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Software de aprendizaje automático predice la acción de las bacteria

En una primicia para los algoritmos de aprendizaje automático, una nueva pieza de software desarrollada en Caltech puede predecir el comportamiento de las bacterias leyendo el contenido de un gen.

El avance podría tener implicaciones significativas para nuestra comprensión de la bioquímica bacteriana y para el desarrollo de nuevos medicamentos.

Un impulso de la farmacología moderna se centra en aliviar dolencias mediante el desarrollo de fármacos que se dirigen a proteínas específicas que residen en las membranas de las células de nuestros cuerpos.

Estas proteínas, conocidas como proteínas integrales de membrana (IMP), actúan como receptores o «puertas» que permiten que los materiales entren y salgan de las células.

Ejemplos de IMP son receptores acoplados a proteína G, que transmiten información a una célula sobre su entorno, y canales de iones, que controlan el entorno interior de una célula actuando como guardianes que permiten selectivamente que los iones entren y salgan de la célula.

Los IMP son el objetivo de casi el 50 por ciento de todas las drogas en el mercado. Desafortunadamente, muchos IMP son poco conocidos.

«Estas son moléculas muy importantes que nuestro cuerpo produce y de las que no sabemos lo suficiente», dice Bil Clemons, profesor de bioquímica en Caltech.

Para obtener una comprensión más completa de un IMP, los investigadores deben generar grandes cantidades de este para la purificación y el estudio detallado. Normalmente, eso se hace insertando el ADN de esa proteína en las bacterias; la proteína luego se produce de forma rutinaria a medida que la bacteria crece y se multiplica.

El problema es que no todas las bacterias están dispuestas a cooperar y producir cantidades insignificantes de proteínas. Solo unas pocas bacterias terminan produciendo suficientes proteínas para ser útiles y, hasta ahora, los investigadores no han podido saber si una bacteria con la que están trabajando será un éxito o un fracaso.

«Una de las principales limitaciones en el estudio de las proteínas de membrana es la falta de capacidad para expresarlas en cantidades razonables», dice Clemons. «Usamos estas bacterias como fábricas para hacer cosas para nosotros, pero es impredecible … la mayoría lo echan de menos. Anecdóticamente, ha tenido un 10 por ciento de éxito».

Toda la prueba y el error involucrados en hacer que las bacterias cooperen, desperdicia el tiempo y los recursos de los investigadores. Clemons se preguntó si sería posible usar computadoras para predecir cómo reaccionarán las bacterias cuando se les pida que creen una proteína que normalmente no producen.

«Presumimos que las células bacterianas estaban haciendo una lectura cuantitativa del ADN para determinar qué cantidad de estas proteínas preparar».

«Queríamos saber si podríamos usar herramientas computacionales para aumentar la tasa de éxito de encontrar bacterias que expresen proteínas en cantidades útiles para ayudarnos a caracterizar moléculas importantes para la medicina».

Clemons y su estudiante graduada, Shyam Saladi, crearon esa herramienta, un software de aprendizaje automático que han denominado IMProve, que compara el ADN bacteriano con datos sobre la cantidad de proteína que produce la bacteria. Luego usaron un conjunto de datos para IMProve que cultivaba muchas muestras de bacterias para ver qué tan bien producían las proteínas de membrana deseadas.

Los investigadores entrenaron a IMProve al alimentar esos resultados y los códigos genéticos en los que confían las bacterias para expresar las proteínas en IMProve, de modo que pudieran aprender qué secuencias de ADN iban a producir una alta producción de proteínas.

Una vez que el software fue entrenado, los investigadores descubrieron que predecía el comportamiento bacteriano tan bien que podían duplicar su tasa de éxito en la selección de bacterias que expresarían los IMP en grandes cantidades.

«Nos sorprendió porque no había ninguna garantía de que este enfoque funcionaría», dice Clemons. «Las células son extremadamente complejas, y usted está pidiendo un modelo estadístico relativamente simple para predecir lo que una célula va a hacer. Desde esa perspectiva, fue bastante impactante».

Pero, Clemons agrega que, tal vez sus resultados no sean tan sorprendentes en retrospectiva.

«Esto subraya la idea de que las células son solo computadoras, y solo están computando cosas».

[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]Fuente: Caltech / Redacción en inglés: Emily Velasco  /  Cortesía: http://www.caltech.edu

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Se logró crear una bombilla de luz UV que puede eliminar de forma segura el virus de la gripe

Ya sabemos que la radiación ultravioleta es un práctico agente antibacteriano y antivírico. Cuando se habla en específico de la gripe, se conocía que la misma conseguía romper las moléculas que conforman su ADN. El problema recaía en que si se excedía  la dosis de exposición a la luz, las consecuencias eran la predisposición a padecer cáncer de piel o cataratas como efecto secundario a ello. Ahora, un equipo de investigadores del Centro Médico de la Universidad de Columbia (EE. UU.), ha conseguido ajustar la dosis para que la radiación ultravioleta acabe con el virus de la gripe sin ningún efecto negativo sobre los seres humano.

Se determinó que con dosis bajas continuas de radiación ultravioleta lejana (far-UVC) se puede aniquilar el virus de la gripe transportado por el aire sin dañar los tejidos humanos. Los hallazgos sugieren que el uso de radiación ultravioleta lejana en los hospitales, consultorios médicos, escuelas, aeropuertos, aviones y otros espacios públicos similares, podría proporcionar un control poderoso de las epidemias del virus de la influenza estacional, así como de las pandemias del virus de la gripe.

Hace varios años, Brenner y sus colegas formularon la hipótesis de que un espectro estrecho de luz ultravioleta llamado UVC lejano podría matar microbios sin dañar el tejido sano. «La luz ultravioleta lejana tiene un alcance muy limitado y no puede atravesar la capa exterior de células muertas de la piel humana o la capa de lágrimas del ojo, por lo que no es un riesgo para la salud, pero los virus y las bacterias son mucho más pequeños que las células humanas y la luz UVC lejana puede alcanzar su ADN y matarlos», comenta Brenner.

El virus de la influenza se transmite de persona a persona principalmente a través de finas gotas líquidas, o aerosoles, que se transmiten en el aire cuando alguien infectado con el virus estornuda o tose. El nuevo estudio fue diseñado para probar si la luz ultravioleta lejana podría matar de forma eficiente al virus de la influenza en el aire, en un entorno similar a un espacio público.

En el estudio, el virus H1N1, una cepa común del virus de la gripe, fue rociado en una cámara de prueba y se expuso a dosis muy bajas de 222 nm de luz ultravioleta lejana. Un grupo control del mismo virus no se expuso a la luz UVC. Lo que conllevó a demostrar que la luz UVC lejana realmente elimina de forma eficaz al virus de la gripe, con aproximadamente la misma eficacia que la luz UV convencional.

Rociaron una cepa común de virus de la gripe en una cámara iluminada con una bombilla que emite radiación ultravioleta lejana C y comprobaron que la luz eliminaba completamente el virus

«Si nuestros resultados se confirman en otros entornos, se deduce que el uso de luz indirecta de bajo nivel UVC en lugares públicos sería un método seguro y eficiente para limitar la transmisión y propagación de enfermedades microbianas transmitidas por el aire, como la influenza y la tuberculosis», comenta Brenner en la revista Science Reports.

El lado negativo de esta innovadora bombilla de luz UV es que tendría un coste de unos 1.000 dólares por lámpara, un precio que seguramente se reduciría si las lámparas se fabricaran en masa.

 [/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]Fuente: David Welch et al, Far-UVC light: A new tool to control the spread of airborne-mediated microbial diseases, Scientific Reports (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-21058-w / Cortesía: www.muyinteresante.es[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

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Demuestran que el factor genético es clave para la adquisión de alergías

[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]Fuente: El Tiempo / Redacción: EFE / Cortesía: http://www.eltiempo.com/[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

Cinco consejos para lograr un buen, largo y profundo sueño

El Premio Nobel en Medicina este año fue otorgado a tres científicos de Estados Unidos que descubrieron la existencia de los ritmos circadianos, el reloj biológico que tienen todas las células vivientes.

Los científicos, como muchos expertos en la materia, resaltan lo esencial de un buen, largo y profundo sueño para mantener buena salud.

El neurocientífico británico Matthew Walker, que dirige un laboratorio del sueño en la Universidad de California, en Berkeley, señala que el mundo desarrollado asocia el dormir largas horas (entre 8 y 9) con debilidad y vergüenza.

Es todo lo contrario, asegura. La falta de sueño es responsable de enfermedades, accidentes, problemas mentales y fatiga que afectan nuestras familias, comunidades y empresas.

El profesor Matthew compartió con la BBC unas claves para poder alcanzar un buen y profundo sueño, asegurando que él mismo practica lo que predica al priorizar su propio sueño.

1. Horario regular

Despiértate a la misma hora y vete a dormir a la misma hora.

No duermas hasta tarde los fines de semana. Ese es uno de los problemas, causa estragos en tus ritmos biológicos.

Es lo que esencialmente llamamos «jet lag social». Arrastras tu reloj biológico varias horas hacia adelanta para que, cuando llegue el domingo por la noche, lo estás tratando de atrasarlo.

Es verdad que uno debe tratar de recuperar el sueño perdido pero hay que hacerlo de una manera consistente.

«Desafortunadamente, el cerebro no tiene la capacidad de recuperar todo el sueño que se ha perdido», advierte el profesor Walker.

2. Baja temperatura

Es aconsejable tratar de mantener una temperatura fresca en el dormitorio, entre 18 y 18,5 grados C.

Eso es más frío de lo que la gente piensa. La razón es que tu cuerpo y cerebro deben reducir la temperatura media aproximadamente un grado centígrado.

No se recomienda poner la calefacción. Cambia el termostato y si vives en un ambiente cálido, abre las ventanas para por lo menos mantener una habitación fresca.

Eso permitirá a tu cuerpo alcanzar la temperatura ideal para iniciar un sueño profundo saludable.

3. Dormir en la oscuridad

sto se ha vuelto un problema en el mundo moderno.

Primero que todo «hemos electrificado la noche», sostiene Matthew Walker. Para contrarrestar el «profundo deterioro al sueño» que causa la luz, se deban colgar cortinas gruesa o bloqueadoras de la iluminación callejera.

Dentro de la misma habitación no debe haber dispositivos electrónicos con lucecitas en modo de espera. Tampoco relojes eléctricos o electrónicos con los tableros encendidos.

En preparación para el sueño, antes de irte a la cama empieza a atenuar la luz.

«No es necesario tener todas las luces de la casa iluminando al máximo», expresa el neurocientífico.

4. No quedarse en cama despierto

Este es uno de los errores que mucha gente que tiene problemas con el sueño comete, asegura el profesor Walker, especialmente los que sufren de insomnio.

Permanecen en cama durante mucho tiempo cuando despiertan.

«Si has estado despierto, sin poder dormir, por 15 o 20 minutos, levántate», afirma. «Vete a otra habitación, mantén las luces atenuadas, lee un libro».

Esto no es siempre fácil, pues en la cama se está cómodo y calientito. Pero lo que sugiere es arroparse con una bata o cobija.

Lo importante es no encender la computadora ni empezar a revisar el correo electrónico o los mensajes.

Tampoco comer, porque eso genera un hábito de comer durante la noche. Sólo cuando te sientas cansado y soñoliento otra vez, regresa a la cama.

5. Limitar el alcohol y la cafeína

Trata de abstenerte de beber alcohol en la noche y deja de ingerir cafeína después del mediodía.

Se reconoce que eso puede ir en detrimento de tu vida social. Lo primero implica reducir las reuniones en un bar o una cena con un buen vino.

En cuanto a lo segundo, muchas personas acostumbran a tomar el té en la tarde o conversa alrededor de un café.

Algunas personas aseguran que pueden dormir muy bien aún si se toman un café después de cenar.

Pero el profesor Walker advierte que, aunque seas una de esas personas, «sabemos que la cafeína permanece en el sistema durante varias horas, entre cinco y seis».

«Aunque puedas conciliar el sueño, ese sueño no será tan profundo cuando hay cafeína circulando por el cerebro».

Fuente: El Nacional