dimarts, 24 de gener de 2023

A 90 segons del desastre: el Doomsday Clock del 2023

Ara fa un any comentàvem que el Doomsday Clock que mantenen des del 1947 al Bulletin of the Atomic Scientist, se situava a 100 segons del desastre. En aquest guarisme de 23:58:20 s’hi havia estat ja un parell d’anys. En l’actualització d’enguany es descompten 10 segons i arribem a 23:58:30, en un punt on no s’havia situat mai aquest Rellotge.

Som, doncs, a parer dels responsables del Rellotge del Desastre, en un moment de perill sense precedents. I qui són aquests responsables? Doncs el Consell de Ciència i Seguretat (SASB) del Butlletí de Científic Atòmics, format per un grup selecte de líders reconeguts globalment amb una atenció especial al risc nuclear, el canvi climàtic i les tecnologies disruptives. Com explica l’editor del Butlletí, John Mecklin, són hereus de la publicació fundada el 1945 per Albert Einstein i científic de la Universitat de Chicago que havien participat en el Projecte Manhattan, en el marc del qual es desenvoluparen les primeres armes atòmics. El Rellotge de l’Apocalipsi fou inaugurat dos anys més tard. Cada any el Consell, en el qual seuen, entre d’altres, 10 guardonats amb el Premi Nobel, revisa el rellotge.

En la revisió d’enguany la maneta dels segons ha avançat 10 posicions. El principal motiu, però no l’únic, són els perills que comporta la guerra d’Ucraïna. Al capdavall, fa tot just un any, l’acumulació de tropes russes a la frontera ucraïnesa era considerada una amenaça. Un mes després de l’actualització l’amenaça es feu efectiva amb la invasió russa a gran escala d’Ucraïna. La invasió del 24 de febrer suposà un cop ben dur a les normes de conducta internacional entre els grans estats. De manera més o menys velada, Rússia ha esgrimit el seu arsenal nuclear per desencoratjar la intervenció de les potències occidentals en favor d’Ucraïna. Saltava definitivament pels aires la Declaració de Budapest del 1994 signada per Rússia, Estats Units i Regne Unit. Centrals nuclears com la de Txernòbil o Zaporizhzhia han esdevingut terreny de batalla en moments de la guerra.

La guerra d’Ucraïna ha tingut també altres conseqüències. Països que fins ara depenien de petroli i de gas russos han cercat de diversificar els seus proveïdors, i això ha fet expandir l’investiment en gas natural fent saltar pels aires els compromisos de lluita contra el canvi climàtic.

divendres, 20 de gener de 2023

Micoplasmes modificats com a bioteràpia en infeccions respiratòries

Enginyeria genètica: Fa més de quatre dècades el llavors ministre de Sanitat i Consum d’Espanya, Jesús Sancho Rof, es va referir a la hipòtesi d’un micoplasma com a agent causal de la síndrome tòxica provocada per una partida adulterada d’oli de colza dient que “era un bichito del que conocemos el nombre [Mycoplasma] i el primer apellido [pneumoniae]. Nos falta el segundo. Es tan pequeño que, si se cae de la mesa, se mata”. Aquesta atribució causal de la síndrome tòxica era falsa, però situà al Mycoplasma pneumoniae en l’imaginari de les coses fràgils: un bacteri petit i sense paret cel·lular, enormement auxotròfic i desemparat, però alhora causant de pneumònies atípiques. El Grup de Recerca de Luis Serrano Pubul i Maria Lluch Senar del Centre de Regulació Genòmica de Barcelona ofereixen amb el projecte empresarial Pulmobiotics una mena de redempció del “bichito”. El genoma extremadament reduït dels micoplasmes els fa candidats a l’enginyeria genòmica, i el seu tropisme pulmonar pot ésser reaprofitat en el disseny de bioteràpies. Aquesta setmana la revista Nature Biotechnology publica un article que té a Serrano i a Lluch-Senar com a autors corresponsals, i a Rocco Mazzolini i Irene Rodríguez-Arce com a primers autors en el que presenten una bioteràpia consistent en una versió modificada de Mycoplasma pneumoniae destinada a tractar la pneumònia associada a la ventilació assistida. Aquesta pneumònia presenta una alta mortalitat hospitalària quan s’associa a la formació de biofilms de Pseudomonas aeruginosa. La base de la bioteràpia és una forma atenuada de Mycoplasma pneumoniae el genoma del qual ha estat reduït al xassís. Mazzolini et al. han validat la bioseguretat d’aquest bacteri modificat en ratolins. Sobre aquest xassís han introduït per transposició quatre transgens que confereixen al microplasma activitats bactericides i de degradació de biofilms. En un model de ratolí comproven que aquest micoplasma transgènic té una alta eficàcia contra la infecció aguda de pulmó per P. aeruginosa. El micoplasma transgènic s’ha mostrat eficaç en la dissolució de biofilms formats en tubs endotranqueals de pacients amb pneumònia associada a ventilador. Aquesta bioteràpia es combinaria amb antibiòtics adreçats a la capa de peptidoglicà per augmentar l’eficàcia contra bacteris grampositius i gramnegatius. Com que els micoplasmes no tenen paret bacteriana, aquests antibiòtics no els afecten. El pas que queda endavant és constatar si aquesta bioteràpia és capaç de tractar infeccions respiratòries associades a biofilms bacterians.

Mazzolini et al. han estudiat en un model experimental de ratolins immunocompromesos CD1 infectats amb “Pseudomonas aeruginosa” PAO1 la capacitat de la soca CV2 HA modificada de “Mycoplasma pneumoniae” de reduir l’afectació pulmonar

Infeccions respiratòries associades a biofilms

Mazzolini i Rodríguez Arce, del CRG de Barcelona, dissenyaren i realitzaren experiments, analitzaren dades i redactaren l’article. Laia Fernández-Barat (del Laboratori Cellex de l’IDIBAPS), Carlos Piñero-Lambea (CRG) i Victoria Garrido (CRG) també dissenyaren i realitzaren experiments. Agustín Rebollada-Merino (del Centro de Vigilancia de Salud VISAVET de la Complutense de Madrid) i Anna Motos (IDIBAPS) analitzaren dades. Antoni Torres (IDIBAPS) i Maria Jesús Grilló (del Instituto de Agrobiotecnología de Navarra) donaren suport tècnic i assessorament conceptual. Serrano i Lluch-Senar dissenyaren experiments, analitzades dades, donaré suport tècnic i assessorament conceptual, redactaren l’article i lideraren el projecte. La recerca fou finançada amb fons europeus del projecte MYCOCHASSIS i pel projecte MycoSynVac. L’article fou tramès a Nature Biotechnology el 22 de març del 2021. Després d’un llarg procés de revisió, l’article fou acceptat el 21 d’octubre del 2022, i publicat el 19 de gener del 2023.

Les malalties respiratòries es troben entre les deu causes principals de mortalitat al món. El tractament basat en antibiòtics ha de fer front a l’augment d’incidència de bacteris que són resistents a aquests fàrmacs antimicrobians que no és compensat pel desenvolupament de nous antibiòtics. Hom ha assenyalat també que l’ús d’antibiòtics té un efecte perjudicial per a la microbiota normal de les vies respiratòries i els beneficis que aquesta comporta. La majoria d’infeccions humanes (65-80%) s’associa amb biofilms, és a dir pel·lícules de microorganismes. Són especialment rellevants aquests biofilms en malalties pulmonars cròniques com la fibrosi cística, la malaltia pulmonar obstructiva crònica o la bronquièctasi. També ho són en infeccions agudes com la traqueobronquitis o la pneumònia associades a ventilació artificial.

La formació de biofilms per part dels bacteris constitueix per a ells una estratègia de supervivència contra estrès ambiental. Els biofilms són estructures complexes i dinàmiques consistents en agregats de cèl·lules microbianes immerses en una matriu polimèrica. Tant els components del sistema immunitari com els antibiòtics tenen més difícil arribar a bacteris integrats en biofilms. Augmentar la dosi d’antibiòtic en aquests casos pot comportar danys renals o hepàtics i resultar inútil quan, com passa sovint, les soques bacterianes que els formen són inherentment resistents a aquests antibiòtics.

La ventilació mecànica invasiva en unitats de cures intensives implica la utilització de tubs endotraqueals. Aquests tubs poden ser colonitzats per biofilms. En el cas de pacients de covid-19 que requereixen ventilació mecànica invasiva vora el 50% acaben per patir infeccions agudes associades a aquests biofilms. Entre els microorganismes que formen aquests biofilms resulta especialment preocupant Pseudomonas aeruginosa.

És davant d’aquesta darrera amenaça que Mazzolini et al. han desenvolupat aquesta bioteràpia basada en un bacteri modificat. La base d’aquest bacteri és Mycoplasma pneumoniae, un organisme que es descrigué com a causant de pneumònies atípiques (és a dir aquelles que no són causades per Streptococcus pneumoniae o Klebsiella pneumoniae) i d’altres patologies extrapulmonars. La pneumònia atípica per micoplasma fou una de les complicacions que serviren al diagnòstic inicial de la síndrome d’immunodeficiència adquirida. El genoma de M. pneumoniae és relativament petit, de 816 milers de parells de nucleòtids. És un patogen relativament lleu contra el qual hom disposa d’antibiòtics efectius. És un bacteri molt ben estudiat en el laboratori en tant que és el model més habitual de micoplasma. La xarxa metabòlica i genètica d’aquest microorganisme és relativament senzilla. Com que els micoplasmes no tenen paret bacteriana no desencadenen una resposta inflamatòria forta i són resistents als antibiòtics que ataquen la capa de peptidoglicà de la paret cel·lular. El coneixement molecular ha permès identificar els principals antígens i factors de virulència d’aquesta espècie. La soca M129 de M. pneumoniae té una baixa taxa de recombinació la qual cosa li confereix una estabilitat genètica. Una peculiaritat del codi genètic del micoplasma, en el que el codó UGA respon a triptòfan i no a l’aturada de síntesi proteica, forneix un mecanisme de biocontenció. Hom coneix també els requeriments de creixement, i se’l pot fer créixer a escala industrial en un medi definit, sintètic, sense necessitat d’afegir-hi sèrum.

Mazzolini et al. empren com a xassís una versió modificada i atenuada de M. pneumoniae M129, dissenyada per combatre infeccions pulmonars causades per P. aeruginosa. En aquest treball, d’entrada, caracteritzaren in vivo la seguretat d’ús i supervivència de diferents soques M129 en pulmons de ratolí. A la soca seleccionada l’introduïren dos sistemes genètics optimitzats: 1) un que combina activitats de dispersió de biofilm, amb les hidrolases PelAh i PslGh, i la liasa d’alginat A1-Il’; 2) un altre que confereix activitat antimicrobiana, amb els gens de la piocina L1 i de la piocina S5. L’activitat antibiofilm d’aquest bacteri modificat fou validada en models in vitro, ex vivo i in vivo. Així, el micoplasma modificat podia reduir una infecció aguda de P. aeruginosa en un model de ratolí. També podia dissoldre biofilms formats in vivo en tubs endotraqueals de pacients quan se’l combinava amb antibiòtics.

M. pneumoniae en pulmons de ratolins

Mazzolini et al. estudiaren inicialment la supervivència de la soca salvatge de M. pneumoniae en pulmons de ratolins CD1. Cultius de micoplasma eren inoculats per via intratraqueal o intranasal. La càrrega bacteriana resultant era determinada en fluid de rentat pulmonar i broncoalveolar al cap de dos dies de la inoculació. Així observaren que la càrrega bacteriana era més alta quan la inoculació era intratraqueal. Al cap de quatre dies la càrrega bacteriana s’havia reduït a l’1% respecte del valor màxim dels dos dies de la infecció, i al cap de catorze dies els valors eren quatre ordres de magnitud inferiors al valor màxim.

El pas següent era aconseguir una soca de M. pneumoniae sense gens patogènics. Entre els gens seleccionats per a l’eliminació contemplaren mpn372 (que codifica una toxina), mpn133 (que codifica una lipoproteïna amb activitat nucleasa), mpn453 (que codifica la proteïna adhesina P30) i mpn051 (que codifica l’enzim GlpD). La deleció del gen mpn051 resulta en soques que creixen poc in vitro, ja que sense l’enzim GlpD, el micoplasma no pot aprofitar la fosfatidilcolina com a font de carboni. La soca CV2 té delecions en els gens mpn372 i mpn133: és una soca que es demostra atenuada en un model d’infecció de glàndula mamària. Mazzolini et al. afegiren a la soca CV2 la deleció del gen mpn453. Aquesta soca amb tres gens patogènics delecionats es demostra com menys infectiva que la soca original en la infecció pulmonar de ratolins. Fent equilibris, Mazzolini et al. optaren per la soca CV2, la qual conserva els gens patogènics mpn453 i mpn051.

La soca CV2 produeix una infecció pulmonar en ratolins tan productiva com la soca originària.

Lesions pulmonars i resposta inflamatòria induïda per la soca CV2

Mazzolini et al. han seguit en ratolins infectats les lesions pulmonars (avaluades histopatològicament) i la resposta inflamatòria (mesurada com a perfil de citocines). A 2 dies d’infecció la soca CV2 genera lesions més lleus que la soca originària WT, amb menys signes d’inflamació peribronquiolar i perivascular, i menys inflamació intersticial. A 14 dies les lesions ja resulten inexistents.

El perfil de citocines era avaluat per una tècnica de RT-qPCR, és a dir de l’expressió dels gens corresponents. La soca CV2 no produïa una sobreexpressió d’aquests gens, ni tan sols en el pic de la infecció.

La introducció de gens per dissoldre biofilms de P. aeruginosa

Sobre la soca CV2, Mazzolini et al. han introduït un casset genètic que expressa tres enzims que ataques polisacàrids de biofilms de P. aeruginosa: PelAh, PslGh i A1-Il’. Aquests tres gens es troben fusionats en aquest casset a un pèptid de secreció. En cultius la CV2_HA resultant secreta aquests tres enzims. Els sobrenedants dels cultius presenten activitat antibiofilm, evidenciada tant quan es tenyeixen els biofilms amb cristall violeta com si s’utilitza blau alcià. La soca CV2_HA és capaç de promoure la dispersió de biofilms formats per les soques SAT290 i PAO1 de P. aeruginosa.

L’addició d’activitat antimicrobiana a CV2_HA

Mazzolini et al. introdueixen també dos gens d’activitat antimicrobiana. En primer lloc introdueixen el gen de la bacteriocina piocina L1. Això li confereix la capacitat d’inhibir el creixement de la soca PAO1, encara que no de la soca Boston 41501.

En segon lloc li afegeixen el gen de la piocina S5. D’aquesta manera ja s’adquireix la capacitat d’inhibir el creixement de la soca Boston.

La soca CV2_HA_P1 en tubs endotraqueals de pacients amb pneumònia associada amb ventilació.

El material experimental eren seccions de tubs endotraqueals que s’havien fet servir en pacients amb pneumònia associada a ventilació mecànica invasiva. Mazzolini et al. comprovaren que CV2_HA_P1 té una activitat d’ampli espectre contra els biofilms formats per soques clíniques multiresistents de P. aeruginosa.

L’eficàcia de CV2_HA_P1 en un model murí d’infecció pulmonar

El model murí consistia en una infecció pulmonar aguda de la soca PAO1 en ratolins immunosuprimits amb l’administració prèvia de ciclofosfamida. La coinfecció amb CV2_HA_P1 resultava efectiva en la reducció de la càrrega de PAO1 en els pulmons dels ratolins, que es traduïa en una major supervivència.

En una altra sèrie d’experiments els ratolins prèviament la càrrega de CV2_HA_P1. La infecció de la soca PAO1 en aquests casos resultava atenuada.

La potencialitat de CV2_HA_P1 en el tractament d’infeccions respiratòries humanes associades ventilacions mecàniques invasives

L’experiment en tubs endotraqueals procedents de pacients indica la capacitat de CV2_HA_P1 per dissoldre biofilms. Els millors resultats s’aconseguien quan la bioteràpia es combinava amb antibiòtics estàndards. En certa manera, la soca CV2_HA_P1 era capaç de retornar l’efectivitat d’aquests antibiòtics front els biofilms de P. aeruginosa.

En l’horitzó de Pulmobiotics el xassís CV2 pot trobar aplicacions en diferents malalties pulmonars, tant infeccioses com no-infeccioses. Aquest xassís produeix una infecció aguda limitada en el temps, i es pot aprofitar per a la introducció de principis actius. Bastaria, en principi, amb introduir els gens corresponents en el xassís CV2, i els micoplasmes durien al pulmó bacteriocines, citostàtics o qualsevol altra mena d’agent terapèutic.

Lligams:

- Engineered live bacteria suppress Pseudomonas aeruginosa infection in mouse lung and dissolve endotracheal-tube biofilms. Rocco Mazzolini, Irene Rodríguez-Arce, Laia Fernández-Barat, Carlos Piñero-Lambea, Victoria Garrido, Agustín Rebollada-Merino, Anna Motos, Antoni Torres, Maria Jesús Grilló, Luis Serrano, Maria Lluch-Senar. Nature Biotechnology (2023).

dissabte, 7 de gener de 2023

La hipòtesi Trivers-Willard cinquanta anys després

Biologia evolutiva: El 5 de gener del 1973 la revista Science publicava un article de Robert L. Trivers i Dan E. Willard en el que formulaven una hipòtesi sobre la selecció natural de la capacitat parental de variar la ratio sexual de la descendència. L’endemà del cinquantè aniversari, la revista Journal of Biosocial Science publica un article en el que Janne Salminen i Hannu Lehti apliquen la hipòtesi Trivers-Willard a la relació entre l’origen parental i els resultats educatius de fills i de filles. Segons la hipòtesi Trivers-Willard el suport i investiment parentals per a fills i per a filles té una relació asimètrics segons l’estatus parental degut la diferència entre l’avantatge reproductiu dels sexes. Així doncs, els pares d’alt estatus donarien més suport als fills que a les filles, mentre que els pares de baix estatus donarien contràriament més suport a les filles que als fills. Salminen i Lehti consideren que en les societats modernes l’educació és el mediador més important d’estatus, de forma que segons la hipòtesi TW els fills de bona família aconseguirien resultats educatius superiors als de les seves germanes; i les filles de famílies modestes resultats millors als dels seus germans. Salminen & Lehti mpren dades registrals de tota la població de Finlàndia corresponents a 600.000 individus nascuts entre el 1987 i el 1997. Els resultats educatius d’aquests individus, que ara ja tenen entre 25 i 35 anys, són mesurats d’acord amb la taxa d’abandonament escolar, la puntuació acadèmica assolida i el nivell de participació en l’educació secundària general durant l’adolescència. En aquestes cohorts Salminen & Lehti troben que els fills de famílies de renda alta i amb pares amb alta educació, comparats amb les seves germanes, tenen una menor probabilitat d’abandonar els estudis i una probabilitat més alta d’entrar en l’escola secundària. En les famílies de renda baixa o amb pares amb pocs estudis la situació és inversa: són les filles les que tenen una menor probabilitat d’abandonament escolar que els seus germans, i una major probabilitat d’entrar en l’educació secundària. La hipòtesi TW no es verifica, en canvi, en la puntuació acadèmica obtinguda.

Els gràfics de la primera fila mostren la interacció entre l’educació dels pares i el sexe de l’infant en els resultats educatius. Els de la segona fila mostren la interacció entre la renda familiar i el sexe de l’infant en aquests mateixos resultats.

Els finlandesos nascuts entre el 1987 i 1997

Janne Salminen és professor de Dret de la Universitat de Turku. Hannu Lehti és sociòleg i investigador d’aquest mateix centre. Són interessats en la relació existent entre la renda parental, el nivell educatiu dels pares i el rendiment acadèmic dels infants, així com això s’expressa de manera diferent entre nois i noies. Els estudis indiquen una associació entre el nivell educatiu i econòmic dels pares i els resultats acadèmics dels fills, però també indiquen que els resultats acadèmics de les noies són superiors als dels nois. La interacció entre aquests dos factors (situació familiar i sexe) indicaria que els resultats acadèmics dels nois són més sensibles al nivell socioeconòmic dels pares que no pas els de noies. Salminen & Lehti creuen que aquesta darrera asimetria podria explicar-se a través del mecanisme biosocial postulat per la hipòtesi de Trivers-Willard.

Així doncs, si bé els pares investeixen en l’educació de fills i filles per donar-los una bona qualitat de vida en el futur, ho farien de manera asimètrica segons els sexe. D’una banda, els pares d’alt estatus tendirien a investir més en els fills que en les filles, mentre que els pares de baix estatus investirien més en les filles que en els fills. Això derivaria del fet que, en famílies de classe alta, els homes tenen una probabilitat superior a les dones a deixar més descendència. En canvi, en famílies de classe baixa, és just a l’inrevés: és més probable que els dones tinguin descendència que no pas els seus germans.

Salminen & Lehti consideren que la Finlàndia actual és un bon escenari per comprovar la validesa aquesta hipòtesi, ja que societat finlandesa és relativament igualitària tan en termes de gènere com de classe social. Utilitzen la comparació entre els germans i les germanes d’una mateixa família com a mètode principal. Com a resultats educatius han seleccionat la taxa d’abandonament escolar, la puntuació acadèmica i la matriculació en estudis secundaris. La població estudiada es tota la nascuda a Finlàndia entre el 1987 i el 1997, és a dir més de 600.000 persones.

La hipòtesi Trivers-Willard

En la nostra societat l’educació és una de les formes més pregones del capital cultural. Un bon nivell educatiu constitueix un component essencial del capital humà i, per al posseïdor, és un element que li facilitarà l’accés a un estatus socioeconòmic més alt, que es manifestarà essencialment en una major renda. D’aquesta manera es reprodueix en el si de les famílies l’estatus tant a través de la capacitat dels pares d’investir en el capital humà dels seus fills com en l’herència rebuda a nivell genètic, ambiental, cultural i financer. Els pares troben una utilitat doble en aquest investiment: els fills seran un suport en la seva vellesa i l’èxit dels fills maximitza les oportunitats de la família entesa des del vessant genètic i cultural. En l’investiment en l’educació dels fills també entren en consideració les característiques personals de cadascun d’ells.

La influència parental sobre l’èxit acadèmic dels fills es realitza a través de múltiples recursos socials i financers. Els recursos econòmics, el nivell educatiu dels pares i el capital social serien especialment important en aquesta transmissió intergeneracional. El capital humà de cada infant seria creat, doncs, pel capital social familiar en el moment que els pares dediquen recursos familiars a la seva educació. Primerament les expectatives parentals influeixen en les obligacions infantils. En segon lloc, els pares forneixen informació als fills que els guia en els processos de presa de decisió. En tercer terme, els pares transmeten les normes socials que regulen les accions individuals dels infants. Aquest capital social redueix la taxa d’abandonament escolar, estimula la matriculació en l’ensenyament secundari i superior i contribueix a la probabilitat d’aconseguir bones notes. El temps que passen els pares amb els infants en activitats com la lectura, el joc o la conversa, s’associa positivament al desenvolupament cognitiu dels fills i a les seves puntuacions acadèmiques. Un major nivell educatiu dels pares i una major renda familiar s’associen a un major temps dedicat als fills. Una major renda familiar fa més fàcil destinar recursos al benestar dels infants i a materials educatius (llibres, computadores, reforç escolar, activitats extraescolars). Que els pares hagin passat per la universitat els atorga una visió més completa del sistema educatiu i que valorin més el que significa una bona educació.

D’acord amb la hipòtesi Trivers-Willard, en una societat estratificada els pares d’estatus elevat tendeixen a investir en la descendència masculina, mentre que els pares d’estatus baix ho fan més en la descendència femenina. Aquesta estratègia maximitza l’èxit reproductiu en tant que la variança de descendència és superior entre els homes que entre les dones. En els estrats socials elevats, els homes tendeixen a deixar més descendència que les seves germanes. En els estrats socials inferiors, són les dones les que tendeixen a deixar més descendència que els seus germans.

La hipòtesi TW fou formulada més aviat pensant en animals no-humans. Podria funcionar-hi d’una banda a través d’un investiment parental de caràcter fisiològic o biològic, que influís en la proporció sexual de la descendència. Complementàriament, podria consistir en un biaix comportamentual o psicològic envers la descendència de sexe oposat.

Hom pensaria que la hipòtesi TW només funcionari en societats humanes gentilícies, però el cas és que algunes prediccions s’han evidenciat en la nació capitalista més desenvolupada de totes, els Estats Units. Així als Estats Units hom ha comprovat que els fills mascles de pares d’alt estatuts assoleixen més anys d’educació i graus més elevats que les filles d’aquests pares; en canvi entre els pares de baix estatus són les filles les que superen els fills en aquests aspectes. Els fills d casa bona als Estats Units, en comparació amb les seves germanes, són més fàcilment enviats a escoles privades, necessiten recórrer menys a feines quan són a l’ensenyament secundari i no necessiten estalviar tant per anar a la universitat. Justament al contrari passa amb les famílies de baix estatus, les quals tendeixen a enviar a escoles privades més a les filles que als fills, i són elles les que necessiten menys recórrer a feines pròpies per finançar-se els estudis. En les famílies de baix estatus, les noies superen amb escreix els nois en rendiment acadèmic. En les famílies d’alt estatus la diferència es redueix, per bé que encara les noies superen els nois. Això explicaria el fet que els nois treguin més profit dels avantatges familiars en termes de renda futura, i que els pares d’alt estatus investeixen més diners en l’educació dels fills que en la de les filles.

Salminen & Lehti presenten tres hipòtesis:
- 1) una renda familiar i una educació parental superiors augmenten l’assoliment educatiu dels fills més que no pas el de les filles. Així, aquests recursos sòcio-econòmics parentals disminueixen les diferències entre l’assoliment educatiu de les filles i el dels fills.
- 2) l’efecte d’interacció entre el sexe de l’infant i la renda familiar és més fort que l’educació parental.
- 3) l’efecte d’interacció entre el sexe de l’infant i els recursos parentals és més fort en la matriculació secundària general seguit de l’abandonament escolar, i ja més feble en la puntuació acadèmica.

Les dades registrals de Finlàndia

Salminen & Lehti han accedit a les dades del registre total de població de Finlàndia. En el moment que accediren hi havia dades de tots els individus que han residit a Finlàndia en algun any entre el 1987 i el 2018. Aquestes dades procedeixen dels registres fiscals, educatius i censals, totes elles administrades per Tilastokeskus. Com que la base de dades abasta tota la població es pot vincular la informació de cada persona a la dels seus pares biològics.

Com a mostra analítica, Salminen & Lehti han seleccionat 658.635 infants nascuts entre el 1987 i el 1997. D’aquesta mostra el 5,2% no presenta dades pel que fa a l’educació o la renda dels pares, de manera que amb aquesta exclusió es redueix a 624.658 casos. Els exclosos serien majoritàriament immigrants i, en menor mesura, fills d’emigrants.

A Finlàndia l’escola primària comença l’any en el que l’alumne fa set anys, i conclou en l’any que en fa setze. Només és obligatòria l’escola primària. Els alumnes que en surten poden sol·licitar cursar una educació secundària, ja sigui general o professional. L’educació secundària general té una orientació acadèmica amb la finalitat de preparar l’alumne per a estudis post-secundaris. L’educació secundària professional prepara l’alumne per a feines pràctiques, com ara la construcció o l’infermeria pràctica. Actualment, el 50% dels alumnes que acaben la primària sol·liciten cursar la secundària general. La majoria dels que acaben la secundària general continuen els estudis bé en universitats (on cursaran al nivell de màster) o en centres politècnics (on cursaran al nivell de grau).

La taxa d’abandonament escolar es computa a través del fet que un individu no s’hagi graduat en l’educació secundària abans de l’edat de 23. Actualment, el 16% dels residents a Finlàndia arriben a 23 anys sense cap titulació secundària.

Al final de l’educació primària, quan els alumnes tenen 15 anys, reben una puntuació que va de 4 a 10. Els valors de la cohort estudiada són de 7,54 ± 1,23. Aquesta puntuació és crucial per al futur de l’alumne ja que és la que decideix la selecció cap a l’educació secundària. No és estrany doncs que alguns alumnes amb baixes notes optin per fer un curs addicional, una espècie de “desè de primària” amb la finalitat de millorar-les. Per això, la taxa de matriculació en l’ensenyament secundari es mesura a 17 anys d’edat. Vora el 52% dels alumnes finlandesos d’aquesta edat ja han ingressat en l’ensenyament secundari general. L’estratificació educativa a Finlàndia gira principalment a l’entorn d’aquesta selecció, distingint entre els alumnes que arriben a la secundària general i els qui passen a la formació professional.

Salminen & Lehti estimen l’educació parental a través del nivell educatiu més elevat assolir per la mare o el pare. En el cas de fills de famílies monoparentals es considera el nivell educatiu de l’únic progenitor. L’educació parental es mesura en anys d’educació, i pot anar de 7 (educació obligatòria) a 17 (màster o superior). En la cohort estudiada l’educació parental és de 12,8 ± 2,6 anys.

La renda familiar es calcula amb l’addició de la renda imposable total del pare i de la mare prèviament als impostos i transferències tenint en compte els anys en el que l’individu tenia entre 0 i 15 anys. Hom corregí l’efecte de la inflació sobre el valor de l’euro en el 2018. En la cohort estudiada la renda familiar anual és de 60.562 ± 51.355.

Salminen & Lehti ajusten les dades a tot un seguit de variables: 1) el mes de naixement de l’individu; 2) l’any de naixement de l’individu; 3) l’ordre de naixement de l’individu entre els germans (és a dir, la paritat); 4) si hi manca la puntuació acadèmica de final de primària; 5) si els pares s’han separat; 6) els anys als quals l’individu ha estat exposat a diferents tipus familiars (família intacta o no-intacta); 7) l’edat de la mare en el naixement (distingint si tenia més o menys de 35 anys); 8) la manca de l’edat de mare en les dades. Aquestes variables poden afectar l’assoliment acadèmic. Per exemple, és sabut que l’edat materna té un efecte positiu en l’assoliment acadèmic de l’infant (particularment en mares de 35 a 40 anys en el moment del part).

El mètode principal és un model de regressió d’efecte fixe entre germans.

La comparació entre germans i germanes

La interacció entre l’educació parental i el sexe de l’infant és estatísticament significativa entre les tres variables analitzades (abandonament escolar, puntuació al final de la primària i matriculació en la secundària). Quan l’educació parental augmenta en una desviació estàndard, l’abandonament escolar dels nois disminueix 0,6 punts percentuals més que l’abandonament escolar de les noies; la puntuació acadèmica dels nois augmenta 0,01 punts en relació a les noies; i la probabilitat de matricular-se en la secundària general augmenta en 2 punts percentuals en els nois en relació a les noies.

En les anàlisis de regressió, l’efecte de la interacció entre renda familiar i sexe de l’infant és significatiu pel que fa a l’abandonament escolar i la matriculació en la secundària general però no pas en la puntuació al final de la primària. Quan la renda familiar augmenta una desviació estàndard, l’abandonament escolar dels nois disminueix 1,2 punts percentuals més que el de les noies; i la probabilitat de matriculació en la secundària general dels nois augmenta 2 punts percentuals en relació a les noies.

Aquests resultats es mantenen quan les comparacions es restringeixen a parelles de germà-germana que no tinguin una diferència d’edat superior a dos anys. En aquests casos, però, els efectes d’interacció es mantenen per a les variables d’assoliment educatiu (abandonament escolar i matriculació a la secundària general) però ja no a la variable de rendiment acadèmic (puntuació a final de la primària). Salminen & Lehti pensen que això es deuria al fet que la puntuació a final de primària reflectiria capacitats cognitives heretades en les que els pares no poden influir activament.

Comptat i debatut, els resultats obtinguts a Finlàndia no difereixen gaire dels observats als Estats Units. Malgrat que Finlàndia sigui una societat més igualitària, també en aquest país els nois semblen més sensibles que les noies als recursos familiars pel que fa als resultats educatius. Quant als resultats educatius, la renda familiar influeix més sobre el grau de matriculació a la secundària general que a altres aspectes (puntuació al final de la primària i abandonament dels estudis secundaris) cosa que indicaria un rol actius dels pares en l’orientació dels alumnes de 16 anys. Aquesta orientació seria diferent segons el sexe del alumne i segons la situació familiar. En les famílies de renda alta i de nivell educatiu alt es fa un esforç diferencial en favor dels fills de sexe masculí.

És important remarcar alguns aspectes del sistema educatiu finlandès. Per a la cohort estudiada tots els nivells educatius han estat gratuïts. El finançament de les escoles i universitats finlandeses es fonamenta en l’aportació governamental. A Finlàndia no hi ha escola privada a cap nivell educatiu. El sistema escolar finlandès és de baixa variança i en bona mesura el rendiment educatiu depèn de la dotació genètica de cada alumne. Segons el Global Gender Gap Report del 2021, la societat finlandesa és la segona societat més igualitària en termes de gènere. A Finlàndia les dones, de mitjana, tenen un nivell educatiu superior als homes, cosa que s’atribueix al fet que entre els homes hi ha una major incidència de trastorns de l’aprenentatge. Aquest desavantatge general dels nois es reduiria, doncs, en les famílies finlandeses de més bon estatus.

Salminen & Lehti consideren que caldria combinar les dades registrals amb l’anàlisi del comportament parental a través d’enquestes.

Lligams:

- Parental background and daughters’ and sons’ educational outcomes – application of the Trivers-Willard hypothesis. Janne Salminen, Hannu Lehti. Journal of Biosocial Science (2023).

- Natural Selection of Parental Ability to Vary the Sex Ratio of Offspring. Robert L. Trivers, Dan E. Willard. Science (1973).

dijous, 5 de gener de 2023

És la ciència d’ara menys disruptiva que la d’abans?

Bibliometria: Des de fa tres o quatre dècades és fàcil sentir en aspirants a científics el plany de no haver nascut en una època anterior més propícia a pioners. Així, per exemple, en la biologia molecular hom enveja els qui en les dècades centrals del segle XX posaren les bases d’aquesta disciplina. Potser una mica d’aquest sentiment el trobem ja en la famosa expressió d’Isaac Newton segons la qual els homes de la seva generació podien veure lluny perquè eren damunt dels muscles de gegants. És clar que els de generacions posteriors consideren Newton un gegant en ell mateix. I, al capdavall, aquesta expressió contempla els avenços científics i tecnològics com un procés endogen d’acumulació. Michael Park, Erin Heaney i Russell J. Funk presenten en un article a la revista Nature una manera quantitativa de descriure el caràcter disrupció de les publicacions i patents científiques. Això podria ajudar a resoldre el dilema següent: en les darreres dècades s’ha mantingut un creixement exponencial en el volum de publicacions i patents científiques i tecnològiques, però al mateix temps hi ha la percepció d’un alentiment del progrés en moltes àrees de recerca. Park et al. han aplicat el seu índex CD a 45 milions de publicacions científiques i a 3,9 milions de patents de les darreres sis dècades. Aquest índex CD caracteritza les xarxes de citacions entre aquests documents. Troben una tendència en aquest període a la baixa pel que fa al grau de disruptivitat de les publicacions, és a dir de la capacitat de trencar amb el passat i obrir noves direccions. Aquesta tendència és comuna a diferents àrees d’estudi. Aquest declivi, paradoxalment, es vincularia a una forma més restringida d’emprar el coneixement previ. No seria tant un producte d’una caiguda en la qualitat de les publicacions científiques o en la pràctica de citar publicacions anteriors, sinó deriva fonamental de les pròpies ciències i tecnologies.

La tendència a la baixa del caràcter disrupció de ciència i tecnologia publicades s’arrossegaria des de fa un segle, amb una interrupció remarcable entre els anys 1960 i 1980, i es manifestaria fins i tot si l’anàlisi es redueix a les revistes científiques de major impacte.

La disrupció en l’avenç científic i tecnològic

Michael J. Park i Russell J. Funk treballen a la Carlson School of Management de la University of Minnesota, a Minneapolis. Erin Leahy és professora de sociologia a la University of Arizona, amb seu a Tucson. Funk i Leahy contribuïren cooperativament a la concepció i disseny d’aquest estudi. Funk i Park contribuïren a l’adquisició, anàlisi i interpretació de les dades. Funk creà el programari emprat en l’estudi. La recerca tingué el suport de la National Science Foundation. Tots tres autors redactaren l’article, que fou tramès a Nature el 14 de febrer del 2022. Després d’un procés de revisió en el que participaren Diana Hicks i altres, l’article fou acceptat el 8 de novembre, i publicat el 4 de gener del 2023.

Si hom ha remarcat que el segle XX fou una època d’expansió del coneixement científic i tecnològic sense precedents en la història, també s’ha assenyalat que en el segle XXI sembla haver-se perdut aquesta pistonada, i que l’activitat innovadora es desaccelera. En alguns àmbits això ja ha generat preocupació social, com és el cas dels semiconductors o dels fàrmacs. La recerca publicada o que aspira a ésser-ho sembla menys innovadora i més tancada en àmbits d’estudi. Hom ha assenyalat, per exemple, que l’interval entre la concessió del Premi Nobel i l’any de la descoberta ha crescut perquè la ciència que es fa ara és menys meritòria.

Seria temptador atribuir aquesta tendència al fet que de l’arbre de la ciència ja s’han recollit el fruit de les branques més baixes, i que les de més amunt són més difícils de collir. Una altra possibilitat és que, en augmentar la càrrega de coneixements, científics i innovadors necessiten més temps per especialitzar-se en les disciplines respectives de manera que una porció superior de la carrera científica es destina a la formació en detriment de la innovació estricta.

Park et al. han analitzat 25 milions de publicacions científiques del període 1945-2010 accessibles al Web of Science (WoS) i 3,9 milions de patents del període 1976-2010 de la base de dades de la United States Patent and Trademark Office’s (USPTO). Les dades WoS inclouen un total de 390 milions de citacions entre els 25 milions dels títols analitzats, dels quals 13 milions consten de resum o abstract. Les dades de USPTO consten de 35 milions de citacions entre els 3,9 de títols (tots ells amb l’abstract corresponent). Park et al. han replicat les dades en 20 milions de publicacions consultables a JSTOR, al corpus de la American Physical Society, el Microsoft Academic Graph i a PubMed.

L’índex CDs de disruptivitat

Les dades de WoS arrenquen en el 1900, però Park et al. s’han estimat més restringir l’anàlisi al període 1945-2010. És després de la Segona Guerra Mundial l’organització social de la ciència adquireix els seus trets moderns. Alhora no poden avançar més enllà del 2010 ja que les publicacions de la dècada passada encara no han tingut temps suficient per ésser adequadament citades. Entre el 1900 i el 2017, l’arxiu WoS consta de 65 milions de documents publicats en 28.968 revistes, i 735 milions de citacions entre ells. D’aquests 65 milions de documents, 29 milions disposen de resum. El resum o abstract apareix en les bases de dades de WoS a partir del 1913 i progressivament s’ha generalitzat. En reduir la finestra temporal al període 1945-2010 i eliminar-hi les revisions de llibres i comentaris, Park et al. se centren en una mostra analítica de 24.659.076 publicacions.

Pel que fa a les patents, Park et al. seleccionen el període 1976-2010, ja que no s’han digitalitzat els textos anteriors al 1976. En el període 1976-2017 hi ha 6,5 milions de patents concedides, amb 92 milions de citacions entre elles, i totes dotades d’abstract. El 91% són patents d’utilitat. En seleccionar només les patents d’utilitat i el període 1976-2010, Park et al. seleccionen com a mostra analítica un total de 3.912.353 patents.

Park et al. utilitzen un índex CD de disruptivitat. Observen una tendència a la baixa en la mostra analitzada. Per veure si això es manté en tots els àmbits de la ciència utilitzen com a unitat d’observació en les regressions l’autor x any. Aquestes unitats són agregades en les 150 àrees de matèria de WoS i en les 138 subcategories NBER de patents.

L’índex CD5 és recalculat també per a quatre bases de dades addicionals: JSTOR (1.703.353 publicacions del 1930 al 2010), el corpus APS (478.373 publicacions del 1930 al 2010), el Microsoft Academic Graph (1 milió de publicacions seleccionades aleatòriament) i PubMed (16.774.282 publicacions del 1930 al 2010).

Park et al. consideren també alternatives a l’índex CD com ara DI. L’índex CD quantifica el grau amb el qual una publicació cita una publicació focal juntament amb les predecessores d’aquesta darrera. La disrupció consisteix en el fet que la publicació focal sigui citada de forma independent a les seves predecessores.

La mesura de la disrupció

Park et al. difereixen entre dos tipus d’aportacions. El primer tipus es correspon a contribucions que milloren el coneixement consistent i que consoliden l’status quo. El segon tipus es correspon a contribucions que somouen el coneixement existent, fent-lo obsolet i impulsant la ciència i la tecnologia en noves direccions. Aquest segon tipus de contribució serà citat per publicacions ulteriors sovint de manera desconnectada a les contribucions que ella mateixa citava. En el primer tipus de contribució no hi hauria el mateix grau de desconnexió. L’índex CD va de -1 (aportacions consolidadores) a +1 (aportacions disruptives). L’índex CD5 aplica aquest criteri als primers cinc anys posteriors a la publicació analitzada.

Per a les publicacions de ciències socials analitzades, l’índex CD5 passà d’una mitjana de 0,52 el 1945 a 0,04 en el 2010, una caiguda del 91,9%. En el cas de les publicacions de ciències físiques la caiguda és del 100%: del 0,36 del 1945 al 0,00 del 2010. En les patents en informació i comunicacions la caiguda entre el 1980 i el 2010 és del 78,7% (del 0,30 al 0,06). En les patents farmacèutiques i mèdiques la caiguda entre el 1980 i el 2010 és del 91,5% (del 0,38 al 0,03). Val a dir que la taxa de declivi no és uniforme, i que hi ha indicis d’estabilització entre el 2000 i el 2005. Si ens fixem en l’evolució entre el 1980 i el 2010, la caiguda en disruptivitat és molt marcada en ciències socials i en tecnologia, mentre que és més modesta en ciències de la vida i biomedicina i en ciències físiques.

La caiguda en disruptivitat és, de tota forma, força general, cosa que s’adiu poc amb la idea que es deu al fet que en el passat era més fàcil trobar “coses noves”.

L’impacte en el llenguatge científic i tecnològic

La caiguda en la disruptivitat de les noves publicacions es podria manifestar també en l’evolució del llenguatge científic i tecnològic com una reducció en la taxa d’introducció de neologismes. Park et al. constaten que així ha estat. En els títols de les publicacions de ciències socials la introducció de neologismes cau un 76,5% entre el 1945 i el 2010. La caiguda és encara superior en les publicacions tecnològiques (88%). En els títols de patents la caiguda entre el 1980 i el 2010 és del 32,5% per a patents químiques i del 81% per a patents informàtiques i de comunicacions. La caiguda en el ritme d’introducció de neologismes s’acompanya en una reducció en les innovacions fraseològiques. Park et al. constaten com verbs associats a creació (‘produce’, ‘form’, ‘prepare’ i ‘make’), descoberta (‘determine’ i ‘report’) i percepció (‘measure’) cedeixen pas a verbs associats a millora (‘improve’, ‘enhance’ i ‘increase’), aplicació (‘use’ i ‘include’) o valoració (‘associate’, ‘mediate’ i ‘relate’).

El nombre absolut de treballs altament disruptius

Si bé és cert que hi ha una caiguda en el nivell mitjà de disruptivitat de la ciència i tecnologia publicades, Park et al. troben una constància en el nombre absolut de treballs altament disruptius. És clar que això ho podem veure d’una altra manera: per generar els mateixos treballs disruptius que en dècades anteriors ara cal fer un esforç de recerca molt superior al de llavors.

Les causes de la caiguda en la disruptivitat

Park et al. troben que la caiguda en la disruptivitat és quelcom generalitzat a totes les àrees de recerca. Atribuir-ho a una caiguda en la qualitat de la ciència i tecnologia publicades no sembla creïble, si atenem que la caiguda en disruptivitat es manté fins i tot seleccionant únicament les revistes de major impacte (Nature, PNAS o Science).

Tampoc sembla que es pugui atribuir a un canvi en les pràctiques de publicació o citació, ja que la tendència es manté quan es fa un ajustament pel nombre de citacions de cada article.

Park et al. troben una associació positiva entre el creixement del coneixement (mesurat com l’estoc de publicacions i patents) i l’índex CD5 de publicacions. Això concorda amb la idea dels “muscles de gegants”, segons la qual el coneixement previ ajuda a fer contribucions disruptives. En canvi l’associació pel que fa a les patents és negativa, com si les invencions del passat inhibissin innovacions disruptives. Park et al. troben que hi ha una tendència entre científic i inventors a citar una menor diversitat de treball, cosa que atribueixen a una tendència cap a l’especialització. El patró de citacions es concentra a citar les obres prèvies més conegudes, i a recolzar més en l’autocitació. La distància temporal entre una publicació i les publicacions que cita augmenta. Tot plegat assenyala que els investigadors recorren a un coneixement més estret, més familiar i menys actualitzat.

L’especialització científica facilita adquirir un bon nivell de publicacions d’impacte a través d’unes línies de recerca limitades però productives. Això si bé beneficia les carreres individuals dificulta les aproximacions multidisciplinars necessàries per a aportacions més disruptives. Tot i amb tot, Park et al. assenyalen que el nombre absolut d’aportacions disruptives no ha disminuït.

Park et al. consideren que la promoció de ciència i tecnologia disruptives passa per estimular entre els acadèmics hàbits de lectura àmplia i dotar-los de temps suficient per familiaritzar-se amb els nous coneixements científics (vet ací la rellevància dels anys sabàtics). Cal canviar el focus de la quantitat a la qualitat, i desintoxicar-se de la cultura del “publica o pereix”. Caldria que les agències de finançament apostessin més pel suport a llarg termini de carreres científiques individuals i no tant a projectes específics.

Lligams:

- Papers and patents are becoming less disruptive over time. Michael Park, Erin Leahey, Russell J. Funk. Nature 613: 138-144 (2023).

dissabte, 31 de desembre de 2022

Bon any 2023! Bon any del mill!

Comencem l’any 23 amb certa prevenció envers els anys senars. I és que l’any 19 fou el qui generà el virus que va fer la guitza durant l’any 20, mentre que l’any 21 generà les condicions de crisi inflacionària que han marcat l’any 22 que ara hem tancat. Hem de confiar, però, que l’any 2023, que és l’Any Internacional del Mill (o dels Mills), pot aportar elements a favor del desenvolupament sostenible i de l’erradicació de la fam i de la misèria. Així doncs, Bon any 23! Bon any dels mills!

Les Nacions Unides ha declarat el 2023 com l’Any Internacional dels Mills. I ho diuen en plural perquè sota el nom de “mill” s’inclouen tota una sèrie de gramínies o poàcies caracteritzades per la petitesa de la llavor. El ràpid creixement i la capacitat de suportar condicions càlides i eixutes converteixen el mill en un element central del desenvolupament sostenible.

2023: Any Internacional del Mill

L’Assemblea General de Nacions Unides aprovà la resolució 75/263 que designava l’any 2023 com a “Any Internacional del Mill”. La celebració es fa en el marc de l’Agenda 2030 per al Desenvolupament Sostenible, i especialment en atenció a l’objectiu de l’erradicació de la pobresa en totes les seves formes i dimensions. Les espècies de gramínies conegudes sota el nom del mill comparteixen una resiliència a climes càlids i secs, alhora que ofereixen tota una sèrie de beneficis nutricionals diversificant dietes basades en els cereals més habituals (arròs, panís o blat). D’aquesta manera l’Any Internacional del Mill s’ha d’entendre en el marc de la Dècada de les Nacions Unides d’Acció Sobre la Nutrició (2016-2025) i de la Dècada de les Nacions Unides de l’Agricultura Familiar (2019-2028). La diversitat d’espècies designades sota el nom de mill (Pennisetum glaucum, Eleusine coracana, Panicum miliaceum, Setaria itàlica, etc.) permet fer una referència al cultiu autòcton de cada regió.

L’any 2023 gregorià i els altres

L’Any del Senyor del 2023 és un any comú (de 365 dies), amb lletra dominical A (en el sentit que comença en diumenge) i de cicle litúrgic A (com a any de mòdul 3 d’1 centra la lectura en l’Evangeli Segons Mateu). Arrenca en la data juliana de 2.459.945,5 i en el segon Unix de 1.672.531.200. En el compte llarg maia l’any 2023 comença en 13.0.10.3.3. En termes de l’ISO-8601 la primera setmana del 2023 comença el 2 de gener, de forma que enguany tindrà 52 setmanes (la darrera de les quals conclourà precisament el 31 de desembre del 2023). La Lluna comença l’any 2023 amb una edat de 8 dies i el nombre auri de l’any és 10. El Diumenge de Pasqua del 2023 serà el 9 d’abril. Per discrepància en el càlcul de l’epacta, la Pasqua Juliana no serà fins el diumenge següent (16 d’abril). La Pasqua Jueva (15 de nissan) haurà començat el capvespre del 5 d’abril.

L’any 2023 és l’era 2061, l’any 2776 de la fundació de Roma i l’any 3189 de la Discòrdia. L’Any Nou Lunar s’escaurà el diumenge 22 de gener, quan entrarem en el signe del conill d’aigua (癸卯年). L’equinocci vernal del 2023 (20 de març) marcarà l’inici de l’any 180 de l’era bahá’í. L’equinocci autumnal del 2023 (23 de setembre) assenyalarà l’inici de l’any 7532 del món segons el còmput bizantí, de l’any 2016 de l’Encarnació segons el còmput etíop, de l’any 1740 dels Màrtirs segons el còmput alexandrí i de l’any 232 de la república francesa. La lluna nova de juliol (dia 19) assenyalà l’inici de l’any 1445 de l’hègira, de forma que el mes de Ramadan anirà del 23 de març al 22 d’abril del 2023. La lluna nova de setembre (dia 16) indicarà l’inici de l’any 5784 segons el còmput hebreu. A grans trets, l’any 2023 es correspon a l’any 6773 de la fundació d’Assur, el 5124 de kali yuga, el 4356 de l’era coreana, el 2973 de l’era amaziga, el 2567 de l’era budista, el 2080 de la vikram samvat, el 1957 de l’era javanesa, el 1472 de l’era armeniana (ԹՎ ՌՆՀԲ), el 1430 de l’era bengalí, el 1385 de l’era birmana, el 1024 de l’era igbo, el 555 de l’era nanakshani, el 112 de l’era iutxe i de l’era republicana xinesa (民國112年). El 8 de setembre els britànics entrarien en l’any 2 Cha. 3, i el mes de maig el Japó entra en l’any 5 de l’era Reiwa (令和5年).

L’any 2023 astronòmic

El periheli d’enguany, màxim acostament de la Terra al Sol, s’escaurà el 4 de gener a les 16:17UTC (0,98329 UA). L’afeli, màxim allunyament, es produirà el 6 de juliol a les 20:07UTC (1,01668 UA).

Els equinoccis seran el 20 de març a les 21:25UTC i el 23 de setembre a les 06:50UTC. Els solsticis cauran el 21 de juny a les 14:58UTC i el 22 de desembre a les 03:28UTC.

Tindrem lluna nova el 21 de gener (20:53UTC), el 20 de febrer (07:06UTC), el 21 de març (17:23UTC), el 20 d’abril (04:12UTC), el 19 de maig (15:53UTC), el 18 de juny (04:37UTC), el 17 de juliol (18:32UTC), el 16 d’agost (09:38UTC), el 15 de setembre (01:40UTC), el 14 d’octubre (17:55UTC), el 13 de novembre (09:27UTC) i el 12 de desembre (23:32UTC). És a dir que el 2023 serà un any de 12 novilunis.

El 2023 serà un any de dos eclipsis solars, el primer total i el segon anular, cap d’ells visible des de Barcelona:
- el dijous 20 d’abril del 2023, amb màxim a les 04:16:49UTC. Més que un eclipsi total és un eclipsi híbrid. Serà total per a una franja que creuarà, entre d’altres terres, la Península de North West Cape i l’illa de Barrow a Austràlia, zones orientals de Timor-Leste, l’illa de Damar i zones de la Papua Occidental. En altres zones d’aquesta franja se l’observarà com a eclipsi anular. Serà eclipsi total per a Austràlia i els arxipèlags del sud-est asiàtic. Serà l’eclipsi 52 dels 80 que integren el Saros 129.
- El dissabte 14 d’octubre del 2023, amb màxim a les 17:59:27UTC (cobertura anular del 95,2% del disc solar). La franja d’anularitat d’aquest eclipsi creuarà els Estats Units d’Oregon a Texas, passarà per la península de Yucatán i zones d’Amèrica Central, Colòmbia i Brasil. Com que serà visible com a eclipsi parcial a gairebé tot el Nou Món se’l pot definir com a “Gran Eclipsi Americà”. Aquest eclipsi serà el 44 dels 71 que integren el saros 134.

En el 2023 tindrem dos eclipsis lunars, el primer de caràcter penumbral i el segon de caràcter parcial, tots dos visibles des de Barcelona:
- el divendres 5 de maig del 2023 hi haurà un eclipsi penumbral que assolirà el màxim a les 17:22:55UTC. Serà visible a la major part del Vell Món. En el cas de Barcelona la Lluna sortirà a les 20:55CEST, amb la penombra cobrint vora un 29% del disc lunar. A les 21:31CEST, la Lluna ja haurà sortit completament de la penombra. Aquest serà l’eclipsi 24 dels 73 que integren el saros 141.
- el dissabte 28 d’octubre del 2023 hi haurà un eclipsi parcial lunar visible des de tot Vell Món. El màxim tindrà lloc a les 20:14:00UTC. Tot l’eclipsi serà visible des de Barcelona, des de l’entrada de la Lluna a la penombra (20:01:44CEST) fins a que hi surti (00:26:19CEST). En el màxim (22:14:00CEST), el 88% del disc lunar serà cobert l’ombra de la Terra (la fase d’umbralitat anirà de les 21:35:18CEST a les 22:52:37CEST). Aquest eclipsi serà l’11è dels 72 que integren el saros 146.

Entre les principals conjuncions del 2023 podem citar, d’acord amb el calendari d’Astropixels:
- el 3 de gener, a les 19:35UTC, la Lluna ocultarà Mart.
- el 22 de gener, a les 22UTC, Venus se situarà a 0,3°S de Saturn.
- el 31 de gener, a les 04:24UTC, la Lluna tornarà a ocultar Mart.
- el 4 de març, a les 04UTC, Venus se situarà a 0,5°N de Júpiter.
- el 22 de març, a les 19:54UTC, la Lluna ocultarà Júpiter.
- el 24 de març, a les 10:28UTC, la Lluna ocultarà Venus.
- el 17 de maig, a les 13:15UTC, la Lluna ocultarà Júpiter.
- el 10 de juliol, a les 05:21UTC, Mart se situarà a 0,6°N de Regulus.
- el 28 de juliol, a les 18:21UTC, Mercuri se situarà a 0,1°S de Regulus.
- el 16 de setembre, a les 19:19UTC, la Lluna ocultarà Mart.
- el 21 de setembre, a les 07:50UTC, la Lluna se situarà a 0,9°N d’Antares.
- el 18 d’octubre, a les 13:17UTC, la Lluna se situarà a 0,9°N d’Antares.
- el 9 de novembre, a les 09:28UTC, la Lluna ocultarà Venus.
- el 14 de novembre, a les 19:42UTC, la Lluna se situarà a 0,9°N d’Antares.

Les màximes elongacions de Mercuri seran el 30 de gener (matutina, 25°), l’11 d’abril (vespertina, 20°), 29 de maig (matutina, 25°), el 10 d’agost (vespertina, 27°), el 22 de setembre (matutina, 18°) i el 4 de desembre (vespertina, 21°).

Venus comença l’any com a estel vespertí. Assolirà l’elongació màxima (45°E) el 4 de juny a les 11UTC, i farà la conjunció inferior el 13 d’agost a les 11UTC (amb una distància a la Terra de 0,289 UA). Passat al cel matutí hi assolirà la màxima elongació (46°) el 23 d’octubre a les 22UTC. Tancarà, doncs, l’any com a estel matutí.

Mart comença l’any com a estel vespertí a la constel·lació del Bou. Farà la conjunció amb el Sol el 18 de novembre a les 05UTC, en la constel·lació de les Balances. Clourà l’any 2023 com a estel matutí en la constel·lació de Sagitari.

El 30 de maig a les 21UTC Mart farà l’afeli, situant-se a una distància màxima de 1,66594 UA del Sol. El 12 de juliol serà el solstici que marcarà l’inici de l’estiu a l’hemisferi nord i de l’hivern a l’hemisferi sud.

Júpiter comença l’any com a estel vespertí en la constel·lació de Peixos. El 20 de gener a les 12UTC assolirà el periheli, amb una distància mínima al Sol de 4,95101 UA. La pèrdua d’elongació el durà a la conjunció amb el Sol l’11 d’abril a les 21UTC. Convertit en estel matutí guanyarà elongació fins arribar a l’oposició amb el Sol el 3 de novembre a les 04UTC, ja en la constel·lació del Carner. Serà el moment de l’any més favorable per observar-lo, quan se situï a una distància de 3,983 UA de la Terra, assolint una magnitud de -2,91 i un diàmetre angular de 49,5 segons d’arc. Entre el 4 de setembre i el 31 de desembre seguirà un moviment retrògrad. Tancarà, doncs, l’any com a estel vespertí en aquesta constel·lació.

Saturn comença l’any com a estel vespertí en la constel·lació de Capricorn. La pèrdua d’elongació respecte del Sol culminarà en la conjunció del 16 de febrer a les 16UTC. Passat al cel matutí Saturn guanyarà elongació, ja des de la constel·lació d’Aiguader, fins a arribar a l’oposició amb el Sol el 27 d’agost a les 08UTC. Aquest serà el millor moment per observar Saturn, que es trobarà a una distància de 8,763 UA, assolint una magnitud de +0,42 i un diàmetre aparent de 18,96 segons d’arc. La inclinació dels anells és cada vegada inferior, i enguany ja serà de menys de 10° sobre el pla de visió de la Terra. Entre el 17 de juny i el 4 de novembre Saturn seguirà un moviment retrògrad. Saturn tancarà l’any com a estel vespertí ja ben entrat en la constel·lació de l’Aiguader.

Durant el 2023, Urà continua en la constel·lació del Carner. El 9 de maig a les 21UTC tindrà lloc la conjunció amb el Sol. L’oposició serà el 13 de novembre a les 18UTC, quan la distància a la Terra serà de 18,631 UA, la magnitud aparent de +5,63 i el diàmetre aparent de 3,78 segons d’arc.

Durant el 2023 Neptú continua transitant des de la constel·lació de l’Aiguader fins a la de Peixos. Farà conjunció amb el Sol el 15 de març a les 23UTC. L’oposició tindrà lloc el 19 de setembre a les 10h, moment en el que la distància a la Terra serà de 28,902 UA, la magnitud aparent de +7,81 i el diàmetre aparent de 2,36 segons d’arc.

Pel que fa als perihelis cometaris previstos podem esmentar:
- el C/2022 E3 (ZTF) podria assolir una magnitud de +4 durant algunes matinades del mes de febrer. El seu pas pel periheli serà el 12 de gener.
- el 2P/Encke podria assolir una magnitud de +7 durant algunes matinades del mes d’octubre. El seu pas pel periheli serà el 22 d’octubre.
- el 103P/Hartley 2 podria assolir una magnitud de +7 en algunes nits del mes de novembre. El seu pas pel periheli haurà estat el 12 d’octubre.
- el 62P/Tsuchinshan 1 podria assolir una magnitud de +7 en algunes nits del mes de desembre. El seu pas pel periheli serà el Dia de Nadal.

Del calendari de pluja d’estels del 2023 de l’Organització Internacional de Meteors destaquen:
- els quadràntids, amb pic el 4 de gener (ZHR=110). La visió òptima serà a la matinada, ja sense la lluna.
- els perseids amb pic el 13 d’agost (ZHR=100). El 14 d’agost la Terra creuarà el rastre de pols emesa l’any 68 a.C. pel cometa 109P/Swift-Tuttle. Com que la lluna nova serà el 16 d’agost, les condicions semblen excel·lents per a l’observació.
- els gemínids, amb pic el 14 de desembre (ZHR=150). El màxim no serà pertorbat per la Lluna.

Pel que fa al calendari cosmonàutic destaquem:
- el 24 de setembre la nau OSIRIS-REx retornarà a la Terra després d’un viatge de més de 7 anys, transportant a bord mostres preses l’octubre de 2020 de l’asteroide 101955 Bennu.
- el Türksat 6A, el primer satèl·lit de fabricació turca, serà llençat en el marc de la cooperació amb SpaceX.

La NASA Osiris-REX retornarà a la Terra l’octubre del 2023, si tot va bé, la mostra que va prendre en el 2020 de l’asteroide Bennu

El nostre 2023 i el d’altres

En el calendari electoral del nostre 2023 trobem les presidencials txeques (12-13 de gener), les generals nigerianes (25 de febrer), les parlamentàries estonianes (5 de març), les parlamentàries finlandeses (2 d’abril), les generals turques (18 de juny), les generals guatemalenques (25 de juny), les generals sudaneses (juliol), les generals luxemburgueses (8 d’octubre), les generals paquistaneses (octubre), les parlamentàries poloneses (11 de novembre), les generals bangladeshís (desembre) i les generals espanyoles (15 de desembre).

L’1 de gener del 2023 Suècia assumeix la presidència del Consell de la Unió Europea. Aquesta presidència del primer semestre tanca la terna 11, de forma que l’1 de juliol del 2023 començarà la T12, amb la presidència d’Espanya durant el segon semestre de l’any. La intenció de Pedro Sánchez és romandre en el càrrec durant aquesta presidència coronant-la amb les eleccions generals espanyoles.

L’agenda política del 2023 contempla, entre d’altres:
- 1 de gener: entrada de Croàcia en l’Eurozona, de la qual esdevindrà el 20è estat membre. És la primera ampliació de la unió monetària des del 2015.
- 1 de gener: Luiz Inácio Lula da Silva jurarà el càrrec de president del Brasil.
- 6 de maig: coronació dels reis Carles (III) i Camila de Gran Bretanya a l’Abadia de Westminster.
- caldrà veure en què queda el Pacte de Lliure Associació de Micronèsia i de les Illes Marshall amb els Estats Units, que expira en el 2023. Joseph Yun és l’enviat presidencial nord-americà per negociar-ne la continuació.
- caldrà veure si finalment entra en funcionament la Confederació de l’Àfrica Oriental com a transformació de la Comunitat actualment integrada per Sudan del Sud, Uganda, Kènia, Tanzània, Ruanda, Burundi i Congo-Kinshasha.
- la commemoració a la Índia pel fet d’esdevindre el país més poblat de la Terra després de superar en algun moment d’enguany la Xina.

El calendari esportiu del 2023 contempla entre d’altres convocatòries:
- els Jocs Mundials Universitaris d’Hivern, amb seu a Lake Placid (del 12 al 22 de gener).
- el Campionat Mundial de la Federació Internacional d’Hoquei sobre Gel, co-organitzat per Finlàndia i Letònia (del 12 al 28 de maig).
- el Mundial de Futbol sub-20 d’Indonèsia (del 20 de maig a l’11 de juny).
- la Copa d’Àsia de Futbol, organitzada a Qatar (del 16 de juny al 16 de juliol).
- els Jocs Europeus, amb seu a Cracòvia i altres indrets de la Petita Polònia (del 23 de juny al 21 de juliol).
- el Mundial de Futbol femení, co-organitzat per Austràlia i Nova Zelanda (del 20 de juliol al 20 d’agost).
- el Mundial de Netball, amb seu a Ciutat del Cap (del 28 de juliol al 6 d’agost).
- la Superlliga africana de clubs de futbol (agost).
- el Mundial de Bàsquet, co-organitzat pr Filipines, Japó i Indonèsia (del 25 d’agost al 10 de setembre).
- el Mundial de Rugby de França (del 8 de setembre al 28 d’octubre).
- els Jocs Asiàtics de Hangzhou (del 23 de setembre al 8 d’octubre).
- el Mundial de Criquet d’Índia (d’octubre al 26 de novembre).
- els Jocs Panamericans de Santiago de Xile (del 20 d’octubre al 5 de novembre).

Entre les cites culturals i científiques del nostre 2023 destacarem:
- el febrer s’inaugurarà l’Observatori Vera C. Rubin a Cerro Pachón (Xile), per bé que fins el 2024 no serà a punt per emprendre el seu ambiciós programa sinòptic.
- el Concurs d’Eurovisió, que se celebrarà a Liverpool entre el 9 i el 13 de maig.
- la Commemoració del 50è aniversari de la inauguració de la Sydney Opera House.
- l’entrada en funcionament de la Font Europea de Neutrons per Espal·lació, amb seu física a Lund i centre de gestió a Copenhague.

El nostre 2023, amb guerra, inflació, recessió i altres calamitats no és per llençar coets. El segon lliurament de The Purge, sota el subtítol de The Anarchy, de James DeMonaco imaginava un 2023 des del 2014. El 21 de març del 2023, com cada any, tenia lloc als Estats Units “La Purga”, un període de 12 hores on el govern dels “Nous Pares Fundadors” deixava fer i deixava passar tota mena de crims de forma impune. En una societat tan polaritzada, aquestes 12 hores resultaven necessàries per salvar una economia que anava cap al col·lapse. Doncs això.

diumenge, 11 de desembre de 2022

L’envelliment en vertebrats s’associa a una reducció en l’abundància d’ARN missatgers llargs

Transcriptòmica: L’envelliment es manifesta com un augment del risc de morbiditat i de mortalitat. De teories biològiques sobre l’envelliment n’hi ha moltes, abordades des de diferents visions. La transcriptòmica, que és la ciència de la transcripció de l’ADN en molècules d’ARN (particularment, d’ARN missatger), és una d’aquestes perspectives. Thomas Stoeger, Richard I. Morimoto, Alexander V. Misharin, G. R. Scott Budinger i Luis A. Nunes Amaral, de la Northwestern University, són els autors corresponsals d’un article publicat divendres a la revista Nature Aging en el que analitzen dades transcriptòmiques de múltiples estudis en ratolins i en humans referits a l’edat. Han trobat que la longitud dels transcrits explica la majoria dels canvis transcripcionals associats a l’edat que s’observen en ratolins i en humans. Això explica que l’envelliment s’associa a una reducció de l’abundància relativa de transcrits llargs. D’altra banda, intervencions antienvelliment poden contrarestar aquesta reducció. Stoeger et al. han comprovat, a més, que tant en humans com en ratolins, els gens amb transcrits més llargs s’associen amb l’extensió de la longevitat, mentre que els gens amb transcrits més curts s’associen amb un escurçament de la longevitat.

En humans s’observa un desequilibri en la longitud dels transcrits gènics amb l’edat.

Transcriptoma i envelliment

En principi, el genoma d’un organisme roman inalterat al llarg del seu desenvolupament, gairebé idèntic en totes i cadascuna de les cèl·lules que l’integren. El genoma és el conjunt de gens i resideix en l’àcid desoxiribonucleic (ADN) dels nuclis cel·lulars. L’expressió d’aquest genoma d’ADN requereix, com a primer pas, la seva transcripció en molècules d’àcid ribonucleic (ARN). Una part d’aquests transcrits són ARN missatgers que, transferits al citoplasma, seran traduïts a proteïna. Si el conjunt de proteïnes d’una cèl·lula o organisme es denomina proteoma, el conjunt de transcrits d’ARN es denomina transcriptoma. Mentre el genoma roman constant, transcriptoma i proteoma es troben en un estadi fluctuant. El transcriptoma ha de respondre de manera ràpida, selectiva, reproduïble i forta a un ample ventall d’estímuls moleculars i fisiològics. Bona part de la regulació gènica és una regulació de la transcripció, fins al punt que hi ha una identificació estreta entre “expressió gènica” i “transcripció gènica”.

Dels 20.000 gens del genoma, n’hi ha milers que experimenten canvis de transcripció associats a l’edat de l’organisme. Val a dir que bona part d’aquests canvis són relativament petits si ho comparem amb les fluctuacions pròpies de la regulació gènica clàssica. Així doncs, no sembla que l’envelliment consisteixi en un afebliment general de la transcripció de gens. Stoeger et al. treballen amb la hipòtesi que la base transcriptòmica de l’envelliment ha d’ésser més subtil, però no pas menys global. No s’ha de cercar, doncs, en els canvis d’expressió de gens individuals, sinó en canvis d’expressió de tot el genoma.

Diversos estudis han assenyalat de tota manera que la formació d’ARN disminueix amb l’edat. Això s’ha atribuït a l’acumulació de dany d’ADN amb l’edat, la qual cosa afectaria especialment els gens de més longitud, que són els que requereixen transcrits d’ARNm més llargs. Alternativament, l’envelliment també podria afectar específicament proteïnes que actuen com a factors de transcripció o microARNs (ARNmi) que tenen un paper regulador.

El transcriptoma de 17 teixits de ratolins C57BL/6J

Stoeger et al. han seqüenciat l’ARN de mostres de 17 teixits de ratolins C57BL/6J de colònies del National Institute on Aging. Les mostres procedien de ratolins mascles de 4, 9, 12, 18 i 24 mesos d’edat. Per a cada d’edat es consideraren inicialment sis ratolins.

L’abundància de transcrits de cada gen per a cada teixit en ratolins de 4 mesos d’edat servia com a línia de base. L’abundància en les edats posteriors hi era referida. L’abundància de cada transcrit gènic era normalitzada per l’abundància d’ARN total de l’edat i teixit respectius.

Stoeger et al. tenien presents tots i cadascuns dels gens codificants de proteïna del ratolí. Consideraren 2.236 trets individuals, dels quals 310 es corresponien a llocs d’unió de factors de transcripció, 1.912 a llocs d’unió d’ARNmi i 14 corresponents a característiques estructurals (nombre d’exons, contingut de GC, nombre cromosòmic, nombre de transcrits alternatius, longitud del gen i longitud de l’ARNm madur).

D’aquests 2.236 trets, els més consistentment informatius sobre l’abundància relativa de transcrits en relació amb l’edat eren els de la longitud mediana de molècules madures de transcrit (l’ARN m). Hi seguien el nombre de factors de transcripció, la longitud del gen i la longitud mediana de la seqüència codificant.

Hi ha una correlació entre els trets vinculats a la longitud (longitud del transcrit madur, longitud del gen i longitud de la seqüència codificant). Stoeger et al. han trobat 68 casos en els que l’expressió relativa d’un gen era multiplicada per 4 en relació a l’edat basal (4 mesos) en els 17 teixits estudiats. En aquests 68 casos, 63 tenien trets de longitud com entre els cinc trets més explicatius. Per Stoeger et al. que els trets relacionats amb la longitud siguin més explicatius que els trets relacionats amb llocs d’unió a factors de transcripció o ARNmi mostra que l’impacte de l’edat sobre el transcriptoma té un caràcter força global.

Aquests canvis en el transcriptoma ja són visibles a 9 mesos d’edat. Una correlació de Spearman mostra que a 9 mesos d’edat ja són afectats 10 dels 17 teixits estudiats. A 24 mesos, l’afectació ja arriba a 14 dels 17 teixits estudiats.

La longitud dels transcrits i l’edat en altres organismes

Stoeger et al. revisen estudis similars realitzats en ratolins i en rates per altres grups en els darrers anys. Hi troben una correlació semblant. També la troben en estudis transcriptòmics sobre peixos killi.

En aquests estudis es consideren teixits sencers. En ells, el 60%-80% dels teixits mostren una reducció relativa de l’abundància de transcrits llargs associada a l’edat. Per això Stoeger et al. es fixen també en estudis transcriptòmics realitzats en cèl·lules de ratolí separades per citometria de flux en el marc del projecte Tabula Muris Senis: allà troben que en la majoria de tipus cel·lulars analitzats és present aquest empobriment relatiu de transcrits llarg.

Pel que fa a humans, Stoeger et al. reanalitzen dades del consorci GTEx. Aquest projecte ofereix dades transcriptòmiques de teixits humans procedents d’autòpsies. També ací apareixen una correlació negativa entre la longitud de transcrits i els nivells d’expressió relatius amb l’edat.

El cervell és un dels teixits més afectats per la reducció relativa d’expressió de gens de transcrits llargs associada a l’edat

En humans el desequilibri transcriptòmic és més fort en els teixits cerebrals que en altres teixits. Això és quelcom que es manté quan s’exclouen en l’anàlisi gens vinculats a processos inflamatoris o neuronals, o quan es normalitzen les dades per sexe.

La capacitat d’intervenció

El National Institute of Aging ha inclòs 11 intervencions antiedat que tenen la capacitat potencial d’estendre la longevitat en ratolins. Stoeger et al. han comprovat que 7 de les 11 intervencions tenen la capacitat d’induir un augment preferencial de transcrits llargs. Es tracta de l’excés del FGF21, l’heterozigositat Myc, la rapamicina, el resveratrol, la deleció de la S6K1, la senolítica i la mutació Snell del gen Pit-1. No tenen aquesta capacitat, les 4 altres intervencions: la mutació Ames del gen df, menjar cada dos dies, la mutació Little del gen del receptor de la GHRH i la metformina.

Gens pro-longevitat i anti-longevitat

Els estudis d’envelliment classifiquen els gens en “pro-longevitat” o “anti-longevitat” en la mesura que mutacions de pèrdua de funcions provoquin, respectivament, una disminució de la longevitat o un augment. Val a dir que la majoria de gens (97%) no pertanyen a cap de les dues categories. Els 665 gens que sí entren en aquestes categories mostren un desequilibri transcriptòmic associat a la longitud comparable al de la resta de gens.

Stoeger centren l’anàlisi en el 5% de gens amb la longitud mediana de transcrit més curta i el 5% de gens amb la longitud mediana de transcrit més llarga. Els gens curts són molt poc representats entre els gens pro-longevitat i es troben enriquits en el grup de gens anti-longevitat. Els gens llargs, en canvi, es troben enriquits entre els gens pro-longevitat i empobrits entre els gens anti-longevitat.

En processos biològics com la branca anabòlica de la proteostasi, la funció mitocondrial, el manteniment telomèric, l’organització de la cromatina i la funció immune trobem un enriquiment de participació de gens curts i un empobriment de participació de gens llargs. El fenomen invers el trobem en processos biològics com la regulació transcripcional, els processos de desenvolupament, la unió a ATP, l’estructura citoesquelètica i l’activitat sinàptica.

La transcriptòmica de l’envelliment

Stoeger et al. ens mostren com es pot combinar un estudi experimental amb la reanàlisi d’estudis ja publicats. Això els permet definir un desequilibri transcriptòmic associat a la longitud que en la majoria de teixits de vertebrats conduiria a un empobriment de l’expressió de gens llargs. Aquest fenomen hauria conduït a forçar que els gens implicats en processos pro-longevitat (com el manteniment dels telòmers) siguin gens més aviat curts. Que diferents intervencions anti-edat siguin capaces de contrarestar aquest desequilibri mostra el potencial existent en aquest camp.

Lligams:

- Aging is associated with a systemic length-associated transcriptome imbalance. Thomas Stoeger, Rogan A. Grant, Alexandra C. McQuattie-Pimentel, Kishore R. Anekalla, Sophia S. Liu, Heliodoro Tejedor-Navarro, Benjamin D. Singer, Hiam Abdala-Valencia, Michael Schwake, Marie-Pier Tetreault, Harris Perlman, William E. Balch, Navdeep S. Chandel, Karen M. Ridge, Jacob I. Sznajder, Richard I. Morimoto, Alexander V. Misharin, G. R. Scott Budinger & Luis A. Nunes Amaral. Nature Aging (2022).

- Amaral Lab.

- Interventions Testing Program (National Institute on Aging).

- Tabula Muris Senis.

- Genotype-Tissue Expression (GTEx) consortium.

dijous, 8 de desembre de 2022

Les seqüeles post-agudes de la covid-19 es relacionen amb estats moleculars de la fase aguda de la infecció

Transcriptòmica: Sota el nom de covid persistent hom inclou tot un ventall de seqüeles post-agudes de la infecció per SARS-CoV-2. La covid persistent és un condició debilitant, clínicament heterogènia i d’etiologia poc conegudes. Un grup d’investigadors de la Icahn School of Medicine at Mount Sinai, encapçalat per Ryan C. Thompson, i coordinat per Alexander W. Charney i Noam D. Beckmann han realitzat una investigació transcriptòmica de 165 pacients hospitalitzats per covid-19 a qui feren després un seguiment clínic en el període post-agut. Ara la revista Nature Medicine en publica un article en el que Thompson et al. conclouen que les signatures d’expressió gènica de les seqüeles post-agudes ja eren presents en el transcriptoma sanguini durant la infecció aguda. Aquest transcriptoma sanguini és un reflex de cèl·lules del sistema immunitari innat i adaptatiu. Les seqüeles es poden agrupar en dos clústers. En la primera agrupació figuren seqüeles associades a una major expressió de gens relacionats amb la immunoglobulina, d’una manera dependent als títols d’anticossos específics contra la proteïna S del SARS-CoV-2. En la segona agrupació, les seqüeles s’associen a una expressió inferior de gens relacions amb la immunoglobulina, sense dependència dels anticossos anti-S. En una cohort externa aquesta relació ha estat validada. Així doncs, la múltiple etiologia de les seqüeles post-agudes de la covid ja seria detectable durant la infecció aguda.

Relació entre els símptomes post-aguts de covid-19 i la transcripció de diversos grups de gens

Les seqüeles de la covid-19

A hores d’ara s’han registrat al món més de 600 milions de casos de covid-19. Una fracció d’aquests casos arrossega seqüeles post-agudes en forma de fatiga, dispnea, anòsmia, etc. Hom pensa que aquests símptomes post-aguts són el resultat d’elements de la resposta del sistema immunitari a la infecció per SARS-CoV-2.

En aquest estudi, Thompson et al. obtingueren perfils d’expressió gènica i de títol d’anticossos en sang de pacients hospitalitzats per covid-19 a qui seguiren clínicament en el període post-agut. En els pacients s’identificaren signatures d’expressió gènica específiques de tipus cel·lular en la fase aguda de la infecció que vinculaven diversos tipus de cèl·lules immunitària a seqüeles post-agudes presents un any després de l’alta hospitalària. Com a mínim, hi hauria dues etiologies independents entre elles, una de les quals seria dependent dels nivells d’anticossos anti-S desenvolupats en la fase aguda de la infecció.

Un estudi transcriptòmic amb 567 individus en el marc del biobanc de Mount Sinai

Entre abril i juny del 2020 foren recrutats al Mount Sinai COVID-19 Biobank Study 567 individus, incloent-hi 495 persones hospitalitzades per covid-19 i 72 controls (alguns d’ells sans i d’altres de pacients hospitalitzats per altres causes). La sang era recollida en el cas dels pacients hospitalitzats durant l’estada, i en el cas dels controls sans en una visita externa. En total es realitzaren 1.392 seqüenciacions d’ARN.

Una fracció dels pacients que van rebre l’alta hospitalària foren visitats més de sis mesos després de l’alta, i se’ls oferí de respondre una enquesta sobre símptomes post-aguts. L’enquesta fou resposta per 232 individus (amb una mediana de 363 dies després de l’alta hospitalària), dels quals de 165 n’hi havia dades de RNA-seq de la fase aguda.

Entre aquests 165 individus, n’hi havia 50 dels qual es disposava la data d’administració de la primera dosi de vaccí anti-covid-19. Entre aquests 50 no s’hi trobà cap associació significativa entre haver rebut el vaccí i la simptomatologia post-aguda. Dels 165 individus, n’hi hagué 14 que reportaren reinfeccions.

Entre els pacients hospitalitzats inclosos en aquest estudi no s’observa una associació entre la severitat de la fase aguda o l’ingrés a una unitat de cures intensives i els símptomes post-aguts. Tampoc no hi ha una associació pel que fa a l’edat. Sí que hi ha una relació entre el sexe i la pèrdua de cabell com a símptoma post-agut. També hi ha algunes associacions amb comorbiditats prèvies, medicacions rebudes en la fase aguda i alguns resultats de laboratori (del total de 2780 tests realitzats). Hi ha una associació interessant entre problemes de son i els nivells d’anticossos anti-S en la fase aguda.

Dels 165 individus, Thompson et al. disposaven de dades de RNA-seq de 361 mostres de sang preses en la fase aguda. Amb eines bioinformàtiques es possible relacionar les dades transcriptòmiques amb les diferents fraccions de tipus cel·lular presents a la sang. Així doncs, per exemple, uns nivells superiors de cèl·lules plasmàtiques i uns nivells inferiors de cèl·lules T auxiliars fol·liculars en la fase aguda s’associen amb símptomes post-aguts de pneumònia i de miàlgia, respectivament.

Les cèl·lules plasmàtiques presenten un mínim de 100 gens amb expressió diferencials segons el major nombre de símptomes (problemes de son, problemes pulmonars, problemes digestius, problemes cutanis, problemes d’olfacte i de gust, etc.). També tenen força rellevància les cèl·lules T CD8+ i γδ, amb gens d’expressió diferencial vinculats a una pitjor qualitat de vida. Les cèl·lules T CD4+ de memòria en repòs i els neutròfils s’associaven amb problemes dentaris. Les cèl·lules T CD4+ de memòria activades s’associaven amb problemes cognitius.

D’acord amb els patrons d’expressió gènica de la fase aguda es possible dividir els símptomes post-aguts en dos grups:
- grup pulmonar de cèl·lula plasmàtica: problemes pulmonars i pneumònia.
- grup miscel·lani de cèl·lula plasmàtica: problemes de son, digestius, cutanis i d’olfacte i gust.

La principal diferència entre aquests dos grups és que els gens relacionats amb la immunoglobulina es troben reprimits en el primer grup i sobreexpressats en el segon grup.

La funció principal de cèl·lules plasmàtiques és la producció d’anticossos. Per això, Thomson et al. investigaren la relació entre els títols d’anticossos anti-S en la fase aguda i els símptomes post-aguts. Normalitzaren les RNAseq d’acord amb els nivells sanguinis d’IgG, IgA i IgM anti-S. D’aquesta manera discriminaren entre els gens d’expressió diferencial dependents del títol d’anticossos anti-S i els gens d’expressió diferencial independents. El clúster miscel·lani de cèl·lules plasmàtiques quedava atenuat amb aquesta correcció, mostrant doncs la seva dependència del títols d’anticossos anti-S. Els símptomes pulmonars i cutanis, en canvi, resultaven independent d’aquests títols. En canvi aquests símptomes pulmonars i cutanis sí eren dependents dels títols d’anticossos totals, en el sentit que uns menors nivells d’anticossos totals durant la fase aguda de la covid-19 s’associaven a una major simptomatologia pulmonar i cutània en la fase post-aguda.

L’etiologia dels símptomes post-aguts de la covid-19

Com també havien assenyalat altres estudis, Thompson et al. constaten la rellevància de la fase aguda de covid-19 en patogènesi post-aguda de la covid persistent. El tipus cel·lular sanguini més rellevant en aquest estudi són les cèl·lules plasmàtiques. En alguns casos durant la fase aguda de la covid-19 les cèl·lules plasmàtiques reprimeixen l’expressió de gens implicats en la producció i funcionalitat d’anticossos, i això es tradueix en la fase post-aguda en un major risc de patir simptomatologia pulmonar. En altres casos, les cèl·lules plasmàtiques, durant aquesta fase aguda, experimenten una sobreexpressió d’aquests gens, la qual cosa afavoreix l’aparició de símptomes post-aguts diferents com l’anòsmia. En aquesta segona simptomatologia tenen un paper important els nivells aguts d’anticossos específics adreçats contra la proteïna S del SARS-CoV-2.

Lligams:

- Molecular states during acute COVID-19 reveal distinct etiologies of long-term sequelae. Ryan C. Thompson, Nicole W. Simons, Lillian Wilkins, Esther Cheng, Diane Marie Del Valle, Gabriel E. Hoffman, Carlo Cervia, Brian Fennessy, Konstantinos Mouskas, Nancy J. Francoeur, Jessica S. Johnson, Lauren Lepow, Jessica Le Berichel, Christie Chang, Aviva G. Beckmann, Ying-chih Wang, Kai Nie, Nicholas Zaki, Kevin Tuballes, Vanessa Barcessat, Mario A. Cedillo, Dan Yuan, Laura Huckins, Panos Roussos, Thomas U. Marron, The Mount Sinai COVID-19 Biobank Team, Benjamin S. Glicksberg, Girish Nadkarni, James R. Heath, Edgar Gonzalez-Kozlova, Onur Boyman, Seunghee Kim-Schulze, Robert Sebra, Miriam Merad, Sacha Gnjatic, Eric E. Schadt, Alexander W. Charney & Noam D. Beckmann. Nature Medicine (2022)

- The COVID-19 Biobank.

- Microcoàguls amiloides de fibrina i alteracions plaquetàries en la covid persistent (agost del 2022).

- Fatiga, feblesa muscular, dificultats de la son, ansietat i depressió a 6 mesos de l’alta hospitalària per covid-19 (gener del 2021).