1227- Plaquetas artificiales

Norman F Luc, Nathan Rohner, Aditya Girish , Ujjal Didar Singh Sekhon, Matthew D Neal. Plaquetas artificiales bioinspiradas: pasado, presente y futuro. Platelets. 2021; 33(1): 35-47. Case Western Reserve University, Department of Biomedical Engineering, Cleveland, OH 44106, USA.

Resumen 

Las plaquetas son células sanguíneas anucleadas producidas a partir de megacariocitos predominantemente en la médula ósea y liberadas en la circulación sanguínea en un recuento saludable de 150.000-400.000 por μL y una vida útil en circulación de 7-9 días. Las plaquetas son las primeras en responder en el sitio de la lesión vascular y hemorragia, y participan en la formación de coágulos a través de mecanismos primarios específicos del sitio de la lesión de adhesión, activación y agregación para formar un tapón plaquetario, así como mecanismos secundarios de aumento de la coagulación a través de la amplificación de la trombina y la generación de fibrina. Las plaquetas también secretan diversos contenidos granulares que mejoran estos mecanismos para el crecimiento y la estabilidad del coágulo. El coágulo resultante sella el sitio de la lesión para detener la hemorragia, un proceso denominado hemostasia. Debido a esta función crítica, una reducción en el recuento de plaquetas o una desregulación en la función plaquetaria se asocia con riesgos de sangrado y complicaciones hemorrágicas. Estos escenarios a menudo se tratan con transfusión profiláctica o de emergencia de plaquetas. Sin embargo, las transfusiones de plaquetas enfrentan desafíos significativos debido a la disponibilidad limitada de donantes, la difícil portabilidad y almacenamiento, los altos riesgos de contaminación bacteriana y la vida útil muy corta (aproximadamente 5-7 días). Estos desafíos se están abordando actualmente mediante un sólido volumen de investigación que involucra procesos de almacenamiento a temperatura reducida y reducción de patógenos en plaquetas de donantes para mejorar la vida útil y reducir la contaminación, así como enfoques basados ​​en biorreactores para generar plaquetas independientes del donante a partir de células madre in vitro. En paralelo, ha surgido un campo de investigación complementario que involucra el diseño de plaquetas artificiales utilizando construcciones de partículas biosintéticas que emulan funcionalmente varios mecanismos hemostáticos de las plaquetas. Aquí proporcionamos una revisión integral de la historia y el estado actual de los enfoques de plaquetas artificiales, junto con un análisis de las oportunidades y desafíos translacionales.

Transfusión de plaquetas en la clínica

Las plaquetas son células sanguíneas anucleadas, discoides, de 2-4 μm de diámetro producidas a partir de megacariocitos predominantemente en la médula ósea y liberadas en la circulación sanguínea. En un individuo sano, el recuento normal de plaquetas en sangre es de 150.000-400.000 por μL, con una vida útil en circulación de 7-9 días.

La principal función fisiológica de las plaquetas es proporcionar hemostasia (detención del sangrado) en caso de lesión de los vasos sanguíneos, mediante mecanismos primarios de adhesión específica del sitio de la lesión, activación y agregación para formar el tapón plaquetario hemostático. Un subconjunto de plaquetas localizadas en el sitio de la lesión también facilita mecanismos secundarios de aumento de los resultados de la coagulación mediante la amplificación de la generación de trombina en la superficie plaquetaria activa rica en fosfolípidos aniónicos y la secreción de varias biomoléculas procoagulantes de los gránulos plaquetarios. Estos mecanismos centrales del papel de las plaquetas en la hemostasia se muestran en la Figura 1.....

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(*) Una vez que esta en la pagina del articulo, pulsando el botón derecho puede acceder a su  traducción al idioma español. Este blog de bioquímica-clínica está destinado a bioquímicos y médicos; la información que contiene es de actualización y queda a criterio y responsabilidad de los mencionados profesionales, el uso que le den a la misma. 
Nueva presentación el 01 de Marzo
Cordiales saludos. 
Dr. Anibal E. Bagnarelli,
Bioquímico-Farmacéutico,UBA.
Ciudad de Buenos Aires, R. Argentina

1226- Defectos hereditarios raros de la coagulación y fibrinolisis que desafian al laboratorio

Natalie Mathews, Subia Tasneem, Catherine P M Hayward. Defectos hereditarios raros de la coagulación y la fibrinolisis que desafían a los laboratorios de diagnóstico. Review. ISLH- Int J Lab Hematol . 2023 :45 (2) :30-43. Department of Pathology and Molecular Medicine, McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada

Resumen Chat DeepSeek

Introducción a los trastornos raros de la coagulación y la fibrinolisis

El artículo comienza presentando el concepto de defectos raros hereditarios de la coagulación y la fibrinolisis, que abarcan un grupo de trastornos que afectan la capacidad de la sangre para coagular o disolver coágulos de manera eficaz. Estos trastornos son causados ​​por mutaciones genéticas que provocan deficiencias o disfunciones en proteínas específicas involucradas en la cascada de coagulación o vía de fibrinólisis. Si bien los trastornos hemorrágicos comunes, como la hemofilia A y B, están bien estudiados, los defectos raros, como las deficiencias de fibrinógeno,  del factor XIII y las  de plasminógeno, son menos comprendidos y, a menudo, subdiagnosticados.

La rareza de estas afecciones plantea un desafío significativo para los laboratorios de diagnóstico. Muchos laboratorios no están equipados con las herramientas especializadas o la experiencia requerida para identificar estos trastornos, lo que conduce a un posible diagnóstico erróneo o tardío. El artículo enfatiza la importancia de un diagnóstico preciso, ya que estas afecciones pueden tener consecuencias clínicas graves, incluidas hemorragias o trombosis potencialmente mortales.

Presentación clínica y heterogeneidad

Uno de los principales desafíos en el diagnóstico de defectos fibrinolíticos y de coagulación poco frecuentes es su presentación clínica heterogénea. Los pacientes pueden presentar una amplia gama de síntomas, desde tendencias leves a hemorragias hasta eventos hemorrágicos o trombóticos graves. Por ejemplo:

• Transtornos del fibrinógeno: pueden manifestarse como hemorragias, trombosis o incluso afecciones asintomáticas, según el tipo de mutación y el nivel de fibrinógeno funcional.
• Deficiencia del factor XIII: a menudo se presenta con sangrado tardío, mala cicatrización de heridas o hemorragia intracraneal espontánea.
• Deficiencia de plasminógeno: generalmente asociada con conjuntivitis leñosa y un mayor riesgo de trombosis debido a la fibrinólisis alterada.

La variabilidad de los síntomas dificulta que los médicos sospechen estos trastornos poco frecuentes, especialmente en ausencia de antecedentes familiares. Además, la superposición de la presentación clínica con trastornos hemorrágicos o trombóticos más comunes complica aún más el proceso de diagnóstico.

Limitaciones de las pruebas de diagnóstico convencionales

El artículo destaca las limitaciones de las pruebas de coagulación estándar, como el tiempo de protrombina (TP), el tiempo de tromboplastina parcial activada (TTPa) y el tiempo de trombina (TT), para diagnosticar defectos fibrinolíticos y de coagulación poco frecuentes. Estas pruebas están diseñadas para detectar trastornos comunes y es posible que no detecten anomalías sutiles asociadas con afecciones poco frecuentes. Por ejemplo:

• Deficiencias de fibrinógeno: si bien se pueden detectar niveles bajos de fibrinógeno, la disfibrinogenemia (función anormal del fibrinógeno) puede requerir pruebas especializadas como ensayos de solubilidad del coágulo o tromboelastografía.
• Deficiencia del factor XIII: las pruebas de coagulación estándar suelen ser normales y se necesitan ensayos específicos de actividad del factor XIII o pruebas de solubilidad de urea para el diagnóstico.
• Deficiencia de plasminógeno: requiere ensayos funcionales de plasminógeno, ya que los niveles antigénicos pueden no correlacionarse con la actividad.

El artículo destaca que la dependencia exclusiva de las pruebas convencionales puede dar lugar a resultados falsos negativos, lo que subraya la necesidad de técnicas de diagnóstico más avanzadas.

Técnicas de diagnóstico avanzadas

Para abordar las limitaciones de las pruebas convencionales, el artículo analiza el papel de los métodos de diagnóstico avanzados en la identificación de defectos fibrinolíticos y de coagulación poco frecuentes. Estas técnicas incluyen:

Ensayos de coagulación especializados:

• Ensayos de actividad específica de factores: miden la actividad funcional de factores de coagulación específicos, como el factor XIII o el fibrinógeno.
• Ensayos globales: técnicas como la tromboelastografía (TEG) y la tromboelastometría rotacional (ROTEM) proporcionan una evaluación integral de la formación y lisis de coágulos, ofreciendo información sobre la coagulación y la fibrinólisis.
• Pruebas genéticas: La secuenciación de próxima generación (NGS) y los paneles de genes específicos se utilizan cada vez más para identificar mutaciones asociadas con trastornos fibrinolíticos y de coagulación poco frecuentes. Las pruebas genéticas no solo confirman el diagnóstico, sino que también ayudan a comprender los mecanismos moleculares subyacentes.
• Pruebas específicas para la fibrinólisis: Los ensayos que miden la actividad del plasminógeno, los niveles de alfa-2-antiplasmina y la actividad del activador tisular del plasminógeno (tPA) son esenciales para diagnosticar defectos de la fibrinólisis.

El artículo enfatiza que estas técnicas avanzadas requieren pruebas específicas, equipos y experiencia especializados, que pueden no estar disponibles en todos los laboratorios de diagnóstico. La colaboración con laboratorios de referencia o centros especializados suele ser necesaria para un diagnóstico preciso.

Casos prácticos y desafíos diagnósticos

El artículo incluye varios casos prácticos para ilustrar los desafíos diagnósticos asociados con defectos fibrinolíticos y de coagulación poco frecuentes. Estos casos destacan:

• La importancia de una historia clínica completa y de los antecedentes familiares para orientar las pruebas diagnósticas.
• La necesidad de un alto índice de sospecha cuando las pruebas estándar son normales pero los síntomas clínicos sugieren un trastorno hemorrágico o trombótico.
• El papel de los equipos multidisciplinarios, incluidos hematólogos, científicos de laboratorio y genetistas, para interpretar resultados complejos y llegar a un diagnóstico definitivo.

Por ejemplo, un caso describe a un paciente con trombosis recurrente y conjuntivitis leñosa a quien finalmente se le diagnosticó deficiencia de plasminógeno después de pruebas exhaustivas. Otro caso involucra a un paciente con episodios hemorrágicos graves y un TTPa normal, a quien se le encontró deficiencia de factor XIII mediante ensayos especializados.

Implicaciones para el manejo del paciente

El diagnóstico preciso de defectos fibrinolíticos y de coagulación poco frecuentes es fundamental para el manejo adecuado del paciente. El artículo analiza las siguientes implicaciones:

• Trastornos hemorrágicos: Los pacientes con deficiencias de fibrinógeno, factor XIII u otros factores de coagulación pueden requerir terapia de reemplazo con concentrados de factores específicos o plasma fresco congelado. En algunos casos, se pueden utilizar agentes antifibrinolíticos como el ácido tranexámico para controlar los episodios hemorrágicos.
• Trastornos trombóticos: Los pacientes con defectos de fibrinólisis, como la deficiencia de plasminógeno, pueden beneficiarse de la terapia anticoagulante para prevenir la trombosis.

El manejo a largo plazo a menudo implica un equilibrio entre la prevención del sangrado y la trombosis, lo que requiere un seguimiento estrecho y planes de tratamiento individualizados.

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Nueva presentación el 25 de Febrero
Cordiales saludos. 
Dr. Anibal E. Bagnarelli,
Bioquímico-Farmacéutico,UBA.
Ciudad de Buenos Aires, R. Argentina

1225- Coagulopatía inducida por sepsis

Williams, Brittney ; Zou, Lin MD, Pittet, Jean-Francois ; Chao, Wei. Coagulopatía inducida por sepsis: resumen de la fisiopatología, presentación clínica, diagnóstico y estrategias de tratamiento. Anesthesia & Analgesia 2024; 138(4): 696-711. Division of Cardiothoracic Anesthesia, Department of Anesthesiology, University of Maryland School of Medicine, Baltimore, Maryland

Resumen 

La hemostasia fisiológica es un equilibrio entre las vías procoagulantes y anticoagulantes, y en la sepsis, este equilibrio se altera, lo que resulta en la generación sistémica de trombina, alteración de la actividad anticoagulante y supresión de la fibrinólisis, una afección denominada coagulopatía inducida por sepsis (SIC). La SIC es una complicación común, presente en el 24% de los pacientes con sepsis y el 66% de los pacientes con choque séptico, y a menudo se asocia con malos resultados clínicos y alta mortalidad. Estudios preclínicos y clínicos recientes han generado nuevos conocimientos sobre la patogénesis molecular de la SIC. En este artículo, analizamos la patofisiología compleja de la SIC con un enfoque en el papel de la señalización inmune innata procoagulante en la activación hemostática: producción de factor tisular, generación de trombina, endoteliopatía y funciones antitrombóticas deterioradas. También revisamos las presentaciones clínicas de la SIC, el sistema de puntuación diagnóstica y las pruebas de laboratorio, el estándar actual de atención y los ensayos clínicos que evalúan la eficacia de las terapias anticoagulantes.

Lo que se sabe:

1. La coagulopatía inducida por sepsis (SIC) es un hallazgo común en pacientes sépticos gravemente enfermos y se caracteriza por una inflamación sistémica con activación concomitante de la coagulación.

2 El aumento de la expresión del factor tisular procoagulante a través de monocitos circulantes activados, la formación de una trampa extracelular de neutrófilos (NET) que promueve la generación de trombina, una marcada inflamación vascular con lesión endotelial y mecanismos anticoagulantes deteriorados son los eventos centrales en la fisiopatología de la SIC.

Lo que aún se está aprendiendo:

3. La inflamación y la coagulación están íntimamente relacionadas, y aún se está dilucidando cómo la activación inmune innata persistente conduce a una coagulación desregulada en la sepsis.

4. En la SIC, se produce una activación temprana de la coagulación sistémica con disfunción progresiva y aumento de las anomalías de la coagulación que seguirán deteriorándose si no se controlan. Las investigaciones en curso tienen como objetivo identificar los matices de la SIC para mejorar la precisión diagnóstica y lograr una identificación más temprana.

Dirección futura de investigación:

5. El objetivo de las investigaciones en curso es apuntar a las moléculas inflamatorias que median directamente la activación plaquetaria, la producción de factores tisulares y la generación de trombina para modular la coagulopatía y la trombosis en la SIC, sin aumentar el riesgo de sangrado.

6. La investigación clínica futura está dirigida a mejorar las técnicas de diagnóstico para optimizar la estratificación de pacientes con fenotipos de coagulación específicos para terapias anticoagulantes/ antitrombóticas sistémicas.

Introducción

 La coagulopatía inducida por sepsis (SIC) es una complicación importante en la sepsis. La SIC está presente en el 24% de los pacientes con sepsis y se asocia con un aumento de dos veces en la mortalidad.  La SIC se caracteriza por inflamación sistémica y activación de la coagulación que conduce a trombos microvasculares, alteración de la perfusión orgánica y posterior disfunción orgánica. La SIC a menudo se usa como sinónimo de coagulación intravascular diseminada (CID), pero en la CID, hay una coagulopatía intravascular de consumo manifiesta o macroscópica, lo que significa reducciones significativas en plaquetas, fibrinógeno y factores de coagulación con evidencia clínica de diátesis trombótica y/o hemorrágica. En comparación, la SIC es un tipo de CID no manifiesta, también descrita por una coagulación intravascular sistémica, pero sin consumo macroscópico de plaquetas, fibrinógeno y factores de coagulación, y a menudo previene la coagulopatía descompensada de la CID.

La SIC es una enfermedad compleja desencadenada por interacciones patológicas entre el sistema inmunitario innato y el sistema de coagulación. Sin embargo, la comprensión detallada de las interacciones normales y desreguladas de estos sistemas y sus componentes (para mejorar la precisión diagnóstica y desarrollar terapias dirigidas) representa una importante brecha de conocimiento en la SIC y es el objetivo de la investigación en curso. 

Este artículo es una revisión crítica de la literatura sobre la SIC en las siguientes áreas: 

(1) la evidencia experimental de moléculas inflamatorias derivadas de patógenos y del huésped vinculadas a la activación hemostática en la sepsis, 
(2) el impacto sistémico de las respuestas inmunotrombóticas desreguladas y las presentaciones clínicas resultantes, 
(3) los criterios de diagnóstico clínico para la SIC,
(4) las terapias experimentales dirigidas a la coagulación desequilibrada en la SIC, y 
(5) las lagunas en nuestro conocimiento de la fisiopatología, la presentación y el manejo de la SIC.

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Nueva presentación el 20 de Febrero
Cordiales saludos. 
Dr. Anibal E. Bagnarelli,
Bioquímico-Farmacéutico,UBA.
Ciudad de Buenos Aires, R. Argentina

1224- Trombocitopenia en el embarazo

Allyson M Pishko, Ariela L Marshall. Trombocitopenia en el embarazo. Hematology Am Soc Hematol Educ Program. 2022 Dec 9;2022(1):303-311. Department of Medicine, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA

Resumen Chat DeepSeek

La trombocitopenia, definida como un recuento de plaquetas inferior a 150 × 10^9/L, es el segundo trastorno hematológico más frecuente que se presenta durante el embarazo, después de la anemia. Se presenta en aproximadamente el 7-10% de los embarazos y puede deberse a diversas causas, que van desde afecciones benignas hasta trastornos potencialmente mortales. Comprender la etiología, el diagnóstico y el tratamiento de la trombocitopenia durante el embarazo es fundamental para garantizar el bienestar materno y fetal.

1. Causas de la trombocitopenia durante el embarazo

La trombocitopenia durante el embarazo se puede clasificar en afecciones específicas del embarazo y afecciones incidentales al embarazo. Las causas más comunes incluyen:

• Trombocitopenia gestacional (TG): esta es la causa más frecuente de trombocitopenia durante el embarazo y representa el 70-80% de los casos. Por lo general, se presenta a fines del segundo o tercer trimestre y se caracteriza por una trombocitopenia leve a moderada (recuento de plaquetas generalmente >70 × 10^9/L). La GT se considera una afección benigna sin riesgo de sangrado asociado para la madre o el feto, y se resuelve espontáneamente después del parto.
• Preeclampsia y síndrome HELLP: la preeclampsia, un trastorno hipertensivo del embarazo, puede provocar trombocitopenia debido a la disfunción endotelial y al consumo de plaquetas. El síndrome HELLP (hemólisis, enzimas hepáticas elevadas, plaquetas bajas) es una variante grave de la preeclampsia y se asocia con una morbilidad materna y fetal significativa. La trombocitopenia en el síndrome HELLP suele ser más grave (recuento de plaquetas <50 × 10^9/L) y requiere una intervención inmediata.
• Trombocitopenia inmunitaria (PTI): la PTI es un trastorno autoinmunitario caracterizado por la destrucción de plaquetas mediada por anticuerpos. Puede presentarse independientemente del embarazo, pero puede empeorar durante la gestación. La PTI se asocia con un mayor riesgo de trombocitopenia neonatal debido al paso transplacentario de anticuerpos maternos.
• Microangiopatías trombóticas (MAT): afecciones como la púrpura trombocitopénica trombótica (PTT) y el síndrome hemolítico urémico (SUH) son causas raras pero graves de trombocitopenia en el embarazo. La PTT es causada por una deficiencia de ADAMTS13, una proteasa que escinde el factor de von Willebrand, lo que conduce a trombosis microvascular y trombocitopenia. El SUH a menudo se desencadena por una lesión endotelial y se asocia con disfunción renal.
• Otras causas: las causas menos comunes incluyen coagulación intravascular diseminada (CID), infecciones, deficiencias nutricionales (p. ej., deficiencia de vitamina B12 o folato) y trombocitopenias hereditarias.

2. Diagnóstico y diagnóstico diferencial

El diagnóstico preciso de la trombocitopenia en el embarazo requiere una evaluación clínica exhaustiva, que incluya una historia clínica detallada, un examen físico y pruebas de laboratorio. Los pasos clave para el diagnóstico incluyen:

• Antecedentes y presentación clínica: el momento de aparición de la trombocitopenia, los síntomas asociados (p. ej., hipertensión, proteinuria, sangrado) y los antecedentes de trombocitopenia son pistas importantes.
• Pruebas de laboratorio: las pruebas iniciales deben incluir un hemograma completo, un frotis de sangre periférica, pruebas de función hepática, pruebas de función renal y estudios de coagulación. Es posible que se requieran pruebas adicionales, como la actividad de ADAMTS13, en casos sospechosos de PTT.
• Diagnóstico diferencial: es fundamental distinguir entre GT, PTI y preeclampsia/síndrome HELLP. La GT suele ser leve y asintomática, mientras que la PTI puede presentarse con antecedentes de trombocitopenia fuera del embarazo. La preeclampsia y el síndrome HELLP se asocian con hipertensión y daño en los órganos diana.

3. Tratamiento de la trombocitopenia en el embarazo

El tratamiento de la trombocitopenia en el embarazo depende de la causa subyacente, la gravedad de la trombocitopenia y la edad gestacional. Los principios clave incluyen:

• Trombocitopenia gestacional: no se requiere un tratamiento específico, ya que la GT es una afección benigna. Se deben controlar los recuentos de plaquetas periódicamente y el parto puede realizarse según lo planeado. La trombocitopenia neonatal es poco frecuente en la GT.
• Preeclampsia y síndrome HELLP: el tratamiento se centra en controlar la hipertensión, prevenir las convulsiones (p. ej., con sulfato de magnesio) y realizar el parto en el momento oportuno. Puede ser necesaria una transfusión de plaquetas en casos de trombocitopenia grave o sangrado activo.
• Trombocitopenia inmunitaria (PTI): el tratamiento está indicado si el recuento de plaquetas cae por debajo de 30 × 10^9/L o si hay un sangrado significativo. Las terapias de primera línea incluyen corticosteroides e inmunoglobulina intravenosa (IVIG). Los agonistas del receptor de trombopoyetina (p. ej., romiplostim, eltrombopag) pueden considerarse en casos refractarios. La planificación del parto debe incluir la evaluación del recuento de plaquetas fetales, especialmente si se planea una cesárea.
• Microangiopatías trombóticas (MAT): la PTT requiere tratamiento urgente con recambio plasmático y corticosteroides. El síndrome urémico hemolítico puede requerir cuidados de apoyo, incluida diálisis y eculizumab en casos atípicos. El diagnóstico y la intervención tempranos son fundamentales para mejorar los resultados.
• Otras afecciones: manejo de la CID, infecciones y problemas nutricionales La trombocitopenia, definida como un recuento de plaquetas inferior a 150 × 10^9/L, es el segundo trastorno hematológico más frecuente que se presenta durante el embarazo, después de la anemia. Se presenta en aproximadamente el 7-10% de los embarazos y puede deberse a diversas causas, que van desde afecciones benignas hasta trastornos potencialmente mortales. Comprender la etiología, el diagnóstico y el tratamiento de la trombocitopenia durante el embarazo es fundamental para garantizar el bienestar materno y fetal.

4. Resultados maternos y fetales

La trombocitopenia en el embarazo puede tener implicaciones significativas tanto para la madre como para el feto:

• Resultados maternos: el riesgo de complicaciones hemorrágicas, en particular durante el parto, es una preocupación principal. La trombocitopenia grave (recuento de plaquetas <50 × 10^9/L) aumenta el riesgo de hemorragia posparto. Además, afecciones como el síndrome HELLP y la PTT se asocian con una alta morbilidad y mortalidad materna.
• Resultados fetales: la trombocitopenia neonatal es una complicación potencial, en particular en casos de PTI y trombocitopenia aloinmune. Los recuentos de plaquetas fetales deben controlarse en embarazos de alto riesgo y los métodos de parto deben adaptarse para minimizar el riesgo de sangrado fetal.

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Bioquímico-Farmacéutico,UBA.
Ciudad de Buenos Aires, R. Argentina

1123- Perspectivas de la biología estructural

Martin Beck, Roberto Covino, Inga Hänelt, Micaela Müller-McNicoll. Elsevier- Cell 2024; 187 (3):545-562. Entendiendo la célula: perspectivas futuras de la biología estructural. Max Planck Institute of Biophysics, and Goethe University Frankfurt,  Germany

Resumen Chat-DeepSeek

La biología estructural ha revolucionado nuestra comprensión de los procesos celulares al proporcionar imágenes de alta resolución de las máquinas macromoleculares. Sin embargo, a pesar de los avances significativos, nuestra comprensión de la función celular sigue siendo incompleta. Este artículo analiza las limitaciones actuales de la biología estructural y explora las tecnologías emergentes que prometen revelar el intrincado funcionamiento de las células.

1) Limitaciones actuales de la biología estructural

Si bien la biología estructural ha proporcionado conocimientos invaluables, enfrenta varias limitaciones:

• Naturaleza estática de las estructuras: Las técnicas tradicionales como la cristalografía de rayos X y la microscopía crioelectrónica (crio-EM) capturan instantáneas estáticas de las moléculas, descuidando su naturaleza dinámica.
• Contexto celular limitado: la mayoría de los estudios estructurales se realizan en proteínas aisladas o complejos de proteínas, sin tener en cuenta el complejo entorno celular que influye en su comportamiento.
• Desafíos en el estudio de interacciones transitorias: Las interacciones débiles y transitorias entre moléculas, que son cruciales para los procesos celulares, son difíciles de capturar utilizando técnicas convencionales.

2) Varias tecnologías innovadoras emergentes para abordar estas limitaciones 

• Tomografía crioelectrónica (Cryo-ET): esta técnica permite obtener imágenes tridimensionales de células enteras o de orgánulos celulares con una resolución casi atómica. Proporciona una visión holística de la arquitectura celular y de la organización espacial de los complejos macromoleculares.
• Microscopía óptica y electrónica correlativa (CLEM): La CLEM combina las ventajas de la microscopía óptica y la microscopía electrónica, lo que permite la localización de moléculas específicas dentro de las células y su posterior obtención de imágenes de alta resolución.
• Espectroscopia de RMN en células: la espectroscopia de RMN se puede utilizar para estudiar la dinámica de las proteínas y las interacciones dentro de las células vivas. Al etiquetar las proteínas con isótopos específicos, los investigadores pueden rastrear sus movimientos e interacciones en tiempo real.
• Técnicas de moléculas individuales: La microscopía de fluorescencia de moléculas individuales y la espectroscopia de fuerza permiten el estudio de moléculas individuales, revelando su dinámica conformacional e interacciones con otras moléculas.
• El auge de los gemelos digitales: una realidad virtual 4D de las células

3) La integración de estas tecnologías emergentes con el modelado computacional y la inteligencia artificial (IA); 

Esta integracion esta allanando el camino para la creación de gemelos digitales de células. Estas representaciones virtuales capturarán segmentos celulares con un exquisito detalle molecular, incluidos los cambios e interacciones dinámicos. 

Los gemelos digitales permitirán:

• Simulación de procesos moleculares: al simular procesos moleculares dentro del gemelo digital, los investigadores pueden predecir el comportamiento de las células en diferentes condiciones y obtener conocimientos sobre los mecanismos de la enfermedad.
• Exploración de nuevos objetivos farmacológicos: los gemelos digitales se pueden utilizar para examinar bibliotecas virtuales de compuestos a fin de identificar posibles candidatos a fármacos que se dirijan a vías celulares específicas.
• Medicina personalizada: al crear gemelos digitales de pacientes individuales, los investigadores pueden desarrollar planes de tratamiento personalizados basados ​​en su composición genética única y sus respuestas celulares.
• El futuro de la biología estructural: un enfoque basado en datos

4) La creciente disponibilidad de datos biológicos a gran escala 

Al analizar grandes cantidades de datos, los investigadores pueden identificar patrones y tendencias que serían difíciles de detectar manualmente. Este enfoque basado en datos permitirá:

• Predicción de estructuras de proteínas: los algoritmos impulsados ​​por IA, como AlphaFold, pueden predecir con precisión las estructuras de las proteínas a partir de sus secuencias de aminoácidos, acelerando el ritmo de la investigación en biología estructural.
• Descubrimiento de nuevas interacciones moleculares: al analizar redes de interacción proteína-proteína a gran escala, los investigadores pueden identificar nuevas interacciones moleculares que pueden desempeñar un papel en las enfermedades.
• Desarrollo de nuevas terapias: las plataformas de descubrimiento de fármacos impulsadas por IA pueden identificar posibles objetivos farmacológicos y diseñar nuevas terapias basadas en información estructural.

Conclusión

El futuro de la biología estructural es muy prometedor para comprender los mecanismos fundamentales de la vida. Mediante la combinación de tecnologías emergentes, modelado computacional e inteligencia artificial, los investigadores están en condiciones de desentrañar la complejidad de los procesos celulares con un nivel de detalle sin precedentes. El objetivo final es desarrollar terapias innovadoras que puedan abordar una amplia gama de enfermedades humanas.

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Nueva presentación el 10 de Febrero
Cordiales saludos. 
Dr. Anibal E. Bagnarelli,
Bioquímico-Farmacéutico,UBA.
Ciudad de Buenos Aires, R. Argentina

El Rincón del Lector : ¿Conocemos el enlace químico?

Sebastian Kozuch. ¿Conocemos el enlace químico? Un argumento a favor de la enseñanza ética de paradigmas indefinidos". De Gruyter-Chemistry Teacher International Published online, 2024 December 12, 2024. Ben-Gurion University of the Negev, Beer-Sheva, Israel

Resumen DeepSeek

El artículo comienza cuestionando la comprensión fundamental del enlace químico, un concepto fundamental en química. A pesar de su papel central en la educación y la investigación química, el enlace químico sigue siendo un concepto elusivo y a menudo mal definido. El autor sostiene que la enseñanza del enlace químico a menudo se simplifica demasiado, lo que conduce a conceptos erróneos y a una falta de apreciación de su complejidad. Esta simplificación excesiva puede obstaculizar la capacidad de los estudiantes para pensar de manera crítica y ética sobre los conceptos científicos.

El artículo enfatiza la importancia de enseñar química de una manera que reconozca las limitaciones e incertidumbres inherentes al conocimiento científico. Al presentar el enlace químico como un paradigma indefinido o en evolución, los educadores pueden promover un enfoque más matizado y ético para la enseñanza de la química.

La naturaleza del enlace químico

El enlace químico es un concepto fundamental en química, pero su definición ha evolucionado con el tiempo. Los primeros modelos, como las estructuras de Lewis y la teoría del enlace de valencia, proporcionaban explicaciones simples para el enlace, pero estos modelos tienen limitaciones. Los enfoques mecánicos cuánticos modernos, como la teoría de orbitales moleculares, ofrecen una comprensión más precisa pero compleja del enlace. Sin embargo, incluso estos modelos avanzados no pueden captar por completo las complejidades del enlace químico.

El autor destaca que el enlace químico no es una entidad única y bien definida, sino más bien una colección de fenómenos que pueden describirse de diferentes maneras según el contexto. Por ejemplo, los enlaces covalentes, iónicos y metálicos a menudo se enseñan como categorías distintas, pero en realidad, estos tipos de enlaces existen en un continuo. Esta fluidez desafía las clasificaciones binarias tradicionales utilizadas en los cursos introductorios de química.

Implicaciones éticas de la enseñanza de conceptos indefinidos

El artículo sostiene que enseñar el enlace químico como un concepto fijo y bien definido es éticamente problemático. Al presentar modelos simplificados sin analizar sus limitaciones, los educadores corren el riesgo de engañar a los estudiantes sobre la naturaleza del conocimiento científico. Este enfoque puede perpetuar una falsa sensación de certeza y desalentar el pensamiento crítico.

El autor aboga por un enfoque ético de la enseñanza que reconozca la naturaleza provisional del conocimiento científico. Al presentar a los estudiantes la idea de que los conceptos científicos evolucionan constantemente y están sujetos a revisión, los educadores pueden promover la humildad intelectual y una comprensión más profunda del proceso científico. Este enfoque también se alinea con los principios de alfabetización científica, que enfatizan la capacidad de abordar las ideas científicas de manera crítica y reflexiva.

Desafíos en la enseñanza del enlace químico

Uno de los principales desafíos en la enseñanza del enlace químico es equilibrar la simplicidad con la precisión. Los cursos introductorios de química a menudo se basan en modelos simplificados para hacer que el tema sea accesible, pero estos modelos pueden crear conceptos erróneos que son difíciles de corregir más adelante. Por ejemplo, la regla del octeto es una heurística útil para predecir patrones de enlace, pero no explica muchas excepciones y no tiene en cuenta los principios mecánicos cuánticos subyacentes.

El artículo sugiere que los educadores deben ser transparentes sobre las limitaciones de estos modelos y alentar a los estudiantes a explorar teorías más avanzadas a medida que avanzan en sus estudios. Este enfoque requiere un cambio en la filosofía de la enseñanza, de presentar la química como un conjunto de hechos fijos a presentarla como un campo dinámico y en evolución.

El papel de la historia y la filosofía de la ciencia

El autor enfatiza la importancia de incorporar la historia y la filosofía de la ciencia en la educación de la química. Al explorar cómo ha evolucionado el concepto de enlace químico a lo largo del tiempo, los estudiantes pueden adquirir una apreciación más profunda de la complejidad del conocimiento científico. Esta perspectiva histórica también destaca el papel de la creatividad y la imaginación en el descubrimiento científico, desafiando la noción de que la ciencia es puramente objetiva y determinista.

El artículo sugiere que los educadores utilicen estudios de casos y ejemplos históricos para ilustrar el desarrollo de las teorías de enlace. Por ejemplo, la transición de las estructuras de Lewis a los modelos mecánicos cuánticos puede servir como un poderoso ejemplo de cómo los paradigmas científicos cambian en respuesta a nuevas evidencias e ideas.....

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Nueva presentación el 07 de Febrero
Cordiales saludos. 
Dr. Anibal E. Bagnarelli,
Bioquímico-Farmacéutico,UBA.
Ciudad de Buenos Aires, R. Argentina