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¿Pueden las células madre de los hombres convertirse en células de órganos exclusivamente femeninos y viceversa?

¿Pueden las células madre de los hombres convertirse en células de órganos exclusivamente femeninos y viceversa?


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Como sabemos, las células madre se pueden convertir en diferentes células de otros órganos, ¿pueden los hombres usar sus propias células madre para convertirlas en células de órganos exclusivamente femeninos (y viceversa)?


Supongo que está hablando de células madre embriológicas y desarrollo embriológico de los genitales.

La respuesta es no.

Las células madre masculinas tienen cromosomas XY. El cromosoma Y es el cromosoma que determina el sexo con el gen SRY que determina el desarrollo de los testículos. La ausencia del cromosoma Y conduce al desarrollo femenino por defecto. Es por eso que XX forma mujeres y hay personas con un solo cromosoma X que son mujeres. (Síndrome de Turner)

Es posible que el gen SRY sufra una mutación y el gen no se exprese. Hay enfermedades relacionadas con el cromosoma Y.

Debería leer sobre el cromosoma Y y el desarrollo de los genitales.

https://en.wikipedia.org/wiki/Y_chromosome https://en.wikipedia.org/wiki/Development_of_the_reproductive_system


La FDA advierte sobre las terapias con células madre

Algunos pacientes pueden ser vulnerables a los tratamientos con células madre que son ilegales y potencialmente dañinos.

Los investigadores esperan que las células madre algún día sean eficaces en el tratamiento de muchas afecciones y enfermedades. Pero los tratamientos con células madre no probados pueden ser inseguros, así que obtenga todos los datos si está considerando cualquier tratamiento.

Las células madre se han llamado de todo, desde curativos hasta tratamientos milagrosos. Pero no crea el bombo publicitario. Algunos proveedores sin escrúpulos ofrecen productos de células madre que no están aprobados ni probados. Por lo tanto, tenga cuidado con los procedimientos potencialmente peligrosos y confirme lo que realmente se ofrece antes de considerar alguna tratamiento.

Los hechos: Las terapias con células madre pueden ofrecer el potencial de tratar enfermedades o afecciones para las que existen pocos tratamientos. A veces llamadas "células maestras" del cuerpo, las células madre son las células que se convierten en sangre, cerebro, huesos y todos los órganos del cuerpo. Tienen el potencial de reparar, restaurar, reemplazar y regenerar células, y podrían posiblemente utilizarse para tratar muchas afecciones y enfermedades médicas.

Pero a la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. Le preocupa que algunos pacientes que buscan curas y remedios sean vulnerables a los tratamientos con células madre que son ilegales y potencialmente dañinos. Y la FDA está aumentando su supervisión y aplicación para proteger a las personas de las clínicas de células madre deshonestas y sin escrúpulos, mientras continúa fomentando la innovación para que la industria médica pueda aprovechar adecuadamente el potencial de los productos de células madre.

Para hacer su parte para mantenerse a salvo, asegúrese de que cualquier tratamiento con células madre que esté considerando sea:

  • Aprobado por la FDA, o
  • Se está estudiando bajo una Solicitud de Nuevo Medicamento en Investigación (IND), que es un plan de investigación clínica presentado y autorizado por la FDA.

Lo mejor de H +: cambio total de género en una década

[Nota del editor: desarrollos médicos recientes como el crecimiento de una vagina en un laboratorio, los avances en prótesis de género, la creación de esperma a partir de células de la piel, etc. sugieren que este artículo es digno de releer y un lugar en lo mejor de H +. ]

Recientemente hice una apuesta con un miembro del Instituto de Tecnologías Éticas y Emergentes. Esa apuesta le sonó como si estuviera siendo tremendamente optimista, y saltó, pensando que era una apuesta segura que perdería.

Esa apuesta fue que para fines de esta década, la tecnología médica podría cambiar el género de cualquier persona al género opuesto, con capacidades reproductivas plenas del nuevo género.

Eso probablemente suene tremendamente optimista para la mayoría de ustedes también, pero no para mí. Para ser honesto, creo que la baraja está a mi favor. ¿Por qué? Porque estamos mucho más cerca de realizar este logro de lo que la mayoría de ustedes probablemente se dan cuenta.

Para ilustrarlo, eche un vistazo a este artículo reciente de Wired, que describe la capacidad actual de usar células madre mezcladas con la grasa del propio cuerpo de un paciente para desarrollar masa mamaria adicional en las mujeres o para que las mamas vuelvan a crecer dañadas por el cáncer. Pero eso es realmente muy poco importante, porque el verdadero avance es que esto se puede hacer para casi cualquier tipo de tejido. Aún se encuentra en una etapa primitiva, pero los científicos ya aprendieron cómo & # 8220programar & # 8221 las células madre para que se conviertan en diferentes tipos de tejido. Han progresado en la reparación del corazón, tejido funcional del hígado, sangre, dientes, huesos, músculos e incluso han avanzado en el descubrimiento de cómo manipular las células madre para que puedan dividirse continuamente. Esta es una pequeña muestra de los diversos avances logrados en los últimos años en cientos de laboratorios de todo el mundo. Si comprende las implicaciones de todos esos artículos, es fácil ver que estamos aprendiendo a programar las células madre para que hagan casi cualquier cosa para la que nuestro cuerpo las programa. Cada paso del aprendizaje de cómo programar células madre conduce a un mayor conocimiento de cómo controlarlas con mayor precisión.

Pero las células madre por sí solas no son los únicos avances médicos que se están logrando. Otro gran avance en el campo de la medicina es la mejora de las capacidades que estamos adquiriendo en la impresión 3D. No solo hemos descubierto que las células madre se pueden programar para reparar tejidos ya existentes, estamos utilizando impresoras de inyección de tinta modificadas para colocar capa tras capa de ellas en un patrón, y básicamente & # 8220 imprimir & # 8221 tejido biológico que & # 8220 crecer & # 8221 juntos en un órgano completo.

Otra técnica que se está investigando es la creación de & # 8220Biological Legos & # 8221 en la que las células madre se incrustan en un bloque de & # 8220glue & # 8221 que mantiene las células juntas mientras forman enlaces intercelulares naturales. Otra técnica más es utilizar un & # 8220sandamio & # 8221 ya existente y llenar los espacios con células madre, haciendo crecer una pieza de tejido de forma precisa.

Entonces, no solo estamos aprendiendo a decirle a las células madre en qué se convertirán, sino que también estamos aprendiendo a dictar la forma de los tejidos. Las implicaciones para la cirugía plástica deberían ser obvias. Las células madre parecen ofrecernos la promesa de que pronto podremos restaurar el cuerpo humano exactamente en el mismo estado en el que estaba antes de la lesión, permitirnos volver a crecer las extremidades perdidas, hacer crecer órganos de reemplazo a pedido e incluso reconstruir los perdidos o perdidos. tejido para cirugía reconstructiva. Pronto, una mastectomía podría extirpar el cáncer de manera rutinaria y reconstruir un seno sano idéntico al que se extirpó. Un ataque cardíaco puede llevar a un corazón regenerado más saludable después del ataque que antes, e incluso las necesidades de rutina, como las transfusiones de sangre, pueden realizarse extrayendo sus propias células madre para crear un suministro personalizado.

Pero incluso esto es bastante dócil una vez que se combinan las células madre con la creciente complejidad de la automatización, porque un robot cirujano da Vinci no permanecerá bajo el control humano por mucho tiempo. Así que piense en los artículos anteriores, sobre cómo estamos aprendiendo a guiar a las células madre para que se conviertan en casi cualquier tejido. Piense en el día en que podamos decirle a las células madre con precisión en qué convertirse y crecer en formas precisas. Luego, piense en un autocirujano conectado a un sistema de sensores que le permite hacer un mapa completo de un cuerpo humano en tiempo real, ya que se alimenta de un mapa corporal para la forma deseada. Dentro de una década, es probable que un cirujano plástico utilice un software de modelado corporal desarrollado por MMO y VR para permitirle decidir con precisión cómo quiere verse, y luego supervisar al autocirujano da Vinci mientras usa su propia grasa corporal y células de la piel para producir un stock de células madre programables, y luego realizar cientos o incluso miles de microcirugías mínimamente invasivas para colocar esas células programadas por todo su cuerpo, donde se convertirán en masa muscular adicional, senos más grandes, repararán órganos internos dañados, etc., permitiendo su futuro auto la opción de & # 8220resculpting & # 8221 su apariencia personal.

& # 8220Pero espera, & # 8221 dices, & # 8220 no estaba & # 8217 en este artículo sobre el cambio de sexo? ¿Entonces & # 8217 estás diciendo que el cambio de sexo también se podría hacer de esta manera? & # 8221

Si. Sin embargo, el simple hecho de poder controlar las células madre hasta el punto de poder dictar en qué tipo de células se convertirán y qué forma tendrán en la madurez no es & # 8217t todo eso & # 8217s implicado. Hay diferencias adicionales que deben abordarse al cambiar de sexo, como las hormonas, la función biológica y la función reproductiva. Pero los investigadores ya han descubierto cómo decirle a los ovarios que se conviertan en testículos. Si bien esto no es tan fácil de revertir como podría pensar, porque de acuerdo con este estudio, los ovarios aparentemente tienen que & # 8220 luchar & # 8221 para seguir siendo ovarios, estamos haciendo grandes avances en la comprensión de estos diversos & # 8220 desencadenantes & # 8221 químicos y genéticos, incluidos los aparentemente sin importancia como los desencadenantes que promueven el crecimiento de vasos sanguíneos en varios tipos de tejido. También estamos progresando en la creación de ovarios artificiales, y las células madre se han utilizado con éxito para dar penes más grandes a los conejos.

Esto significa que a medida que aprendamos a controlar en qué se convierte una célula madre, es más que probable que aprendamos cómo decirles que se conviertan en estructuras de órganos específicos masculinos o femeninos, así como en órganos más genéricos. Con la capacidad de las impresoras de células para fabricar órganos internos, una capacidad que espero que reemplace los trasplantes de órganos a mediados o finales de la década, la capacidad de & # 8220imprimir & # 8221 órganos sexuales parece asegurada. Ahora son penes de conejo, pero ¿puedes realmente creer que los hombres no pagarán por tener órganos sexuales más grandes incluso más de lo que las mujeres pagan por tener senos más grandes? ¿Especialmente cuando se trata de una sola visita al consultorio de un cirujano que sanará más rápido que una vasectomía?

Entonces, en una década, creo que es bastante probable que el paciente que busca cambiar su género comience por ver a su cirujano, quien tomaría un escaneo completo de la persona. Luego, este escaneo se ingresaría en un programa que permitiría al paciente y al cirujano transformar el cuerpo del paciente en la apariencia precisa deseada. Una vez que se ha definido la forma del cuerpo, el programa determinaría qué cambios serían necesarios, las cantidades y tipos de reservas de células madre necesarias, la cirugía mínima necesaria para desviar el tracto urinario, los nervios, etc. y luego procedería a extraer las muestras. necesarios para crear reservas de células madre. Entonces comenzaría la creación de los órganos adecuados, utilizando una impresora 3D para crear los tejidos necesarios. Una vez que se cultivaron suficientes cepas, se colocaría al paciente en el autodoc y, según supervisó el médico, se transformaría.

Es posible que incluso pasos como imprimir los órganos no sean necesarios, ya que el autocirujano podría construir los órganos necesarios in situ.

Esta capacidad de controlar las células madre es la razón por la que creo que estoy apilando la baraja. Ya sabemos bastante sobre cómo hacerlo, y la velocidad a la que estamos progresando, así como los usos potenciales de las células madre controlables, hace que esta sea una tecnología médica que se desarrollará mucho más en los próximos años. . La medicina regenerativa no solo promete ayudar a curar problemas tales como enfermedades cardíacas y lesiones de la médula espinal, sino también desarrollar órganos de reemplazo, reemplazar tejido faltante y dañado, e incluso permitir potencialmente habilidades tales como reemplazar extremidades faltantes. Es un área de investigación de vital importancia y, como señala Wired, con tales usos & # 8220 frívolos & # 8221 como mejora de los senos, y la mejora final del pene tan cerca del mercado, será la mayor fuente de ingresos médicos. de la próxima década. Es sólo una pequeña parte de los numerosos avances que se realizarán en la próxima década, pero es probable que produzca un cambio enorme en nuestra dinámica social. A diferencia de la silicona, no hay & # 8220 antinaturalidad & # 8221 en un realce mamario con células madre, y estoy seguro de que la capacidad de crear senos de cualquier tamaño probablemente surgirá antes de mediados de la década. Combine eso con la capacidad de hacer penes más grandes, que también espero que llegue a mediados de la década, y es probable que la cirugía plástica se vuelva tan aceptable como un nuevo peinado. A medida que continuamos progresando y adquirimos más habilidades para usar células madre para curar, regenerar o remodelar el cuerpo, es probable que más personas las usen para lucir más atractivas, mejorar sus cuerpos o incluso para rejuvenecer y reparar el cuerpo. efectos del envejecimiento. Los usos potenciales de las células madre son enormes y, en términos relativos, cambiar el sexo de alguien es solo una pequeña posibilidad entre miles.


Inducir células gaméticas a partir de células madre y viceversa - Presentación de PowerPoint PPT

Ally Hill 2 de marzo de 2009. Morgan Batson Biol 430. Robyn Sharma. Resumen de la presentación. Introducción. 1er artículo (Geijsen et al., 2004) células germinales de tallo embrionario. & ndash presentación de PowerPoint PPT

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Las poblaciones de cabello progenitor son clave para comprender la calvicie de patrón masculino

Se sabe que las células madre, los actores clave en los procesos de regeneración del cuerpo, juegan un papel clave en la producción continua de cabello nuevo. Esta función generó interés en el estudio de las células madre del folículo piloso para comprender mejor la alopecia androgenética (AGA) o calvicie de patrón masculino, el tipo de pérdida de cabello más frecuente entre los hombres. Naturalmente, las células madre del folículo piloso fueron las principales sospechosas de causar AGA. Sin embargo, a principios de este mes, un estudio de George Cotsarelis de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania y sus colegas publicado en The Journal of Clinical Investigation (Garza et al., 2011) reveló que los pacientes con AGA en realidad tenían una cantidad normal de células madre foliculares. en el cuero cabelludo. Sorprendentemente, se encontró que diferentes poblaciones de células progenitoras, que se sospecha que se derivan de las células madre del folículo piloso, eran de hecho las que desempeñaban un papel clave en la causa de AGA. (Las células progenitoras son como las células madre en el sentido de que pueden diferenciarse en diferentes tipos de células, pero el destino de las progenitoras es más limitado y solo pueden replicarse un número limitado de veces). Al comprender mejor los tipos de células exactos involucrados, puede ayudar a los investigadores a diseñar mejores terapias para tratar AGA.

El ciclo de vida de un cabello: Para comprender el AGA y el papel clave recientemente descubierto de estas células progenitoras en él, es útil revisar primero la vida normal de un cabello. En la piel, cada cabello se encuentra dentro de un folículo piloso, una pequeña cavidad que desciende a través de la capa de la dermis y tiene glándulas sebáceas conectadas (que lubrican el cabello secretando una sustancia aceitosa) un arrector pili (un pequeño grupo de músculos que pueden formar el pelo se eriza) (ver figura del folículo piloso). Cada cabello tiene su propio ciclo de vida. La primera fase del ciclo de vida se llama anágena, un período de crecimiento en el que aproximadamente el 85 por ciento de los pelos de la cabeza de una persona se encuentran en un momento dado. Durante el anágeno, que puede durar de dos a seis años para un cabello, el cabello crece a un ritmo de aproximadamente cinco pulgadas por año. Después de la anágena, el cabello entra en catágeno, una etapa de transición de una a dos semanas en la que el folículo piloso y la raíz se encogen. Luego, el cabello entra en la última etapa, telógena, que es una fase de reposo que dura entre cinco y seis semanas, durante las cuales el cabello viejo no crece. Al final del telógeno, el folículo piloso vuelve a entrar en anágeno, la fase de crecimiento y, a menudo, un nuevo cabello empujará al anterior, comenzando el ciclo de crecimiento nuevamente (Furdon & # 038 Clark, 2003 Garza et al., 2011) .

Cada cabello se encuentra dentro de un folículo piloso, que desciende a través de la epidermis y la dermis de la piel. Conectadas al folículo se encuentran las glándulas sebáceas, que liberan aceites sobre el cabello, y los músculos erectores del pili, que pueden hacer que los pelos se pongan de punta. El bulto es donde reside la mayoría de las células madre del folículo piloso, y estas pueden dar lugar a células progenitoras multipotentes.

Alopecia androgenética: Normalmente, el cabello nuevo crecerá de manera similar a como lo hizo el anterior. Sin embargo, con AGA este no es el caso. En AGA, los folículos pilosos se vuelven más pequeños con el tiempo y, en consecuencia, producen pelos cada vez más pequeños, eventualmente microscópicos.¿Cómo es esto causado? No se sabe tan bien que se sabe que la testosterona es necesaria para esta miniaturización (ya que inhibir la conversión de testosterona a su forma activa puede retrasar la progresión de AGA), pero no se sabe mucho más sobre las causas de AGA (Garza et al., 2011).

Pero incluso si no se sabe qué sucede para causar AGA, los investigadores han trabajado mucho para averiguar qué células madre están normalmente activas en el folículo piloso. Dentro de un folículo piloso, hay células madre que residen en un área llamada "abultamiento" del folículo piloso, que es un pequeño compartimento ubicado donde la vaina de la raíz externa se encuentra con el músculo arrector pili (ver figura del folículo piloso). Las células madre en la protuberancia son células madre epiteliales multipotentes y pueden convertirse o diferenciarse en todos los tipos de células epiteliales del folículo (incluidos los folículos pilosos, la epidermis y las glándulas sebáceas) (Oshima et al., 2001). Están íntimamente involucrados en el ciclo de vida del folículo piloso. Dado esto, no debería sorprendernos que si estas células madre se destruyen, también lo haga el folículo piloso (Ohyama et al., 2006 Ohyama 2007).
Leer más & # 8230


Documento de preguntas de biología de ISC 2014 resuelto para la clase 12

** No se da respuesta debido a cambios en el programa actual.

Parte I
(Intente todas las preguntas)

Pregunta 1.
(a) Mencione una diferencia significativa entre cada uno de los siguientes:
(i) Parénquima y esclerénquima.
(ii) Epistasis y dominancia.
(iii) Hormonas de la fase ovulatoria y hormonas de la fase lútea.
(iv) Movimiento simplástico y movimiento apoplástico.
(v) Fenotipo y Genotipo.

(b) Dé las razones de lo siguiente:
(i) Los testículos descienden al escroto antes del nacimiento.
(ii) El crecimiento secundario no ocurre en tallos de monocotiledóneas.
(iii) Los fertilizantes nitrogenados no se aplican en campos donde crecen leguminosas.
(iv) El código genético es "universal".
(v) A temperaturas más altas, las plantas verdes comienzan a generar CO2 en lugar de 02.

(c) Cada una de las siguientes preguntas / declaraciones tiene cuatro respuestas sugeridas. Reescribe la respuesta correcta en cada caso. [5]
(i) La fiebre tifoidea se clasifica como:
(A) Enfermedad viral
(B) Trastorno genético
(C) Enfermedad bacteriana
(D) Enfermedad por protozoos

(ii) El algodón Bt es resistente a:
(A) Insectos
(B) Herbicidas
(C) Sal
(D) Sequía

(iii) Las raíces y los brotes se alargan mediante la actividad de:
(A) Meristemo apical
(B) Cambium vascular
(C) Meristemo lateral
(D) Cambium de corcho

(iv) Una proteína antiviral liberada de células infectadas y moribundas es:
(A) Antígeno
(B) Anticuerpo
(C) Antisuero
(D) Interferón

(v) La apertura y cierre de los estomas se debe a
(A) Ca 2+
(B) Na +
(C) K +
(D) CL

(d) Indique la contribución más conocida de: [3]
(i) Alec Jeffery
(ii) P.K. Sethi
(iii) Hugo de Vries

(e) Amplíe lo siguiente:
(i) SCID
(ii) ZIFT
Respuesta:
(a)

Parénquima Esclerénquima
(i) Tejido vegetal blando fundamental compuesto por células de paredes delgadas que forman la mayor parte de las hojas, raíces, médula del tallo y pulpa del fruto. Tejido vegetal de refuerzo o soporte mecánico formado por células o fibras largas de paredes gruesas y esclereidas de células cortas.
Epistasis Dominio
(ii) En esto están implicados dos pares de genes no alélicos, un par de genes inhibe la expresión de otro gen no alélico. De un par de genes aleomórficos, el que aparece en la generación Fj se llama dominante y el fenómeno se llama dominancia.
Hormonas de la fase ovulatoria Hormonas de la fase lútea
(iii) El estrógeno y la hormona luteinizante provocan la ovulación y hacen que un folículo de Graaf vacío se convierta en un cuerpo lúteo que produce progesterona. La progesterona hormore estimula el desarrollo del revestimiento uterino antes de la implantación de un óvulo fertilizado.
Movimiento simplástico Movimiento apoplásico
(iv) El agua se mueve de una célula a otra en el citoplasma a través de las membranas plasmáticas y los plasmodesmos. El agua se mueve de una celda a otra a través de los espacios de las paredes exteriores de las células de celulosa.
Fenotipo Genotipo
(v) Son los caracteres observables externamente, controlados por genes Es la constitución genética de un organismo con respecto a un carácter.

(b) (i) La formación de espermatozoides requiere una temperatura que sea unos pocos grados menor que la temperatura corporal normal. El escroto casi no tiene un aislamiento de grasa, por lo que mantiene los testículos a una temperatura más fría. Además, la contracción o relajación de los músculos del escroto mueve los testículos cerca o lejos del calor del cuerpo de acuerdo con las temperaturas ambientales.

(ii) El crecimiento secundario no ocurre en el tallo de las monocotiledóneas porque no contiene el tejido meristemático-cambium, que es responsable del crecimiento secundario en las plantas. Los haces vasculares están cerrados.

(iii) Los fertilizantes nitrogenados no son necesarios en los campos donde crecen leguminosas porque estas plantas tienen nódulos en las raíces que contienen bacterias fijadoras de nitrógeno. Convierten el nitrógeno del aire del suelo en nitratos que utilizan estas plantas. Los nitratos se mezclan con el suelo cuando estas plantas se aran.

(iv) El código genético es universal, triplete porque consta de tres de cuatro bases nitrogenadas: adenina, guanina, timina y citosina. Estas cuatro bases en diferentes combinaciones de tripletes de todos los diversos tipos de proteínas, formadas por codificación genética.

(v) A temperaturas más altas y alta concentración de oxígeno, CO2 puede ser liberado por algunas plantas en lugar de O2 porque la principal enzima de la fotosíntesis -RuBP-carboxilasa o Rubisco funciona como RuBP-oxigenasa. Divide RuBP en PGA y ácido fosfoglicólico. El último se cambia a ácido glicólico y luego a glicina. En las mitocondrias, la glicina forma serina y CO2, que se publica. Este proceso se llama fotorrespiración. Se somete a la fotosíntesis.

(c) (i) Enfermedad bacteriana.
(ii) Insectos.
(iii) Meristemos apicales.
(v) K +
(iv) Interferón.

(d) (i) Toma de huellas dactilares de ADN.
(iii) Dio el término mutación.
(ii) Desarrolló el “pie de Jaipur.

(e) (i) Inmunodeficiencia combinada grave.
(ii) Transferencia intrafalopiana de cigoto.

Parte II (50 puntos)
Sección a
(Responda dos preguntas cualesquiera)

Pregunta 2.
(a) Describa el experimento de Miller y Urey sobre el origen de la vida. [3]
(b) Defina lo siguiente: [2]
(i) Mutaciones de cambio de marco.
(ii) Deriva genética.
Respuesta:
(a) El concepto de Oparin-Haldane de la base bioquímica del origen de la vida fue puesto a prueba por Stanley Miller y Harold C. Urey (1953) en laboratorio al crear las condiciones probables de la tierra primitiva. Diseñaron su aparato de tubos de vidrio y matraces como se muestra en la figura y crearon una atmósfera que contenía hidrógeno, amoníaco, metano y vapor de agua en una cámara del aparato y permitieron que los líquidos condensados ​​se acumularan en otra cámara. La energía se suministró calentando la cámara que contenía líquido, así como mediante chispas eléctricas de los electrodos en la cámara gaseosa. El experimento se llevó a cabo de forma continua durante una semana y luego analizaron la composición química del líquido dentro del aparato. Descubrieron que el líquido contenía una gran cantidad de compuestos orgánicos complejos, incluidos algunos aminoácidos como glicina, adenina y ácido asparático.

Sin embargo, a partir del resultado de este experimento, sugirieron que la descarga eléctrica, producida durante el rayo en la atmósfera primitiva de la tierra que contiene hidrógeno, amoníaco, nitrógeno y vapor de agua, podría haber resultado en la formación de aminoácidos y otros componentes básicos orgánicos esenciales ( azúcares, nucleótidos, etc.) de organismos vivos y posiblemente estos podrían haber formado vida en la tierra primitiva. Así, el experimento de Miller y Urey apoya el concepto bioquímico del origen de la vida de Oparin y Haldane.

(b) (i) Una mutación por desplazamiento del marco de lectura es una mutación genética causada por una deleción o inserción de una sola base en una secuencia de ADN (código) que cambia la forma en que se lee la secuencia.
(ii) La deriva genética se refiere al cambio en un tipo y frecuencia de genes en una población debido a una ocurrencia aleatoria.

Pregunta 3.
(a) Nombre y defina los tres tipos de selección natural. [3]
(b) Indique lo siguiente: [2]
(i) Principio de Hardy-Weinberg
(ii) Teoría de la recapitulación.
Respuesta:
(a) Tres tipos de selección natural son f
(1) Selección estabilizadora o equilibrante: conduce a la eliminación de organismos que tienen caracteres sobreespecializados y mantiene una población homogénea que es genéticamente constante. Favorece los fenotipos medios o normales al tiempo que elimina al individuo con expresión extrema, por ejemplo, anemia de células falciformes en seres humanos.

(2) Dirección o selección progresiva: en esta selección, la población cambia hacia una dirección particular junto con el cambio en el medio ambiente. A medida que el entorno está experimentando un cambio continuo, el organismo que ha adquirido nuevos caracteres sobrevive y otros son eliminados, por ejemplo, el melanismo industrial.

(3) Selección disruptiva o diversificadora: es un tipo de selección natural que favorece la expresión extrema de ciertos rasgos para aumentar la varianza en una población. Divide una población homogénea en muchas formas adaptadas y da como resultado un polimorfismo equilibrado, por ejemplo, tres tipos de caracoles en el mar.

(b) (i) Los principios de Hardy-Weinberg establecen que las frecuencias de alelos y genotipos en una población permanecerán constantes de generación en generación en ausencia de otras influencias evolutivas.
(ii) Establece que la ontogenia recapitula la fitogenia. Significa que los embriones, en su desarrollo, repiten la historia evolutiva de sus antepasados ​​en una forma breve y abreviada.

Pregunta 4.
(a) Mencione las características importantes del hombre de Neandertal. [3]
(b) ¿Qué son los órganos homólogos? ¿Cómo ayudan a proporcionar evidencia de la evolución orgánica? [2]
Respuesta:
(a) Un típico hombre de Neandertal había

  • Altura inferior a 150 cm.
  • Fuertemente construido con muslos fuertes y curvados hacia afuera.
  • Capacidad craneal de 1450 cm3.
  • Las crestas de las cejas son prominentes.
  • Cráneo de huesos gruesos, deprimido y protuberante.
  • La frente era baja e inclinada.
  • Herramientas de pedernal ideadas y usadas.
  • Vivían en cuevas y usaban piel de animales para cubrirse.
  • Enterraron a sus muertos con ceremonias.

(b) Los órganos que tienen funciones diferentes pero que tienen un origen y desarrollo embriogénicos similares y que tienen una relación similar con los órganos adyacentes se denominan órganos homólogos.

Indican una relación cercana entre sus poseedores, por ejemplo, las extremidades anteriores de un humano, el ala de un pájaro, la pata de un caballo y la aleta de una foca son aparentemente diferentes entre sí en estructura y función, sin embargo, todas están construidas sobre el mismo plan pentadactyl, tener el mismo número de huesos, músculos, vasos sanguíneos y nervios dispuestos en el mismo patrón y desarrollados de manera similar. Por lo tanto, la explicación más razonable es que las extremidades anteriores de todos estos animales fueron heredadas hace mucho tiempo de un ancestro común.

Sección B
(Responda dos preguntas cualesquiera)

Pregunta 5.
(a) Describe los diferentes tipos de haces vasculares. [4]
(b) Indique tres diferencias anatómicas entre una raíz monocotiledónea y una raíz dicotiledónea. [3]
(c) Explique el efecto de la luz y la temperatura sobre la fotosíntesis. [3]
Respuestas:
(a) Existen principalmente tres tipos de haces vasculares:
(i) Radial: estos son los haces vasculares en los que el xilema y el floema se encuentran radialmente uno al lado del otro (por ejemplo, en las raíces de las plantas con semillas). Esto se encuentra en las raíces.

(ii) Conjuntos: Aquellos en los que los dos tipos de tejidos vasculares se encuentran en el mismo radio. Aquí, el xilema y el floema juntos forman un paquete. Son de dos subtipos:
(a) Garantía, y
(b) Bicollateral.

(a) Colateral: el xilema y el floema se encuentran juntos en el mismo radio en la posición en que el xilema se encuentra hacia adentro y el floema hacia afuera. En el tallo dicotiledóneo, el cambium se encuentra presente entre el xilema y el floema, tales haces se denominan abiertos (por ejemplo, en Helianthus), y en los tallos monocotiledóneos, el cambium está ausente, se llama cerrado.

(b) Bicollateral: en tales haces vasculares, el floema se encuentra presente en ambos lados del xilema. Simultáneamente también se producen dos tiras de cambium. Varios elementos en un paquete están dispuestos en el siguiente orden: floema externo, cambium externo, xilema, cambium interno y floema interno. Estos paquetes se encuentran comúnmente en los miembros de la familia Cucurbitaceae. Estos paquetes siempre están abiertos.

(iii) Concéntrico: en este tipo, un tipo de tejido vascular rodea al otro. Los haces concéntricos pueden ser de dos subtipos, anfivasal y anficribal. En haz anfivasal, el xilema rodea el floema que se encuentra en Dracaena, Yucca y otras monocotiledóneas y algunas dicotiledóneas. Si el floema rodea el xilema, se le llama anficribal como se encuentra en muchos helechos. Estos haces concéntricos siempre están cerrados.

  1. La corteza es comparativamente estrecha.
  2. Presencia de parénquima del floema.
  3. La endodermis está menos engrosada y las tiras casparias son más prominentes.
  4. El número de haces vasculares es de 2 a 3, 6 o rara vez 8.
  5. Los elementos del xilema son poligonales.
  6. La médula está mayormente ausente.
  1. La corteza es ancha.
  2. Parénquima del floema ausente.
  3. Endodermis invisible solo en raíz joven.
  4. Los haces vasculares son numerosos.
  5. Los elementos del xilema son ovalados o redondos.
  6. La médula siempre está presente.

(c) (i) Luz: la intensidad de la luz afecta la tasa de fotosíntesis y, por lo tanto, controla la tasa de producción de ATP y NADPH2. Un aumento en la intensidad de la luz aumentará la tasa de fotosíntesis (si ningún otro factor es limitante). Más allá de la intensidad de la saturación de la luz, el aumento de la intensidad de la luz no aumenta la tasa de fotosíntesis. Esa intensidad de luz a la que el CO2 utilizado en la fotosíntesis es igual al liberado durante la respiración se llama punto de compensación de luz. La tasa de fotosíntesis no depende de la duración de la luz, pero la cantidad de carbohidratos producidos depende de la duración de la luz. La calidad de la luz también afecta el proceso, ya que ocurre solo en la parte visible del espectro, es decir, 380 nm y longitudes de onda de 760 nm. Por lo general, no se produce en los rayos ultravioleta e infrarrojos, ya que estos rayos son dañinos para el protoplasma. La tasa más alta de fotosíntesis se da en la luz roja seguida de la luz azul, mientras que la luz verde es menos efectiva en la fotosíntesis, ya que la mayor parte se refleja.

(ii) Temperatura: la temperatura, junto con otras condiciones ambientales, afecta la foto-síntesis de varias maneras. A baja temperatura, la tasa de fotosíntesis es baja porque las enzimas se ven afectadas negativamente. También a altas temperaturas, las enzimas se desnaturalizan y la tasa de fotosíntesis disminuye. El rango óptimo de temperatura para la fotosíntesis es de 20 ° C y # 8211 35 ° C. Hasta los 35 ° C, el proceso muestra un aumento progresivo con el aumento de temperatura y este aumento sigue la Ley de Hoff, según la cual la velocidad de reacción química se duplica por cada 10 ° C de aumento de temperatura de otros factores no limitantes.

Pregunta 6.
(a) Explique la teoría de la fuerza de transpiración para el ascenso de la savia. [4]
(b) Explique el proceso de espermatogénesis en humanos. [3]
(c) Defina lo siguiente: [3]
(i) Placentación
(ii) Partenocarpia
(iii) Difusión
Respuesta:
(a) Teoría de tracción de cohesión y transpiración: esta teoría fue propuesta por primera vez por Dixon y Jolly (1894) y se basa en las siguientes características:
(i) Cohesión y Adhesión: La atracción mutua entre moléculas de agua se llama cohesión. Las paredes de las traqueidas y los vasos del xilema están formadas por lignina y celulosa y tienen una gran afinidad por el agua (adhesión).

(ii) Tensión: La tracción de la transpiración desarrolla una presión o tensión negativa en la savia del xilema que se transmite a la raíz.

Las paredes húmedas de las células del mesófilo en la hoja pierden vapor de agua hacia los espacios intercelulares. Se transpira una cantidad suficiente de agua a través de los espacios intercelulares de las células del mesófilo a través de los estomas. Esto se debe a que el aire seco fuera de la hoja tiene un potencial hídrico menor que el aire húmedo de la hoja, como resultado, el agua se difunde fuera de los estomas y aumenta el déficit de presión de difusión (DPD). Como resultado, se succiona más agua del mesófilo interno contiguo. células y, en última instancia, del tejido del xilema. Esta tensión se transmite a las raíces.

La columna de agua no se rompe debido a las fuerzas cohesivas y adhesivas.

(b) El proceso de espermatogénesis ocurre en las gónadas-testículos masculinos. Los testículos están formados por muchos túbulos seminíferos revestidos por epitelio germinal. Las células de la capa germinal se dividen para formar espermatozoides en los siguientes cuatro pasos:

(1) Espermatocitogénesis: las células epiteliales germinales que entran en el proceso de espermatogénesis se denominan células germinales primarias. Cada célula primaria por divisiones mitóticas repetidas da lugar a una serie de células (no especializadas) llamadas espermatogonias. También siguen dividiéndose y entran en la siguiente fase.
Fase de crecimiento: las espermatogonias aumentan de tamaño y crecen. Cada espermatogonio se divide mitóticamente para formar dos espermatocitos primarios que son diploides y están unidos por su citoplasma. Los espermatocitos primarios sufren meiosis.

(2) Meiosis I: Los espermatocitos primarios se someten a la primera división meiótica o de maduración, cada uno forma dos espermatocitos secundarios haploides (x).

(3) Meiosis II: Los espermatocitos secundarios se someten a una división meiótica y producen dos espermátidas. Una espermátide es una célula redonda con un núcleo esférico.

(4) Espermiogénesis: es el proceso de transformación de la espermátide circular en un espermatozoide. En este proceso, el núcleo de la espermátide se convierte en la cabeza del espermatozoide, el aparato de Golgi, que contiene enzimas proteolíticas, se convierte en el casquete del acrosoma, las mitocondrias forman la parte media y el centrosoma forma la cola.

(c) (i) Placentación: Es la disposición de los óvulos dentro del ovario.
(ii) Partenocarpia: La formación de frutos sin fertilización se llama partenocarpia, por ejemplo, plátano.
(iii) Difusión: Es el movimiento de moléculas o iones de sólido, líquido o gas desde su mayor concentración a su área de menor concentración.

Pregunta 7.
(a) ¿Por qué el xilema y el floema se clasifican como tejidos complejos? Describe la estructura del floema. [4]
(b) Describe la ultraestructura del cloroplasto. [3]
(c) Indique tres funciones de la placenta. [3]
Respuesta:
(a) El xilema y el floema se denominan tejidos complejos porque están formados por más de un tipo de células. El xilema está compuesto por traqueidas, tráqueas, parénquima del xilema y fibras del xilema. Las traqueidas y tráqueas (vasos) se denominan elementos conductores.

El floema está formado por cuatro tipos de células:

(i) Elementos de tamiz: en las plantas vasculares inferiores, están presentes estructuras unicelulares llamadas células de tamiz, mientras que las angiospermas tienen los miembros del tubo de tamiz multicelular. Son largos canales tubulares. Están formados por células vivas alargadas sin núcleo y dispuestas de punta a punta en filas verticales.Las paredes de los extremos de los tubos de cribado individuales están perforadas por varios poros. Las paredes de los extremos de las celdas de criba se conocen como placas de criba. Estas placas conectan las celdas de tamiz adyacentes para formar un canal continuo de larga distancia para el transporte de materiales alimenticios.

(ii) Células compañeras: los miembros del tubo de cribado de las angiospermas están acompañados por células parenquimatosas altamente especializadas llamadas células compañeras. Están en contacto con el citoplasma de los miembros del tubo de tamiz por plasmodesmos en sus paredes delgadas.

Las células acompañantes tienen núcleo, citoplasma rico en granulos y vacuolas. Controlan las actividades de los miembros del tubo de cribado.

(iii) Parénquima del floema: Las células del parénquima del floema son vivas, de paredes delgadas y las más simples. Contienen almidón, taninos y cristales. Estas células realizan la función de almacenamiento y translocación lateral de sustancias alimenticias.

(iv) Fibras del floema: las fibras del floema o células del esclerénquima son los componentes del floema. Las fibras pueden estar septadas o no septadas y pueden estar muertas o no vivas en la madurez. Proporcionan soporte mecánico al cuerpo de la planta.

(b) El cloroplasto es una estructura ovalada rodeada por dos membranas unitarias separadas entre sí por un espacio llamado espacio periplastidial. Internamente, el cloroplasto es una estructura en forma de disco, la grana incrustada en una matriz incolora llamada estroma.

Cada granum está formado por una pila de compartimentos cerrados llamados tilacoides. Cada tilacoide consta de dos membranas paralelas unidas en sus márgenes. Las membranas de los tilacoides contienen una capa de partículas llamadas cuantasomas (unidades de fotosíntesis). Cada quantasoma tiene 230 moléculas de clorofila. En el estroma, hay muchas membranas que corren paralelas entre sí a lo largo del cloroplasto que se denominan laminillas.

Diferentes grana están conectados entre sí a través de una conexión tubular llamada laminillas del estroma. Cada cloroplasto contiene casi 40-60 grana incrustados en el estroma.

Grana son los sitios para la reacción a la luz y el estroma es el sitio para la reacción oscura de la fotosíntesis.

(c) En los mamíferos, la placenta realiza las siguientes funciones:

  1. Ayuda en la nutrición del embrión ya que los nutrientes como los aminoácidos, monoazúcares, vitaminas, etc., se difunden de la sangre materna a la sangre fetal a través de la placenta.
  2. Ayuda en la respiración del embrión a medida que el O2 de la sangre materna y el CO2 de la sangre fetal se difunden a través de la placenta.
  3. También ayuda en la excreción del embrión a medida que los desechos nitrogenados de la sangre fetal, como la urea, se difunden en la sangre materna a través de la placenta.
  4. También actúa como una glándula endocrina, ya que secreta ciertas hormonas como el estrógeno, la relaxina, la progesterona y la gonadotropina coriónica humana (HCG).

Sección-C
(Responda dos preguntas cualesquiera>

Pregunta 8.
(a) Describa el experimento realizado por Griffith. ¿Qué conclusiones infirió de sus observaciones? [4]
(b) ¿Qué es la inseminación artificial? Mencione dos formas en las que es útil en la cría de animales lecheros. [3]
(c) ¿Qué es la proteína unicelular? Da su origen y significado. [3]
Respuesta:
(a) La bacteria Diplococcus pneumoniae causa neumonía en humanos. Frederick Griffith observó dos cepas de esta bacteria. Una cepa tiene polisacáridos que forman una cápsula grande alrededor de la célula llamada tipos lisos (S). La colonia de tales células tiene una apariencia suave. Las células bacterianas de la otra cepa no tienen la cápsula de polisacárido y la colonia formada por estas células tiene un aspecto irregular y se denomina tipo rugoso (R). La cepa S es virulenta mientras que la cepa R no es virulenta.

En sus experimentos, Griffith inyectó ratones con bacterias de tipo R vivas. No desarrollaron la enfermedad. Cuando inyectó bacterias del tipo "S", los ratones desarrollaron la enfermedad y murieron. Sin embargo, cuando se inyectaron bacterias de tipo S muertas por calor en los ratones, no desarrollaron neumonía. Sin embargo, cuando inyectó a los ratones una mezcla de tipo R vivo (no virulento)

con bacterias de tipo S (virulentas) muertas por calor, los ratones desarrollaron la enfermedad y murieron. Griffith observó que en la sangre de ratones muertos, estaban presentes bacterias del tipo R y S. Por tanto, llegó a la conclusión de que el calor mata a las bacterias de tipo liso provocando una transformación de las de tipo rugoso viviente en bacterias de tipo S vivas. Experimentos posteriores de otros científicos sugirieron que el ADN y no las proteínas es el material genético.

(b) La inseminación artificial se realiza para obtener una mejor y mejor variedad de animales. En este método, el semen del tipo de animal deseado (por ejemplo, un toro) se recolecta y conserva mediante métodos químicos o congelación. Este semen conservado se inyecta luego en el tracto genital de la vaca elegida durante su período máximo de fertilidad. Entonces ocurre el proceso reproductivo normal y la progenie así obtenida es un híbrido de caracteres deseados.

La inseminación artificial es útil en la cría de animales porque:

  1. Es económico como el semen de un animal deseado, por ejemplo, el toro puede ser transportado a lugares lejanos mientras que el transporte del animal no es fácil.
  2. El semen de alta calidad está disponible todo el tiempo, pero un toro de alta calidad puede no estar disponible todo el tiempo y en todos los lugares.

(c) Proteína unicelular (SCP) se refiere a células microbianas secas o proteína total extraída de cultivos celulares microbianos puros. SCP no es proteína pura. Se refiere a las células completas de bacterias, levaduras, hongos filamentosos o algas. También contiene carbohidratos, lípidos, ácidos nucleicos, sales minerales y vitaminas. La composición depende del organismo y el sustrato sobre el que crece, fuentes & # 8211 Chlorella (algas), Rhodopseudomonas capsulate (bacteria), Trichoroderma (hongos). Significado El SCP se puede utilizar como complemento alimenticio para los seres humanos o los animales como pienso. Tiene aplicación en la alimentación animal como engorde de terneros, aves de corral y cría de peces. En alimentos, se utiliza como portadores de aroma, portadores de vitaminas, coadyuvantes emulsionantes y para mejorar el valor nutricional de productos horneados, sopas, en comidas listas para servir y en el campo técnico en procesamiento de papel, procesamiento de cuero y como estabilizador de espuma.

Pregunta 9.
(a) ¿Cómo probaron Hershey y Chase que el ADN es el material genético? [4]
(b) Indique una aplicación principal de cada uno de los siguientes: [3]
(i) resonancia magnética
(ii) Ultrasonido
(iii) ECG
(c) Explique el papel de las células madre en el tratamiento médico. [3]
Respuesta:
(a) Alfred Hershey y Martha Chase realizaron experimentos con el bacteriófago del virus T2 que ataca a la bacteria común Escherichia coli. El bacteriófago tiene dos componentes químicos, es decir, proteína y ADN. La proteína forma las estructuras externas como las fibras de la cabeza, la vaina y la cola y una molécula de ADN está en la cabeza. El fago ataca a E. coli uniéndose con las fibras de su cola a la pared bacteriana e inyectando su material genético en la célula bacteriana para producir nuevos fagos.

Hershey y Chase marcaron el ADN y los componentes proteicos del fago por separado con trazadores radiactivos específicos y luego siguieron estos componentes a lo largo del ciclo de vida del fago. Desarrollaron dos cepas del virus, una con proteína etiquetada y otra con ADN etiquetado. Casi todas las proteínas contienen azufre que no se encuentra en el ADN, mientras que todas las moléculas de ADN contienen fósforo que no se encuentra en las proteínas. Los fagos T2 cultivados en presencia de azufre radiactivo (35S) tienen proteínas marcadas y los fagos T2 cultivados en presencia de fósforo radiactivo (32P) tenían ADN marcado.

Después de desarrollar estas cepas, Hershey y Chase permitieron que cada cepa infectara la bacteria. Poco después de la infección, las células bacterianas se agitaron suavemente en un mezclador para separar las partículas de fago adheridas. Se observó que solo se encontró 32P radiactivo en las células bacterianas y que 32S solo estaba presente en las capas virales en el medio circundante y no dentro de las células bacterianas. Cuando estudiaron la radioactividad de la progenie viral, se encontró que solo tenía 32P y no 35S.

Los resultados muestran claramente que solo el ADN es el material genético y no la capa de proteína.

(b) (i) Mapeo por resonancia magnética de tejidos cerebrales y estudio del metabolismo tisular.
(ii) Ultrasonido & # 8211 Se utiliza en el diagnóstico de diversas enfermedades del corazón, vesícula biliar, hígado, páncreas, útero y ovario.
(iii) ECG & # 8211 Diagnóstico de diversas enfermedades cardíacas como trombosis coronaria, isquemia miocárdica, etc.

(c) Las células madre se encuentran en todos los organismos multicelulares y son capaces de dividirse para formar nuevas células que pueden diferenciarse en varios tipos de células especializadas.

Papel de las células madre en el tratamiento médico:

  1. Las células madre se han utilizado para el tratamiento de varios cánceres como la leucemia y el linfoma.
  2. También se puede utilizar para el tratamiento de enfermedades autoinmunes graves como la esclerosis múltiple.
  3. El estudio de las células madre embrionarias humanas proporcionará información sobre los eventos complejos que ocurren durante el desarrollo humano.
  4. Las células madre embrionarias pueden dirigirse para diferenciarse en tipos celulares específicos, ofrecer la posibilidad de una fuente renovable de células y tejidos de reemplazo para tratar enfermedades como la enfermedad de Alzheimer, lesión de la médula espinal, accidente cerebrovascular, quemaduras, diabetes, artritis y enfermedades cardíacas.

Pregunta 10.
(a) Escriba notas breves sobre: ​​[4]
(i) Alelos múltiples
(ii) Medidas artificiales para el control de la población.
(b) ¿Qué complicaciones surgirán si la sangre de una persona Rh positiva se transfunde a una persona Rh negativa y viceversa? [3]
(c) Indique los tres objetivos del proyecto del genoma humano. [3]
Respuesta:
(a) (i) Alelos múltiples: la mayoría de los genes se presentan en dos formas alternativas, ambas controlan el mismo carácter y ocupan el mismo locus en los cromosomas homólogos. Estas diferentes formas del mismo gen se denominan alelos. Sin embargo, algunos genes pueden presentarse en más de dos formas alélicas y se denominan alelos múltiples. Un conjunto de tales alelos múltiples puede contener de 3 a 20 o incluso más miembros que ocupan el mismo locus en los cromosomas homólogos. En tal conjunto de alelos múltiples, un miembro es siempre dominante y uno recesivo para todos los demás. Un individuo lleva solo dos de estos alelos, por ejemplo, grupos sanguíneos ABO.

(ii) Método artificial para controlar la población: Los métodos naturales de anticoncepción no son fiables y son reemplazados por métodos artificiales:

(a) Píldoras anticonceptivas: las píldoras anticonceptivas que contienen hormonas evitan que una mujer quede embarazada si se usan con regularidad. Las píldoras anticonceptivas también ayudan a las mujeres a tener ciclos menstruales regulares y reducen las posibilidades de anemia.

(b) Anticoncepción de barrera: las barreras más populares son el condón y el diafragma que mantienen a los espermatozoides en contacto con los óvulos en el sistema reproductor femenino.

(c) Dispositivo intrauterino (DIU): es un pequeño dispositivo que se coloca en el útero para prevenir el embarazo. Una vez que el DIU medicado está en su lugar, puede proporcionar un método anticonceptivo durante 5 a 10 años.

(d) Inyección para el control de la natalidad: la vacunación es otro método de control de la natalidad. Esta vacuna es eficaz durante tres meses y debe aplicarse cuatro veces al año.

(b) El factor Rh o antígeno Rh fue informado por primera vez en glóbulos rojos de monos Rhesus por Landsteiner. Posteriormente se encontró en la mayor parte de la población humana. 85-99% de la población, dependiendo de la raza, tiene el factor Rh, por lo tanto son Rh + ve. No hay anticuerpos contra el antígeno Rh en el cuerpo humano. El antígeno Rh se produce debido a un gen dominante, por lo que los individuos Rh + ve se presentan como RR o Rr con Rh-ve como rr.

La sangre Rh-ve se puede administrar de forma segura a un individuo Rh + ve. Pero cuando se transfunde sangre Rh + ve a una persona Rh -ve, durante la primera transfusión, no surge ninguna complejidad debido a la ausencia de anticuerpos Rh en la sangre del receptor, pero esta transfusión induce la síntesis de anticuerpos en la sangre del receptor. En caso de una segunda transfusión de sangre Rh (+ ve) a una persona Rh (- ve), los glóbulos rojos de la sangre del donante comienzan a aglutinarse debido a la presencia de anticuerpos previamente formados en la sangre del receptor, causando así la muerte del receptor. Por lo tanto, el factor Rh debe determinarse antes de cualquier transfusión de sangre.

(c) Human Genome Project (HGP) es un programa de investigación internacional para analizar el material genético completo del ser humano y también de animales de experimentación seleccionados. El objetivo de HGP es decodificar el material de ADN completo o el genoma de los seres humanos para 2003 y hacerlos accesibles para futuros estudios biológicos.


Agradecimientos

Agradecemos a Ansgar Klebes, Ed Laufer, Jean Maines, Jessica Treisman, Ting Xie, Bloomington Drosophila Stock Center, Tsinghua Fly Center, Viena Drosophila RNAi Center (VDRC) y Developmental Studies Hybridoma Bank (DSHB) para cepas de moscas o anticuerpos, Ansgar Klebes para comunicar datos no publicados y Kyra Yang para corregir el manuscrito.

Contribuciones de autor

Xuewen Li, F.Y., B.D. y R.X. concibió y diseñó los experimentos y analizó los datos Xuewen Li, F .Y., H.C., B.D. y Xinghua Li realizaron los experimentos R.X. escribió el manuscrito.

Este trabajo fue apoyado por las subvenciones nacionales 973 de Ciencias Básicas del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la República Popular de China [2011CB812700 y 2014CB850002].


Una mejor cerveza

Los avances en los medios de cultivo celular significan que los científicos saben cada vez más lo que se ha incluido en la mezcla y que las células disfrutan de un entorno más natural, incluso en el laboratorio.

Las células que prosperan en el laboratorio hacen felices a los investigadores. Y viceversa: los experimentos biológicos pueden detenerse si los investigadores no logran que sus cultivos celulares crezcan en el medio nutritivo adecuado.

Es por eso que el mercado de tales medios de cultivo es dinámico, con decenas de mezclas comerciales y elaboradas en casa disponibles para ayudar a los biólogos a lidiar con todos los diferentes tipos de células que sus experimentos podrían requerir. Pero aunque el campo del cultivo celular puede basarse en generaciones de experiencia, hacer la elección correcta del medio sigue siendo más un arte que una ciencia.

Incluso las pequeñas diferencias en los medios pueden tener un gran impacto en las células, a menudo sin una razón clara. Muchos científicos mezclan sus propios medios de cultivo, pero eso puede obstaculizar la reproducibilidad de los hallazgos científicos. John Masters, patólogo experimental del University College de Londres y editor de numerosos libros sobre cultivos de células animales y humanas, dice que la receta de tales 'cervezas caseras' puede ser difícil de seguir debido a la gran cantidad de ingredientes, así como a las variaciones. en pureza y contenido entre proveedores, variaciones entre lotes de un solo proveedor y las dificultades de fabricar cantidades relativamente pequeñas de una mezcla lábil de productos químicos de manera constante.

Sin embargo, a medida que los científicos aceptan la importancia de saber exactamente en qué están prosperando sus células, el campo se vuelve más riguroso. Algunos investigadores, por ejemplo, están tratando de eliminar los componentes de los medios de cultivo que se originan en animales, debido al temor de que puedan contaminar o infectar posibles terapias humanas en el futuro. Otros investigadores están tratando de hacer que los medios de crecimiento reproduzcan un entorno natural de manera más realista, por ejemplo, creando estructuras de tejido tridimensionales (3D).

Algunas celdas son difíciles de complacer

Un buen ejemplo de la importancia de los buenos medios de cultivo se encuentra en el floreciente campo de las células madre pluripotentes inducidas (iPSC), células adultas a las que se les ha hecho retroceder sus relojes moleculares para recuperar el estado de la infancia de cualquier destino posible 1. Estas células se pueden redirigir para que se conviertan en muchos tipos de células, lo que ofrece perspectivas para la medicina regenerativa 2 utilizando tejidos cultivados en laboratorio para reemplazar o renovar tejido envejecido, lesionado o enfermo en pacientes.

En el Centro RIKEN de Biología del Desarrollo en Kobe, Japón, por ejemplo, el oftalmólogo Masayo Takahashi espera obtener la aprobación pronto para el primer ensayo clínico de un tratamiento basado en iPSC, para la degeneración macular relacionada con la edad, en el que comienzan porciones de la retina. morir. El objetivo de Takahashi es reemplazar las partes enfermas de la retina con células cutáneas reprogramadas.

Mientras tanto, los investigadores básicos están explorando la "transdiferenciación": un enfoque genético que convierte un tipo de célula en uno completamente diferente, saltando por completo la reversión a la fase de células madre. Un ejemplo es el trabajo de Rudolf Jaenisch y Yosef Buganim en el Instituto Whitehead de Investigación Biomédica en Cambridge, Massachusetts. Mediante un proceso basado en el cultivo celular, los investigadores han demostrado que las células del tejido conectivo se pueden transformar en células que expresan marcadores específicos de las células de Sertoli, que normalmente se encuentran en los testículos 3. Los resultados pueden ayudar a los investigadores a resolver el enigma de la infertilidad masculina y pueden allanar el camino para técnicas de cultivo de tipos de células que actualmente son difíciles o incluso imposibles de cultivar.

Buganim dice que el "medio de cultivo específico utilizado es crucial para el destino particular que asumen las células". Las células transdiferenciadas, las iPSC o las neuronas cultivadas necesitan cada una su propio medio de cultivo adaptado a las necesidades de las células y el tipo de célula. Los medios pueden tener o carecer de ciertos factores de crecimiento, por ejemplo, o crear niveles altos o bajos de oxígeno, todo lo cual permite que las células retengan sus características y propiedades normales, dice Buganim.

De manera más general, los investigadores de células madre en laboratorios académicos o industriales necesitan medios y sustratos para mantener y hacer crecer sus células, y para persuadirlas a seguir una serie de vías de desarrollo, dice Bradley García, quien dirige el desarrollo de tecnología y negocios en Primorigen Biosciences en Madison. Wisconsin, que desarrolla y vende dichos productos. Los medios adaptados a los requisitos de las células también pueden mantener células madre diferenciadas, ya sean células hepáticas o cardíacas o neuronas, en cultivo durante días, meses o incluso más de un año.

Las células pueden ser impredecibles, creciendo más fácilmente en un medio que en otro sin razón aparente. Y las células madre, según Scott Monsma, director senior de investigación y desarrollo de Primorigen, están “equilibradas en el filo de una navaja” y se diferenciarán en respuesta, por ejemplo, al manejo brusco, el hacinamiento y el estrés. Estos factores hacen que el desarrollo de medios de células madre sea un desafío, pero al mismo tiempo, el potencial médico de las células madre aumenta la demanda de dichos medios, dicen las empresas.

Algunos científicos usan sistemas basados ​​en alimentadores para hacer crecer sus células madre. En estos sistemas, una capa de células de soporte, como los fibroblastos embrionarios de ratón, suministran factores de crecimiento al medio. Pero estos sistemas pueden ser propensos a errores, advierte Erik Hadley, científico principal en investigación y desarrollo de Stemcell Technologies, una empresa derivada de la Agencia del Cáncer de Columbia Británica que tiene su sede en Vancouver, Canadá, y vende medios de células madre.No solo es diferente cada lote de células alimentadoras, sino que también es difícil controlar la cantidad y el tiempo de los factores de crecimiento excretados, lo que dificulta a los investigadores saber qué ingredientes hacen que las células respondan de qué manera.

Para combatir estos problemas, Stemcell Technologies vende un medio de mantenimiento de células madre sin alimentador llamado mTeSR1. Un producto de continuación, TeSR2, está completamente libre de proteínas animales, y otro, TeSR-E8, que se lanzó en enero, contiene un conjunto de ocho componentes con una formulación basada en el trabajo de James Thomson, investigador de células madre en la Universidad de Wisconsin – Madison. Stemcell Technologies vende los medios con licencias de patente de la universidad. Life Technologies en Carlsbad, California, también vende una versión, llamada Essential 8 Medium.

Definir exactamente lo que ha entrado en un medio de cultivo lleva el campo más allá de la alquimia y ayuda a los científicos a reproducir los hallazgos de sus colegas, así como a abordar las aplicaciones clínicas, dice Mikhail Kolonin, investigador de células madre en el Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston. .

No más productos farmacéuticos animales

Además de los problemas con los sistemas de alimentación, otro obstáculo para la reproducibilidad es que los factores de crecimiento, las proteínas y otros nutrientes en los medios de células madre generalmente provienen del suero bovino fetal, que puede comprender hasta una quinta parte del volumen de un medio, dice Monsma. . Cada lote de suero, que es parte de la sangre, proviene de un animal diferente y contiene diferentes cantidades de componentes. “El caso es que no sabemos qué hay dentro”, dice Kolonin. Esa es una de las razones por las que los científicos de células madre que estudian aplicaciones clínicas se están volviendo cautelosos al usar productos que contienen suero.

Otra razón es que las células cultivadas en productos animales para su uso en trasplantes de tejidos pueden "potencialmente causar una respuesta inmune en los pacientes", dice Kolonin. La contaminación puede tener consecuencias aún más graves, como lo demostró la experiencia con la enfermedad de las vacas locas, dice Nathan Allen, gerente de marketing de productos en el negocio de cultivo celular y bioprocesamiento en Thermo Fisher Scientific, con sede en Waltham, Massachusetts. En el episodio de las vacas locas, un brote en el Reino Unido de la variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob fue causado por la contaminación de los alimentos con el agente infeccioso del encefalopata espongiforme bovino.

La Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. Ha pedido a los fabricantes que eviten los componentes de origen animal en la terapéutica. Esta preferencia afecta la investigación preclínica, porque idealmente, las opciones de tecnología en las primeras etapas de desarrollo deberían establecer el patrón para la fabricación más adelante, dice Roberta Morris, directora comercial de Thermo Fisher Scientific.

Por esa razón, los nuevos medios comerciales están cada vez más libres de suero, dice Allen. Su empresa ofrece una serie de medios sin suero y medios definidos libres de todos los componentes procedentes de animales. Pero desterrar los productos de origen animal no es fácil, aunque solo sea porque convertir los medios que contienen suero o con suplementos indefinidos en una versión más definida químicamente significa reelaborar masivamente una receta patentada, que afecta la fabricación.

Todo esto puede encarecer los medios. El otoño pasado, Sigma-Aldrich en St Louis, Missouri, lanzó un medio de mantenimiento de células madre como parte de su serie Stemline. El medio no está completamente libre de productos animales, pero está compuesto de componentes definidos y no contiene los tipos de preparación de proteína cruda que se encuentran en muchas formulaciones, como suero o extractos de pituitaria, dice Dan Allison, científico investigador principal de Sigma-Aldrich. Fue diseñado para atender a laboratorios que están trabajando en aplicaciones industriales para células madre y que necesitarán grandes volúmenes de medios, dice la compañía.

Monsma dice que crear medios sin componentes animales, utilizando solo compuestos químicos y suplementos de origen no animal, como albúmina de suero humano o factores de crecimiento recombinantes, significa que las proteínas deben expresarse en células o bacterias humanas, luego purificarse y probarse. Su empresa y otras están creando capacidades para fabricar dichos medios. Por ejemplo, Primorigen está colaborando con varios laboratorios universitarios para convertir un medio de diferenciación en uno libre de componentes animales.

Para los investigadores de células madre, alejarse de los productos animales significa abandonar algunos productos básicos de laboratorio, como las células alimentadoras de ratón. Además, algunas sustancias que se utilizan tradicionalmente para recubrir las placas de cultivo celular no están libres de animales. Matrigel, un producto que anteriormente fabricaba Becton, Dickinson de Franklin Lakes, Nueva Jersey, pero que se vendió a Corning Inc. en Corning, Nueva York, el otoño pasado, es un gel que se usa para cubrir platos y se deriva de un tipo de tumor de ratón. Investigadores de la Universidad de Michigan en Ann Arbor han señalado que, aunque Matrigel ha ayudado a los científicos a definir qué necesitan las iPSC, sus orígenes animales y su variabilidad son problemáticos si las células se cultivan como posibles tratamientos para el paciente 4.

Ingeniería en la mezcla

Algunos científicos estarán satisfechos solo mezclando sus propios medios de cultivo celular. Ellos "tienden a saber lo que están haciendo y tienen mucha experiencia", dice Masters.

Pero la mayoría, agrega, “generalmente no están interesados ​​en los conceptos básicos de cómo hacerlo correctamente, solo en el producto final”. Quieren poder comprar medios listos para usar. Las empresas han comenzado a atender a científicos que quieren medios más definidos. Empresas entrevistadas por Naturaleza dicen que sus productos son superiores a los de elaboración casera porque pueden ejercer un mayor control de calidad sobre la forma en que obtienen, almacenan, mezclan y evalúan los ingredientes, y pueden fabricar medios en condiciones controladas.

Los medios de ingeniería pueden marcar la diferencia. Por ejemplo, las células madre se congelan hasta su uso en el laboratorio, y los científicos utilizan una variedad de medios de criopreservación, incluidas las preparaciones caseras. Pero un desafío continuo en el campo es que la mayoría de las células no sobreviven al deshielo, dice Hadley.

"La mayoría de los investigadores generalmente no están interesados ​​en los conceptos básicos de cómo hacerlo correctamente, solo en el producto final".

Hacia fines del año pasado, Thermo Fisher Scientific comenzó a vender un medio de criopreservación sin suero y sin origen animal llamado HyCryo para líneas celulares estándar, y uno separado, HyCryo-STEM, para células madre. HyCryo-STEM está diseñado para mejorar la tasa de recuperación de las células madre después de la descongelación. Los científicos que trabajan con células madre neurales generalmente pueden recuperar solo entre el 10 y el 20% de las células, y aumentar esa proporción no es fácil con los medios de congelación típicos elaborados en casa que se usan en los laboratorios, dice Cindy Neeley, especialista en cultivo celular de Thermo Fisher. En las pruebas, el nuevo medio de la compañía es tan bueno como el de elaboración casera, y para las células madre neurales la recuperación aumentó a 50-60%, dice ella.

Mejorar los entornos de cultivo celular también significa mejorar los contenedores. Tomando un enfoque de ingeniería, Po Ki Yuen, un bioingeniero de Corning, ha construido una placa de 96 pozos que nutre las células en crecimiento mientras elimina los desechos, que son tóxicos, y repone los medios, sin una bomba externa 5. La placa no solo requiere menos de la cantidad habitual de intercambio de medios diario, dice Yuen, lo que minimiza la necesidad de intervención humana y reduce el riesgo de contaminación, sino que también tiene un movimiento de fluidos que es un poco más parecido al del cuerpo que el de un recipiente de laboratorio clásico.

La idea de la placa, que surgió durante una sesión de desarrollo de producto con dos colegas, dice, es aprovechar las diferencias de presión entre los pozos que contienen diferentes cantidades de fluido. Tiras estrechas de papel de filtro o una membrana de celulosa conectan los pocillos, de modo que el fluido se ve obligado a fluir de forma controlable hacia el pozo adyacente conectado hasta que la altura del líquido alcance el mismo nivel en ambos. “La velocidad de flujo en nuestra placa de perfusión se puede controlar mediante la diferencia de altura del líquido entre los pocillos conectados y las dimensiones y el tamaño de los poros de la tira de membrana de celulosa o papel de filtro”, dice Yuen.

La versión de 96 pozos aún no está en el mercado, pero sí una versión de 6 pozos, dice Brian Douglass, gerente de desarrollo comercial de Corning. Las células en la versión de 6 pocillos pueden durar al menos 72 horas sin intercambio de medios, dice Yuen. Y, dice Douglass, el intercambio de medios menos frecuente significa que "los investigadores recuperan sus fines de semana".

Los científicos y las empresas también están explorando entornos 3D en los que fomentar un crecimiento similar al de los tejidos de los grupos de células, manteniendo las células cerca y en constante comunicación. En este tipo de arquitectura, las células madre pueden crecer en agregados redondeados llamados cuerpos embrioides, que es parte del proceso de diferenciación.

Esto significa que las células no deben adherirse a la superficie de su contenedor, porque si lo hacen, crecerán en una sola capa extendida, dice Neeley. Thermo Fisher Scientific ha desarrollado una serie de placas y placas de pocillos múltiples con una superficie de poliestireno que ofrece propiedades de baja adhesión. Los andamios se pueden usar para dar forma a los grupos de células a medida que crecen, pero la tridimensionalidad se derrumba una vez que se retira el andamio, como una tienda de campaña sin sus postes de soporte. También pueden bloquear la vista de un investigador a través de un microscopio.

Para atender a los investigadores que buscan opciones viables de cultivo celular en 3D, Thermo Fisher Scientific ha desarrollado una placa de cultivo llamada Nunclon Sphera. “Las células, en lugar de adherirse a la superficie, se agregan a sí mismas y forman una esfera tridimensional en el entorno de cultivo”, dice Neeley. Cuando se cultivan en esta placa, las células crecen en esferas que los científicos pueden transferir de un recipiente a otro con una pipeta, sin alterar la forma, dice ella. Actualmente, los clientes están realizando una prueba beta del producto.

Otros esfuerzos centrados en las placas se basan en cambios arquitectónicos más radicales. El cultivo de células tridimensionales se remonta a más de 100 años, dice Ross Harrison, biólogo de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland. Cultivó tejido neural en una gota colgante de linfa de rana y pudo observar células nerviosas vivas que brotaban axones, las largas extensiones a través de las cuales las neuronas envían mensajes a otras neuronas.

Ahora, una empresa suiza, InSphero en Schlieren, está utilizando la técnica de gota colgante como base para una placa de múltiples pocillos hecha de poliestireno convencional pero con pozos rediseñados. Después de construir un prototipo, el Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH) en Zúrich estableció la incipiente empresa en el parque tecnológico del instituto, dice Jens Kelm, un biotecnólogo de la Universidad de Zúrich que fundó InSphero hace cuatro años junto con la Universidad de Zúrich. colega Wolfgang Moritz y el ingeniero de ETH Jan Lichtenberg. La empresa acaba de mudarse a sus propias instalaciones.

A diferencia de los pozos típicos de fondo redondo, los pozos de InSphero tienen una parte inferior en forma de V, similar en apariencia a una copa de champán. En su fondo, el pozo es plano. En una gota colgante de medio, las células se asientan y crecen como esferoides de una manera que permite la microscopía, dice Kelm.

Introducir las células en el pozo también significó cambiar las aberturas del pozo, que tienen la forma de un florero muy estrecho para que encajen bien alrededor de la punta de una pipeta. Los investigadores encontraron que el contacto hermético entre la abertura del pozo y la punta de la pipeta les permitió depositar cantidades casi idénticas en cada pozo, lo cual es importante para asegurarse de que los resultados sean comparables entre los pozos. Para llegar al diseño, dice Kelm, “comenzamos a experimentar con puntas de pipeta, las cortamos y echamos gotas desde la parte superior y miramos cómo salían por la parte inferior”.

En 2011, InSphero inició una asociación con PerkinElmer en Waltham, Massachusetts, lo que permitió que las placas se incorporaran a los instrumentos de detección automatizados de PerkinElmer, que utilizan las compañías farmacéuticas. Lo que comenzó como un acuerdo de marketing se ha transformado en empresas que colaboran en el desarrollo de ensayos, por ejemplo, crean placas que contienen esferoides de microtisidos hepáticos listos para las pruebas de toxicidad de fármacos.

Kelm ve un amplio mercado internacional para su tecnología. Las leyes europeas que prohíben el uso de animales en las pruebas de cosméticos han dejado a la industria clamando por in vitro modelos, como sus microtissues. Los desarrolladores de fármacos y las empresas químicas también quieren ensayos basados ​​en células para probar la toxicidad. Y la tecnología de gota colgante se puede utilizar para cultivar células madre, un área que podría expandirse a medida que estas células avanzan hacia aplicaciones médicas.

Nadia Benkirane-Jessel, bióloga del Instituto Nacional Francés de Salud e Investigación Médica (INSERM) en Estrasburgo, utiliza la tecnología de InSphero para investigar formas de acortar los tiempos de recuperación para las personas que se someten a procedimientos de reparación ósea y, potencialmente, regeneración ósea. Para posicionar las células óseas correctamente para el crecimiento, Benkirane-Jessel siembra células que han crecido en microtissues esféricos en nanofibras 3D desarrolladas en su laboratorio para su uso en ratones. También planea utilizar la tecnología de InSphero para un producto desarrollado por su empresa derivada, Artios Nanomed en Estrasburgo, en el campo de la regeneración de huesos y cartílagos.

Otro spin-off académico que está desarrollando el cultivo celular en 3D es n3D Biosciences en Houston. Como explica Glauco Souza, director científico y cofundador de la empresa, la tecnología siembra tejido levitando células y uniéndolas 6. El primer paso es decorar las células con NanoShuttle, el ensamblaje de nanopartículas magnéticas de la compañía de oro y óxido de hierro reticulado con polilisina, dice. A continuación, la placa de cultivo celular se expone a un campo magnético. “Cuando se aplica el campo magnético, une las células mientras las levita”, dice.

Lo que mantiene el crecimiento de las células, explica Souza, es la interacción célula-célula que promueve el proceso de levitación, que se parece más al entorno del cuerpo que al cultivo celular convencional. La tecnología también facilita el intercambio de medios, porque un imán puede mantener el tejido en su lugar, dice.

Souza, un químico físico que trabajó anteriormente en el MD Anderson Cancer Center en Houston, dice que la investigación con esta tecnología en la empresa y en laboratorios académicos colaboradores muestra que los microtissues resultantes han en vivo-como la morfología y la producción de proteínas, lo que les permite ser utilizados en in vitro modelos de prueba de drogas. n3D ​​Biosciences tiene clientes en laboratorios universitarios y compañías farmacéuticas, y se centra en las pruebas de toxicidad de alto rendimiento y el desarrollo de fármacos.

Kolonin utiliza la tecnología para estudiar el tejido graso y también lo considera un posible entorno para el crecimiento de células madre en órganos. Recrear un órgano en un plato requiere que todos los tipos de células del órgano estén presentes y hagan conexiones. En un plato plano, sin embargo, un tipo de célula suele hacerse cargo porque responde mejor a los medios o al plástico, y otras células se pierden rápidamente, dice. Esa situación es diferente con la tecnología n3D. “Sacas las células, les arrojas partículas. durante la noche y ponlos en el campo magnético, y al día siguiente ya tienes los esferoides ”, dice. Los esferoides incluyen todos los tipos de células. "Literalmente, lleva un día".

La levitación magnética ha sido una buena forma de modelar el tejido adiposo, agrega Kolonin, y de cultivar células madre conservando su capacidad de diferenciación 7.

Las partículas magnéticas pueden tener consecuencias adversas para las células que las contienen, pero estas son una minoría de las células en cultivo. Los microtissues permanecen juntos y las células tienden a escupir las partículas, que luego permanecen en la matriz fuera de las células.

"Últimamente ha habido un auge en los formatos 3D, y creo que el campo está adoptando y evaluando críticamente estas tecnologías rápidamente".

“Últimamente ha habido un auge en los formatos 3D, y creo que el campo está adoptando rápidamente y evaluando críticamente estas tecnologías”, dice Jeffrey Morgan, bioingeniero de la Universidad de Brown en Providence, Rhode Island. Él piensa que cuando las células contactan, interactúan y se comunican con otras células en lugar de con andamios artificiales, el cultivo celular replica más de cerca el en vivo ambiente, especialmente en órganos sólidos como el corazón y el hígado, donde la densidad celular es alta.

Morgan inventó lo que él llama la placa de Petri 3D, y en 2009 fundó una empresa: Microtissues, con sede en Providence. En un acuerdo que se concretó el año pasado, Sigma-Aldrich está distribuyendo el plato. Los clientes de Morgan son investigadores biomédicos académicos, empresas farmacéuticas que realizan pruebas de toxicidad y empresas de terapia celular que exploran cómo preparar grupos de células para un posible trasplante.

La placa de Petri 3D surgió cuando, para guiar el crecimiento de esferoides multicelulares similares a tejidos, Morgan y su estudiante graduado Anthony Napolitano comenzaron a hacer moldes en el laboratorio. Querían un material que no fuera adhesivo para las células, que es el "opuesto directo" de la clásica placa de Petri de plástico, dice Morgan. Al mismo tiempo, los investigadores necesitaban un material que no interfiriera con las fuerzas adhesivas de células pequeñas que impulsan el agrupamiento de células. El material que eligieron fue agarosa, que forma un hidrogel de uso común y está compuesto por un 98% de agua, por lo que Morgan dice que su enfoque es “como esculpir agua”.

Un usuario echa agarosa fundida en los micromoldes, permite que se gelifique, luego retira la agarosa micromoldeada y la coloca en un plato estándar de múltiples pocillos. Los medios celulares y las células se pipetean en la placa, y luego las células se depositan por gravedad en cada uno de los micropocillos y se autoensamblan en un esferoide multicelular en el fondo de cada pocillo moldeado. Los micromoldes se pueden esterilizar en autoclave y reutilizar para moldear más geles.

El molde produce esferoides de forma uniforme, dice Morgan. Su tamaño puede variar con la cantidad de células que se siembran. Las células son más fáciles de recolectar que en los métodos basados ​​en andamios. Se derraman cuando se invierte el gel, lo que permite realizar más pruebas.

Aunque la investigación con células madre y los avances en el cultivo celular están avanzando rápidamente, las terapias con células viables están a años de estar en el mercado, dice Chuck Oehler, director ejecutivo de Primorigen. Pero empresas como la suya reciben llamadas de personas que buscan curas basadas en células madre. Tampoco los científicos de células madre son inmunes a la esperanza.

Un investigador que no quiso ser identificado es diabético y ha sido dependiente de la insulina durante más de 30 años.Hace unos años, tuvo un trasplante de células de islotes productoras de insulina de cadáveres, lo que le permitió pasar casi un año sin inyecciones de insulina y también disminuyó algunos de sus síntomas, como entumecimiento en los dedos de manos y pies.

“Entonces, el potencial parece estar ahí, si se puede producir el trabajo que nosotros y otros estamos haciendo para asegurar la producción de células con una función adecuada y duradera”, dice el investigador. Como practicante, conoce la realidad científica. "Pero dado el impacto que la medicina regenerativa puede tener en mi calidad de vida y en mis seres queridos, es fácil entender cómo aquellos que están menos familiarizados con la ciencia y la industria pueden frustrarse o impacientarse con el ritmo del progreso".


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Conclusiones

En las últimas décadas, la atención al tejido adiposo ha aumentado en paralelo con una creciente epidemia de obesidad y sus efectos negativos sobre el metabolismo de todo el cuerpo y una mayor incidencia de diversas enfermedades y afecciones. Solo recientemente los esfuerzos de investigación se han orientado hacia la comprensión de la biología del desarrollo de este tejido (Han et al., 2011 Rodeheffer et al., 2008 Tang et al., 2011 Tang et al., 2008). La complejidad de los distintos linajes adiposos (blanco, marrón, marrón inducido, subcutáneo, visceral, etc.), la dificultad para trabajar con un tipo celular tan frágil y la naturaleza no contigua de este tejido ha dificultado la comprensión de su origen del desarrollo, y pueden existir múltiples orígenes. Sin embargo, con la generación de herramientas de desarrollo, como el rastreo de linajes, los investigadores ahora están preparados para comprender las señales de desarrollo y el origen del tejido adiposo y responder a una gran cantidad de preguntas interesantes e indefinidas. Por ejemplo, ¿cuáles son los tipos de células de origen del linaje adiposo? ¿Cuál es el momento de la determinación y especificación del linaje adiposo? ¿Surgen las células madre adiposas en el lugar en el vaso sanguíneo o ¿migran y llegan de otra parte? ¿Cuáles son las señales derivadas del nicho de los vasos sanguíneos que estimulan a estas células madre a proliferar y diferenciarse o que las mantienen en estado inactivo? ¿Cuál es la importancia de las células madre adiposas para la homeostasis y el mantenimiento de la almohadilla de grasa tanto con una ingesta energética normal como con una carga excesiva de nutrientes? ¿Otros medicamentos contra la diabetes alteran la biología de las células madre adiposas, de forma similar al tratamiento con TZD? ¿Los factores de crecimiento y las vías de señalización del desarrollo alteran el comportamiento de las células madre y la formación de adipocitos? En medio de la epidemia de obesidad, los descubrimientos recientes y las respuestas a estas preguntas abiertas brindarían la esperanza de que haya luz al final del túnel.


Agradecimientos

Agradecemos a los miembros de nuestro laboratorio por su apoyo, especialmente a Kentaro Kato y Ken-ichi Tominaga por sus fructíferas discusiones. Este trabajo fue apoyado en parte por una subvención del Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología a Kiyokazu Agata y Satoru Kobayashi, un Proyecto de Investigación para el Programa Futuro de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia a Satoru Kobayashi Core Research for Evolutional Proyecto de Ciencia y Tecnología (CREST) ​​de la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón para Satoru Kobayashi y una subvención del Instituto Nacional de Ciencias Agrobiológicas (Programa de Diseño Biológico) para Hidefumi Orii y Satoru Kobayashi.


Ver el vídeo: Grade 5 SCIENCE Q2 Ep2: Parts and Functions of Female Reproductive System (Febrero 2023).