestis, que actualmente se denomina en su honor Yersinia pestis. Foto tomada por Antoine Danchin; y su uso es gracias al Pasteur Research Centre and the Public Health Image Library
 Trece años después de la publicación del uso del agar para aislar bacterias, Yersin aisla la bacteria causante de la peste negra

El caldo solidificado permite ver y aislar bacterias en 2D

En 1881 se comienzan a crecer las bacterias en 2 dimensiones. Este es un descubrimiento fundamental para poder aislar las  bacterias en clones. Un clon es un grupo de bacterias que procede de una única bacteria. Si aislamos una sola bacteria en una placa Petri, esta bacteria al crecer generará una colonia. Esa colonia es un clon y a partir de ella podemos establecer un cultivo puro de bacterias.
La placa de agar es una superficie rica en nutrientes y bidimensional. Si un montón de bacterias se rallan en esta superficie podremos tener la oportunidad de que una de esas bacterias crezca aislada de las otras y de esa manera creará con el paso del tiempo una colonia de bacterias visibles que provendrán de esa única bacteria. A este grupo de bacterias provenientes de una sola se le llama clon.
Yersin pinchó una buba, es decir, un ganglio infectado por la bacteria de la peste, de un muerto. Obviamente al pinchar ese ganglio la aguja se contaminaba de otras bacterias que estuviesen en la piel. Al rallar la aguja sobre el agar se puede conseguir colonias aisladas, todas ellas provenientes de una sola bacteria. La placa Petri va a tener esas colonias aisladas, algunas diferentes de otras, porque cada bacteria suele tener colonias con una forma o una coloración diferente. Lo que hizo Yersin fue cultivar esas colonias por separado en caldo de carne estéril e inyectárselas a ratones sanos. El ratón que desarrolló síntomas de peste le permitió identificar a la causante de la enfermedad. De esta forma Yersin demostró, siguiendo los postulados de Koch, que esa diminuta bacteria había sido el azote de la humanidad por muchos siglos. Aquella bacteria que un día nos aterrorizó resultó algo insignificante cuando calentándola a 60ºC se inactivaba y al inocularse podía servir de vacuna. Método científico, esterilización, placas de agar-agar, vacunación... resultado: la humanidad se liberó de un de los Jinetes del Apocalipsis. Técnicas muy básicas de microbiología en la cocina de una pizzería. A veces las soluciones son más sencillas de lo que parece

Hoy en día 

lunes, 4 de mayo de 2020

La científica que descubrió los coronavirus

June Almeida, una científica escocesa que desarrolló parte de su carrera en Canadá, descubrió un tipo nuevo de virus en los años 60, el coronavirus. El apellido "Almeida" viene de su marido, un venezolano. En los 80, Almeida también consiguió una imagen del virus del SIDA. En los últimos años fue profesora de yoga y, como muchas mujeres de su generación, no recibió el reconocimiento de otros colegas hombres

Para saber más

viernes, 1 de mayo de 2020

Ciclo de multiplicación celular del SARRS-CoV2

Fuente: Vega Asensio e Ignacio López-Goñi.
Disponible en inglés, castellano, italiano y euskera en Wikimedia Commons.
Se han observado unas secuencias de 12 nt en el ARN del virus que hacen que haya 4 aminoácidos diana para una proteasa, la furina.
 
La secuencia que codifica para la secuencia diana de la proteasa furina en el ARNm es ccu cgg cgg gca. Podemos entrar en la página del NCBI en donde se encuentran las secuencias de ADN del coronavirus. Si buscamos por CCTCGGCGGGCA encontraremos la secuencia en los 29000 nt de la secuencia que codifican para prolina-arginina-arginina-alanina (Hf, +, +, Hf)

¿Cómo detectamos ARNm?

Para la detección del virus del coronavirus primero hay que convertir su ARN en ADN mediante la enzima transcriptasa inversa. Una vez tenemos el ADN se amplifica por PCR

Coronavirus real time RT-PCR Test - Animation video. Fuente

Existen métodos alternativos a la PCR como es la técnica LAMP que no necesita un termociclador
Loop Mediated Isothermal Amplification (LAMP) Tutorial. Fuente
What is the difference between a PCR-RT and loop-mediated isothermal amplification (LAMP). Fuente

sábado, 25 de abril de 2020

Médicos antivacunas son excelentes biólogos

Fuente
La exposición a una vacuna contra un virus determinado, por ejemplo virus X, aumenta un tipo de linfocito B de 1 a 1000000 de linfocitos memoria con capacidad para reconocer a este virus X. Sin vacuna no existen linfocitos memoria contra este virus.

Dos amigos, Juan y Pedro. Juan es hijo de unos hippies antivacunas, Pedro ha sido vacunado. Ambos suben al Ecovía y se contagian con el virus. Se necesitan 100 millones de linfocitos para tener una respuesta eficaz para eliminar el virus.

Una vez que te infecta el virus X te mata al cabo de 48 horas. Los linfocitos B se dividen cada 2 horas. ¿Se salvarán los dos amigos? ¿Solo el vacunado?

Solución: en 48 hr los linfocitos se dividen 24 veces. 224 = 16 millones de linfocitos si partimos de 1 linfocito. No son suficientes para eliminar el virus (hemos dicho que se necesitan 100 millones para eliminarlo). A las 48 horas hay tantos virus que causan el colapso de Juan y de esa manera los genes hippies de sus padres no pasan a la siguiente generación. Si partimos de 1000000 de linfocitos B memoria entonces en menos de 14 horas tenemos ya 128 millones de linfocitos suficientes para eliminar el virus antes de que cause un daño letal. ¡Bien por los padres de Pedro!