dijous, 31 de desembre de 2020

Bon any 2021!

Bon any 2021! Poca cosa més podem dir. Obrir un any és ple d’incertesa, però val a dir que tancar-lo no sempre és garantia de saber de què ha anat. Ho vam veure en el tancament de l’any 19, que poc ens imaginàvem que el guarisme hauria de servir per posar nom a una malaltia coronavírica emergent, que tot just havia aparegut a Wuhan en les darreres setmanes de desembre, i que fou comunicada a l’Organització Mundial de Salut en aquella data extrema que és el 31 de desembre. I, és clar, ho vam veure en l’obertura de l’any 20, marcat per aquesta pandèmia (declarada per l’OMS l’11 de març), i que ha esdevingut el “monotema” d’entrada per aquest any 21. Així doncs, en obrir el 21 la qüestió fonamental és si les campanyes de vaccinació contra el SARS-CoV-2, que tot just ara comencen, doblegaren la pandèmia de covid-19. El SARS-CoV-2, com a virus emergent, és un fenomen inesperat i poc o gens predictible. Però el fenomen general dels virus emergents, en una societat globalitzada, era quelcom ben enunciat, i així doncs, la resposta davant de la covid-19 ha estat relativament predictible, amb totes les paradoxes del nostre temps. Si davant dels virus emergents respiratoris, el consell habitual (posat en circulació en la pandèmia de grip del 1918) és maximitzar el temps a l’aire lliure, l’activitat física, i els banys de sol, davant de la covid-19 se’ns ha demanat confinament domiciliari més o menys estricte. Si davant dels virus emergents respiratori, hauria de ser imperatiu el distanciament social, el que ha dominat davant de la covid-19 és el control social. Al capdavall aquestes paradoxes responen al fet que la ideologia dominant contempla “l’espai públic” com un espai desaprofitat (marcat per la tragèdia d’allò comú), alhora que les institucions són personalitzades per damunt de la pròpia societat que representen. Nihil novum sub sole. Comencem la tercera dècada del vint-i-unè segle de la nostra era, en el calendari gregorià, amb un déja vu.

Comencem l’any 2021, amb la covid-19 com a “monotema”. El seu agent infecciós, ací en una imatge icònica de microscopi electrònic, designat SARS-CoV-2 o HCoV-19, és “el virus”. Aquesta identificació de la malaltia amb el virus, i del virus amb el seu genoma d’ARN monocatenari en sentit positiu de traducció, és signe de reduccionisme, i veurem si vaccins basats precisament en aquesta informació genòmica són capaços de demostrar la força d’aquesta aproximació analítica. Com a virus emergent (no se l’ha detectat abans del 2019) d’abast global (des de febrer o març del 2020), hom parla de pandèmia, però els efectes de la infecció, juntament amb els efectes inseparables a la pràctica de les mesures de contenció i mitigació que la societat civil i les institucions hi apliquen, fa que alguns l’elevin a sindèmia, ara sí, amb una perspectiva més holística, encara que potser del tot impotent.

2021: Any Internacional de la Pau i la Confiança

L’Assemblea General de Nacions Unides adoptà el 12 de setembre del 2019 la resolució 73/338 que declarava el 2021 com a “Any Internacional de la Pau i de la Confiança”. La finalitat d’aquesta convocatòria és mobilitzar els esforços de la comunitat internacional per promoure la pau i la confiança entre nacions, basades en el diàleg polític i l’entesa i cooperació mútues.

2021: Any Internacional de l’Economia Creativa per al Desenvolupament Sostenible

El 19 de desembre del 2019, l’Assemblea General de Nacions Unides adoptà la resolució 74/198 que declarava l’any 2021 “l’Any Internacional de l’Economia Creativa per al Desenvolupament Sostenible”. Per economia creativa (o economia taronja) s’entén el conjunt d’activitats econòmiques basades en el coneixement, a més de la interacció entre la creativitat i les idees, el coneixement i la tecnologia, i els valors culturals o artístics. La convocatòria vol promoure la transició de les economies de països en desenvolupament cap a sectors de més alt valor afegit a través de la diversificació, la modernització tecnològica, la recerca i la innovació, incloent-hi també la promoció de les indústries culturals i creatives, del turisme sostenible, i de les activitats artístiques i de conservació del patrimoni. També fa referència a la necessitat de protegir adequadament la propietat intel·lectual.

2021: Any Internacional de la Fruita i la Verdura

El 19 de desembre del 2019, l’Assemblea General de Nacions Unides adoptava la resolució 74/244 que declarava el 2021 com a “Any Internacional de Fruites i Verdures”. La finalitat és conscienciar dels beneficis nutricionals i sanitaris del consum de fruita i verdura, i defensar dietes saludables a través de l’augment de la producció sostenible. Un punt a considerar és la reducció dels alts nivells de pèrdua i malbaratament en les cadenes de subministrament i valorització de fruita i verdura. En aquest sentit és vital una visió integradora de la producció agrícola amb els elements d’emmagatzematge, transport, comercialització, processament, transformació, venda al detall, reducció de residus i reciclatge.

A Catalunya, de fa anys el Departament d’Agricultura promou el consum de fruita i hortalisses a les escoles. Així doncs, recomana menjar fruita i verdura cada àpat, tant a casa com a l’escola.

2021: Any Internacional per l’Eliminació del Treball Infantil

L’Assemblea General de Nacions Unides adoptà el 25 de juliol del 2019 la resolució 73/327 que declarava el 2021 com a “Any Internacional per l’Eliminació del Treball Infantil”. D’acord amb la Convenció dels Drets dels Infants, els infants tenen dret a ésser protegits de l’explotació econòmica i de la realització de qualsevol feina que sigui perillosa o que interfereixi en la llur educació, o que d’una altra manera sigui perjudicial per a la salut o per al desenvolupament físic, mental, espiritual, moral o social. Un esment especial hi ha per a les formes de treball forçat, esclavitud, tràfic, inclòs el reclutament d’infants com a combatents.

L’any 2021 gregorià i els altres

L’any 2021 AD és un any comú (de 365 dies), amb lletra dominical C (en el sentit que comença en divendres). Arrenca en la data juliana de 2.459.215,5 i en el segon Unix de 1.609.459.200. En el compte llarg maia l’any 2021 comença en 13.0.8.2.13. En termes de l’ISO 8601 la primera setmana del 2021 no comença fins el 4 de gener (de manera que l’any 2020 tindrà 53 setmanes), mentre que la darrera setmana del 2021 (la cinquanta-dosena) conclourà el diumenge 2 de gener del 2022. La Lluna comença l’any 2021 amb una edat de 17 dies (poc després del pleniluni). El Diumenge de Pasqua del 2021 serà el 4 d’abril. Per discrepàncies en la marca de l’inici de primavera, la Pasqua Juliana no s’escaurà fins un mes després, el 2 de maig. La Pasqua Jueva 815 de Nisan) començarà el capvespre del 27 de març.

L’any 2021 és l’any 2059 de l’era, l’any 2774 de la fundació de Roma i l’any 3187 de la Discòrdia. L’Any Nou Lunar s’escaurà el divendres 12 de febrer, quan entrarem en el signe del bou de metall (辛丑年). L’equinocci vernal del 2021 (20 de març) marcarà l’inici de l’any 178 de l’era bahá’í. L’equinocci autumnal del 2021 (22 de setembre) serà l’inici de l’any 7530 del món segons el còmput bizantí, l’any 2014 de l’encarnació segons el còmput etíop, l’any 1738 dels màrtirs segons el còmput alexandrí i l’any 230 de la república francesa. La lluna nova d’agost (dia 10) indicarà l’inici de l’any 1443 de l’hègira. La lluna nova de setembre (dia 7) assenyalarà l’inici de l’any 5782 del món segons el còmput hebreu. En termes generals, l’any 2021 es correspon a l’any 6771 de la fundació d’Assur, el 5122 de kali yuga, el 4354 de l’era coreana, el 2971 de l’era amazic, el 2565 de l’era budista, el 2078 de l’era vikrami, el 1955 de l’era javanesa, el 1428 de l’era bengalí, el 1383 de l’era birmana, el 1470 de l’era armeniana (ԹՎ ՌՆՀ), el 1022 de l’era igbo, el 553 de l’era sikh, el 110 de l’era iutxe i de l’era republicana xinesa. El 6 de febrer, els britànics entrarien en l’any 70 Eliz. 2., i el mes de maig el Japó en l’any 3 de l’era Reiwa (令和3年).

L’any 2021 astronòmic

El periheli d’enguany, màxim acostament de la Terra al Sol, es produirà el 2 de gener a les 13:51UTC (0,98325 UA). L’afeli, màxim allunyament, es produirà el 5 de juliol a les 22:27UTC (1,01673 UA).

Els equinoccis seran el 20 de març a les 09:37UTC i el 22 de setembre a les 19:21UTC. Els solsticis s’escauran el 21 de juny a les 03:32UTC i el 21 de desembre a les 15:59UTC.

Tindrem lluna nova el 13 de gener, l’11 de febrer, el 13 de març, el 12 d’abril, l’11 de maig, el 10 de juny, el 10 de juliol, el 8 d’agost, el 7 de setembre, el 6 d’octubre, el 4 de novembre i el 4 desembre. És a dir que el 2021 serà un any de 12 novilunis.

El 2021 serà un any de dos eclipsis solars, el primer visible com a parcial des de Barcelona:
- el dijous 10 de juny del 2021, amb màxim a les 10:41:54UTC. Serà un eclipsi anul·lar per a una franja de terres àrtiques. S’observarà com a eclipsi parcial al nord d’Àsia, Europa i Amèrica del Nord. Val a dir que la parcialitat observada a Barcelona serà molt marginal, tot començant a les 11:19:38CEST, assolint un màxim a les 11:55:18CEST (un bocinet en el quart quadrant del disc solar) i cloguent a les 12:33:03CEST. Serà l’eclipsi 23 dels 80 que integren el Saros 147.
- el 4 de desembre del 2021, amb un màxim a les 05:29UTC. Serà un eclipsi total per a una franja de regions antàrtiques. S’observarà com a eclipsi parcial a l’extrem sud d’Àfrica i al sud-est d’Austràlia i sud de l’illa de Nova Zelanda. Serà l’eclipsi 13 dels 70 que integren el Saros 152.

En el 2021 tindrem dos eclipsis lunars, el primer total i el segon parcial, i serà aquest segon el visible des de Barcelona en la fase penumbral:
- el 26 de maig hi haurà un eclipsi lunar total, que assolirà el màxim a les 11:11:26UTC. Durant uns 14 minuts la totalitat serà visible des d’Austràlia, l’oest de les Amèriques i el Sud-Est d’Àsia. Fa part del saros 121.
- la nit del 18 al 19 de novembre hi haurà un eclipsi lunar parcial, que assolirà el màxim a les 09:02:55 UTC. A Barcelona, la Lluna entrarà en la penombra a les 7:02CET, arribant-hi a un màxim penumbral a les 7:37CET, que seguidament serà interromput en posar-se la lluna rere l’horitzó a les 7:42CET. Fa part del saros 126.

Entre les principals conjuncions del 2021 podem citar, d’acord amb el calendari d’Astropixels:
- El 5 de març, a les 05UTC, Mercuri es trobarà a 0,3° de Júpiter, tot just un dia abans de la seva elongació màxima matutina de 27°.
- el 17 d’abril, a les 12:09UTC, Mart serà ocultat per la Lluna en quart creixent.
- el 29 de maig, a les 03UTC, Mercuri es trobarà a 0,4° de Venus. La millor observació a Barcelona la tindrem el vespre del 28 de maig.
- el 23 de juny a les 05:21UTC, Mart passarà a 0,3° del Pessebre. La màxima aproximació a Barcelona la veurem el vespre del 22.
- el 3 de juliol a les 02:45UTC, Venus passarà a 0,1° del Pessebre. La màxima aproximació a Barcelona la veurem el vespre del dia 2.
- el 29 de juliol a les 14:09UTC Mart passarà a 0,6° de Règulus. A Barcelona la màxima aproximació la veurem al vespre d’aquell dia.
- el 19 d’agost a les 03UTC, Mercuri passarà a 0,1° de Mart. A Barcelona la màxima aproximació l’haurem vista el vespre del dia 18.
- el 3 de novembre a les 18:40UTC, Mercuri serà ocultat per la Lluna en fase minvant avançada en el cel matutí.
- el 8 de novembre, a les 05:21UTC, Venus serà ocultat per la Lluna creixent en el cel vespertí. La màxima aproximació a Barcelona s’haurà vist, doncs, el vespre del dia 7.
- el 31 de desembre, a les 20:13UTC, Mart serà ocultat per la Lluna minvant.

Les màximes elongacions de Mercuri seran el 24 de gener (vespertina, 19°), el 6 de març (matutina, 27°), el 17 de maig (vespertina, 22°), el 4 de juliol (matutina, 22°), el 14 de setembre (vespertina, 27°), el 25 d’octubre (matutina, 18°).

Venus comença l’any com a estel matutí. Farà conjunció superior el 26 de març a les 06UTC, passant al cel vespertí, on assolirà la màxima elongació el 29 d’octubre a les 22UTC (47°). Serà, doncs, com a estel vespertí que tancarà l’any.

Mart comença l’any com a estel vespertí a la constel·lació de Peixos. Progressivament perdrà elongació respecte del Sol, amb qui farà conjunció el 8 d’octubre a les 04UTC, en la constel·lació de la Verge. Passarà després a ésser un estel matutí, on tancarà l’any a la constel·lació del Serpentari.

L’equinocci marcià del 7 de febrer marcarà l’inici de la primavera a l’hemisferi nord, i de l’autumni a l’hemisferi sud. El 13 de juliol, Mart arribarà a l’afeli, amb una distància màxima respecte del Sol de 1,67 UA. El 25 d’agost 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 a la constel·lació de Capricorn. De fet, el 29 de gener es produirà la conjunció amb el Sol, passat al cel matutí. Anirà després guanyant elongació fins arribar a l’oposició el 19 d’agost, a les 23UTC. Serà llavors el millor moment de l’any per observar-lo, amb una distància de la Terra de 4,01 UA, una magnitud aparent de -2,9 i un diàmetre aparent de 48 segons d’arc. Ja convertit de nou en estel vespertí tancarà l’any a la constel·lació de l’Aiguader.

Saturn comença l’any com a estel vespertí, a la constel·lació de Capricorn, tot just després d’haver fet conjunció amb Júpiter. El 24 de gener tindrà lloc la conjunció amb el Sol. Tornat en estel matutí anirà guanyant elongació fins a fer l’oposició el 2 d’agost a les 05UTC. Serà el millor moment per observar Saturn, que es trobarà a una distància de 8,94 UA de la Terra, tindrà una magnitud aparent de +0,2 i un diàmetre aparent de 18,6 segons d’arc. Amb una inclinació de 18°, una visió telescòpica de Saturn ens oferirà la cara nord del seu sistema d’anells: serà una inclinació menys favorable que la del 2020 però millor que la del 2022. D’aquesta manera, tornarà a tancar l’any com a estel vespertí, i sempre encara a la constel·lació de Capricorn.

Durant el 2021, Urà continuarà a la constel·lació del Carner. El 30 d’abril tindrà lloc la conjunció amb el Sol. L’oposició serà el 5 de novembre, quan la distància a la Terra serà de 18,74 UA, la magnitud aparent de 5,7 i el diàmetre aparent de 3,8 segons d’arc.

Neptú seguirà tot l’any a la constel·lació de l’Aiguader. Farà conjunció amb el Sol l’11 de març. L’oposició tindrà lloc el 14 de setembre, moment en el que la distància a la Terra serà de 28,92 UA, la magnitud aparent de 7,8 i el diàmetre aparent de 2,4 segons d’arc.

Pel que fa als perihelis cometaris previstos destacarem:
- el 27 de maig es produirà el del cometa 7P/Pons-Winecke. La distància mínima a la Terra s’escaurà a mig juny, i serà de 0,44 UA, assolint una magnitud aparent de 10-11.
- el 27 de setembre es produirà el del cometa 6P/d’Arrest. Podria assolir una magnitud aparent de 9.
- el 2 de novembre es produirà el del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. La distància mínima a la Terra serà de 0,42 UA, i podria assolir una magnitud de 9.

Del calendari de pluja d’estels pel 2021, l’Organització Internacional de Meteors destaca:
- les quadràntides, amb un màxim el 3 de gener que serà una mica deslluït per la Lluna minvant.
- les eta-aquàrides, amb un màxim el 6 de maig.
- les perseides, amb un màxim el 12 d’agost, que es veurà afavorit de coincidir amb la lluna nova d’agost.
- les aurígides podrien experimentar enguany un pic d’activitat notable el 31 d’agost.
- les finlàyides assolirien un màxim notable entre final de setembre i començament d’octubre.
- les gemínides, amb un màxim el 14 de desembre, s’observaran especialment bé en les hores de la matinada, quan la Lluna creixent s’hagi posat.

Pel que fa al calendari cosmonàutic destacarem:
- el 31 d’octubre és la data prevista de llançament del James Webb Space Telescope, a bord d’un coet Ariane 5 des del centre espacial de Kourou-Sinnamary. Aquest observatori espacial d’infraroig seguirà una òrbita heliocèntrica al voltant del segon punt de Lagrange del sistema Sol-Terra, és a dir a 1,5 milions de quilòmetres. Rere del JWST hi ha la col·laboració entre la NASA, l’ESA, la Agència Espacial Canadenca i l’Institut de Ciència del Telescopi Espacial.
- el mes de novembre hi ha previst el llançament de la missió Artemis I. Aquesta missió no-tripulada de la NASA serà el primer vol integrat del coet SLS i de la nau Orion MPCV.
- també hi ha previst, encara que sense data, el llançament de Tianhe, mòdul central de la futura estació orbital xinesa.
- per final d’any o començament del 2022 hi ha previst el llançament de la Chandrayaan-3, missió lunar de l’Organització de Recerca Espacial de la Índia que inclourà un mòdul d’aterratge i un vehicle.

El telescopi espacial James Webb, el llançament del qual és previst per l’octubre d’enguany, fa tribut en el seu nom a James E. Webb (1906-1992), que fou administrador de la NASA entre els anys 1961 i 1968.

El nostre 2021 i els altres

A Catalunya, l’any comença preelectoralment. Hi ha força incertesa sobre la data electoral del 14 de febrer i com es combinarà amb les mesures de restricció per mitigar els efectes de la covid-19.

Pel que fa a altres convocatòries electorals previstes podem esmentar:
- les eleccions generals neerlandeses del 17 de març.
- la jornada electoral del 6 de maig al Regne Unit, amb eleccions locals, a l’Assemblea de Londres, al Parlament de Gal·les i al Parlament d’Escòcia.
- el 18 de juny hi ha previstes eleccions presidencials a Israel, però probablement també hi haurà alguna convocatòria d’eleccions parlamentàries degut a la inestabilitat del govern de coalició.
- el 5 de setembre hi haurà eleccions al Consell Legislatiu de Hong Kong.
- el 22 d’octubre hi ha prevista l’elecció de la Cambra de Representants del Japó.
- el 24 d’octubre és la data límit per celebrar les eleccions federals d’Alemanya, en expirar el mandat de l’actual legislatura.

El de gener arrencarà el 117è Congrés dels Estats. Tot indica que certificaran el resultat electoral que donà la presidència a Joe Biden, que serà inaugurat el 20 de gener.

La presidència del Consell de la Unió Europea, en el marc de la desena terna, iniciada el juliol del 2019 amb la presidència alemanya, correspondrà el primer semestre del 2021 a Portugal i el segon semestre a Eslovènia.

Entre d’altres convocatòries polítiques d’interès podem esmentar:
- el 8è Congrés del Partit dels Treballadors de Corea, que tindrà lloc en el mes de gener.
- la reunió del Partit Comunista Cubà del 19 d’abril, en la que es faria efectiva la renúncia de Raúl Castro com a primer secretari.
- el cens de la Federació Russa, que tindrà lloc durant el mes d’octubre.
- Entre l’1 i el 12 de novembre se celebrarà a Glasgow la Conferència de Nacions Unides sobre Canvi Climàtic.

No cal dir que tota convocatòria, com ens ha ensenyat l’any 2020, resta pendent de l’evolució de la pandèmia i de qualsevol altra eventualitat. En el calendari esportiu, doncs, podem preveure, però no garantir:
- 7 de febrer: la Super Bowl LV en el Raymond James Stadium de Tampa Bay, Florida.
- 20 de maig-12 de juny: la Copa del Món sub-20 de Futbol, a Indonèsia.
- 11 de juny-11 de juliol: l’Eurocopa 2020 de futbol, que se celebrarà ajornada un any i escampada per la geografia continental.
- 11 de juny-11 de juliol: la Copa Amèrica de futbol.
- 23 de juliol-8 d’agost: Els Jocs Olímpics del 2020 de Tòkio, amb un any de retard per la pandèmia.
- 23 d’octubre-27 de novembre: la Copa del Món de Rugby-Lliga, a Anglaterra.

Pel que fa al calendari d’esdeveniments culturals tenim:
- la 63a Edició dels Premis Grammy, el 31 de gener.
- la 78a Edició dels Premis Golden Globe, el 28 de febrer.
- la 93a Edició dels Premis Òscar de l’Acadèmia de Hollywood, el 25 d’abril.
- el Concurs d’Eurovisió 2021, que se celebrarà a Rotterdam entre el 18 i 22 de maig.- l’Expo 2020 de Dubai, que arrencarà, amb un any de retard, l’1 d’octubre.

Tal com van les coses es fa difícil que és més distòpic o més eutòpic en les nostres prediccions, incerteses, pors i esperances sobre l’any que arrenca. Però el 2021 és l’any en el que se situa l’acció del film “Johny Mnemonic”, estrenat fa 25 anys. En el film, la societat del 2021 viu profundament instal·lada en un Internet virtual, amb moltes persones afectades com a conseqüència d’això de la síndrome d’atenuació nerviosa (NAS). En un món on la informació es troba tan compartida, disposar de formes segures de transmissió de dades és vital, i és aquí on entren els “correus mnemònics”, persones a les que s’ha implantat en el cervell un dispositiu d’emmagatzematge de dades. Johny (Keanu Reeves) és un d’aquests correus. Al principi del film la capacitat de memòria del seu dispositiu és de 80 gigabytes.

dimecres, 30 de desembre de 2020

Un mapa fluorescent estereotipat que identifica totes les neurones de “Caenorhabditis elegants”

Ahir es publicava NeuroPal, un atles multicolor per a la identificació neuronal de Caenorhabditis elegants, que abasta tot el cervell d’aquest nematode de vida lliure. Crescut en el laboratori damunt de cultius bacterians en placa, el sistema nerviós de C. elegans és un dels més ben estudiats entre els metazous. Eviatar Yemini del Department of Biological Sciences del Howard Hughes Medical Institute encapçala l’article sobre NeuroPAL, una soca de C. elegans que incorpora un mapa de color fluorescent estereotipat que permet la identificació de totes les neurones que integren el seu sistema nerviós. A través d’un programa semi-automatitzat, Yemini et al. visualitzen els patrons d’expressió dels gens reportadors. El sistema els permet també d’identificar defectes en la diferenciació neuronal associats a mutacions. Amb combinació amb GCaMP poden també seguir patrons dinàmics d’activitat neuronal del cervell de C. elegans. Yemini et al. exposen tres aplicacions de NeuroPAL: 1) la determinació dels patrons d’expressió de tots els receptors metabotròpics de neurotransmissors com l’acetilcolina, l’àcid gamma-aminobutíric (GABA) i el glutamat; 2) la descoberta en canvis de destí cel·lular provocats per mutacions en factors de transcripció; 3) el registre de l’activitat cerebral com a resposta a senyals químics.

Yemini et al. han dissenyat un transgènics multicolor, que han denominat NeuroPAL (per les sigles d’atles policromàtic neuronal de fites). Els cucs hermafrodites de NeuroPAL presenten doncs una fluorescència multicolor estereotípica en tot el seu sistema nerviós, de manera que es possible resoldre totes i cadascuna de les neurones que l’integren. Com que en aquesta fluorescència multicolor no hi ha participen els canals d’emissió del verd, del cian o del groc, aquests colors queden lliures per a l’ús d’altres gens reportadors.

El sistema nerviós de C. elegans

NeuroPAL vol superar algunes de les limitacions de les tècniques actuals d’imatgeria aplicades al sistema nerviós i, concretament, al cervell de C. elegans. L’objectiu és identificar de manera unívoca cada neurona, especialment en aquelles àrees on el sistema nerviós s’aparta de l’esterotipicitat, com passa amb els cossos neuronals de dins dels ganglis.

Quaranta-un reportadors específics

Els cucs NeuroPAL contenen una combinació de 41 reportadors específics de neurona que se sobreposen de manera selectiva. Cadascun d’aquests reportadors expressa un subconjunt de quatre fluoròfors diferenciables. Cada neurona expressa una combinació estereotipada de fluoròfors, i així se la pot identificar per la combinació de color i de posició.

Entre els fluoròfors de NeuroPAL, Yemini et al. han exclòs els colors verd, cian o groc. Així damunt de NeuroPAL es poden co-expressar marcadors que sí empren aquests colors (GFP, CFP, YFP, mNeonGreen, GCaMP).

Un mapa de resolució neuronal de l’expressió dels receptors d’ACh, GABA i Glu

Yemini et al. presenten en el mateix article un mapa dels patrons d’expressió gènica de tots els receptors metabotròpics dels tres neurotransmissors més habituals (l’acetilcolina, el GABA i el glutamat).

El rol d’EOR-1/PLZF i PAG-3/Gfi

En el desenvolupament de C. elegans el destí cel·lular és prefigurat per un conjunt de factors de transcripció que activen o inactiven l’expressió de gens. En el sistema nerviós són especialment rellevants EOR-1/PLZF i PAG-3/Gfi. Yemini et al. han estudiat com mutacions en aquests dos factors de transcripció alteren el destí neuronal.

L’activitat cerebral de C. elegans davant de substàncies atractives i repulsives

Yemini et al. estudien les respostes d’activitat cerebral de C. elegans davant d’un repel·lent gustatiu, i dos atraients olfactius. El repel·lent gustatiu utilitza és una solució salina (NaCl 160 mM), i els dos atraients olfactius són la 2-butanona (a 100 ppm) i la 2,3-pentanediona (a 100 ppm).

Resposta de cucs immobilitzats en un xip microfluidic a tres estímuls químics diferents: NaCl, 2-butanona i 2,3-pentanediona. A través del microscopi confocal el color de NeuroPAL permetia la identificació de totes les neurones. L’activitat era seguida a través del sensor panneuronal de calci GCaMP6s

Per seguir l’activitat neuronal empren GCaMP, que posa de manifest l’activitat dels nuclis neuronals. Yemini et al. admeten que això deixa fora de detecció esdeveniments localitzats dels compartiments axodendrítics. Així doncs, la línia de treball que tenen per endavant és aprofundir en l’anotació de les connexions sinàptiques entre neurones i la seva variabilitat.

Lligams:

- NeuroPAL: A Multicolor Atlas for Whole-Brain Neuronal Identification in C. elegans. Eviatar Yemini, Albert Lin, Amin Nejatbakhsh, Erdem Varol, Ruoxi Sun, Gonzalo E. Mena, Aravinthan D. T. Samuel, Liam Paninski, Vivek Venkatachalam, Oliver Hobert. Cell (2020)

dissabte, 12 de desembre de 2020

ACTT-2: La combinació de baricitinib i remdesivir en pacients hospitalitzats de covid-19 accelera la millora clínica

Farmacologia: L’atenció mediàtica al voltant de la covid-19 se centra en les campanyes de vaccinació que s’han iniciat en diversos països, amb l’esperança de protegir prioritàriament els col·lectius més vulnerables a la infecció. Però, i el tractament? Ja dèiem en el mes de maig que el remdesivir, un fàrmac antiviral, era capaç d’escurçar el temps d’hospitalització, aspecte gens banal en una crisi sanitària que es juga particularment en la sobresaturació dels serveis hospitalaris en els moments de pic epidèmic. Però la covid-19 no és únicament una malaltia vírica, sinó que també és una malaltia inflamatòria. Això ha fet que nombrosos assaigs clínics estudiessin la combinació d’un antiviral i d’un antiinflamatori. Si l’assaig clínic ACTT-1 del qual parlàvem en el mes de maig contemplava el tractament de remdesivir, el seu successor, l’ACTT-2, contempla la combinació del remdesivir amb el baricitinib. El baricitinib és un jakinib, és a dir un inhibidor de les protein-cinases de la família Janus (JAK). Aquesta setmana, en un article al New England Journal of Medicine comuniquen resultats d’aquest assaig clínic de doble cec, randomitzat i amb control de placebo sobre adults hospitalitzats amb covid-19. Tots els pacients de l’ACTT-2 (1033) rebien remdesivir durant un màxim de 10 dies, però mentre que alguns (515) rebien també baricitinib (durant un màxim de 14 dies), els altres (518) rebien en el seu lloc un placebo. Es tracta de comparar el temps de recuperació d’uns i altres i, addicionalment, quin era el seu estat clínic 15 dies després de l’inici del tractament. Els pacients del grup amb baricitinib tenien un temps medià de recuperació de 7 dies (6-8 amb un interval de confiança del 95%) mentre que en el grup amb remdesivir era de 8 dies (7-9 amb un interval de confiança del 95%). Alhora el baricitinib augmentava en un 30% la probabilitat de trobar millora en l’estat clínic a 15 dies. La reducció del temps de recuperació era sobretot notable entre pacients que, en el moment de l’inici del tractament, es trobaven sota oxigen a alt flux o ventilació no-invasiva, ja que el baricitinib reduïda llavors el temps de recuperació de 18 a 10 dies. La combinació de baricitinib i remdesivir reduïa la mortalitat a 28 dies del 7,8% (remdesivir sol) al 5,1%. El baricitinib també reduïa la freqüència de reaccions adverses del 21% al 16%, i la d’aparició de noves infeccions del 11% al 6%.

La desregulació inflamatòria en la covid-19

Els resultats de l’ACTT-1 havien mostrat que el remdesivir, un antiviral, produïa una millora en pacients adults hospitalitzats per covid-19. Aquesta millora, però, era insuficient en termes de morbiditat i mortalitat. El virus és el desencadenant de la malaltia, però la severitat de la covid-19 depèn en part de la resposta immunitària. Una resposta immunitària desregulada, hiperinflamatòria, constitueix un dels aspectes de les formes més complicades de covid-19, i és per això que l’ACTT-2 es realitzà pensant en una combinació entre remdesivir i un modulador inflamatori.

Com a modulador inflamatori se seleccionà el baricitinib. Aquesta selecció es basa en algoritmes d’intel·ligència artificial sobre allò que se sabia de la patologia inflamatòria de la covid-19. El baricitinib és un inhibidor selectiu de la JAK-1 i de la JAK-2, dos protein-cinases particularment rellevants en les vies de senyalització de cèl·lules immunitàries. D’aquesta manera, el baricitinib inhibeix la senyalització que condueix a la producció de citocines com la IL-2, la IL-6, la IL-10, l’IFN-γ o el GMCS. Addicionalment, el baricitinib té un efecte antiviral, ja que en la interferència que fa sobre la AP2-APK-1 dificulta l’entrada a la cèl·lula del SARS-CoV-2. Com a modulador inflamatori, a més, millora el recompte limfocític dels pacients amb covid-19.

Un assaig clínic promogut pel National Institute of Allergy and Infectious Diseases

L’enrolament en aquest assaig començà el 8 de maig del 2020, i conclogué l’1 de juliol. Hi participaren un total de 67 centres de 8 països. A Catalunya hi participaren l’Hospital Clínic de Barcelona i l’Hospital Germans Trias i Pujol.

La dosificació del remdesivir per via intravenosa era la mateixa de l’ACTT-1: 200 mg el dia 1, seguits de dosis de manteniment diària de 100 mg, que es mantenien durant 10 dies o fins a l’alta hospitalària o la mort.

El baricitinib és un fàrmac d’administració oral, que Eli Lilly comercialitza en pastilles de 2 mg. La dosi en l’ACTT-2 era de 2 pastilles diàries, administrades bé oralment o a través del tub nasogàstric: la durada del tractament era de 14 dies o fins a l’alta hospitalària. En els pacients amb una filtració glomerular inferior a 60 mL/min la dosi de baricitinib era baixada a una pastilla diària.

Es feia un seguiment diari del participants, del dia 1 fins el dia 29.

Els resultats indicaven que la combinació de remdesivir i baricitinib era superior a l’administració única de remdesivir. Les millores més evidents s’observaven en pacients de categoria 5 (amb oxigen suplementari) o de categoria 6 (amb alt flux d’oxigen o ventilació no-invasiva). Un temps de recuperació més ràpid ajuda a disminuir els riscos nosocomials (infeccions, trombosis, etc.) a nivell individual i també a reduir la pressió sobre la capacitat hospitalària a nivell poblacional.

Lligams:

- Baricitinib plus Remdesivir for Hospitalized Adults with Covid-19. Andre C. Kalil, M.D., M.P.H., Thomas F. Patterson, M.D., Aneesh K. Mehta, M.D., Kay M. Tomashek, M.D., M.P.H., Cameron R. Wolfe, M.B., B.S., M.P.H., Varduhi Ghazaryan, M.D., Vincent C. Marconi, M.D., Guillermo M. Ruiz-Palacios, M.D., Lanny Hsieh, M.D., Susan Kline, M.D., Victor Tapson, M.D., Nicole M. Iovine, M.D., Ph.D., Mamta K. Jain, M.D., M.P.H., Daniel A. Sweeney, M.D., Hana M. El Sahly, M.D., Angela R. Branche, M.D., Justino Regalado Pineda, M.D., David C. Lye, M.B., B.S., Uriel Sandkovsky, M.D., Anne F. Luetkemeyer, M.D., Stuart H. Cohen, M.D., Robert W. Finberg, M.D., Patrick E.H. Jackson, M.D., Babafemi Taiwo, M.B., B.S., Catherine I. Paules, M.D., Henry Arguinchona, M.D., Paul Goepfert, M.D., Neera Ahuja, M.D., Maria Frank, M.D., Myoung-don Oh, M.D., Eu S. Kim, M.D., Seow Y. Tan, M.B., B.S., Richard A. Mularski, M.D., M.S.H.S., Henrik Nielsen, M.D., Philip O. Ponce, M.D., Barbara S. Taylor, M.D., LuAnn Larson, R.N., B.S.N., Nadine G. Rouphael, M.D., Youssef Saklawi, M.D., Valeria D. Cantos, M.D., Emily R. Ko, M.D., John J. Engemann, M.D., Alpesh N. Amin, M.D., Miki Watanabe, M.D., Joanne Billings, M.D., M.P.H., Marie-Carmelle Elie, M.D., Richard T. Davey, M.D., Timothy H. Burgess, M.D., M.P.H., Jennifer Ferreira, Sc.M., Michelle Green, M.P.H., Mat Makowski, Ph.D., Anabela Cardoso, M.D., Stephanie de Bono, M.D., Ph.D., Tyler Bonnett, M.S., Michael Proschan, Ph.D., Gregory A. Deye, M.D., Walla Dempsey, Ph.D., Seema U. Nayak, M.D., Lori E. Dodd, Ph.D., and John H. Beigel, M.D. NEJM (2020).

- Adaptive COVID-19 Treatment Trial 2 (ACTT-2).

dimarts, 8 de desembre de 2020

En la descarbonització del sistema energètic europeu val més tortuga que llebre

Transició energètica: A aquesta conclusió arriben Marta Victoria et al. en un article publicat la setmana passada a la revista Nature Communications. La recerca encapçalada per la professora associada del Departament d’Enginyeria de la Universitat d’Aarhus s’ha fet en el marc del projecte RE-INVEST, d’estratègies d’investiment en energia renovable. Victoria et al. contemplen diferents escenaris de reducció de les emissions de diòxid de carboni (CO2) associades als sectors de l’electricitat, calefacció i transport d’Europa en les properes tres dècades, en consonància amb els compromisos adquirits en l’Acord de París. La reducció global seria de 33 gigatones de CO2. Victoria et al. troben que una “estratègia de tortuga”, és a dir que comença aviat, ja en la dècada dels vint, i segueix una progressió continuada, és més efectiva en termes de costos econòmics que una “estratègia de llebre”, en la que la reducció comença més tard i es fa més ràpidament. Quines seran les fonts energètiques que permetran aquesta transició? Victoria et al. assenyalen l’energia solar fotovoltaica i l’energia eòlica (tant continental com marítima), assumint elevats nivells d’instal·lació.

Reduir les emissions antropogèniques de CO2 vinculades a la producció elèctrica i a la calefacció a la Unió Europea dels valors actuals (1,5 Gt anuals) a zero, en els propers trenta anys, es pot fer amb una estratègia de “tortuga” (primerenca i continuada) o amb una estratègia de “llebre” (tardana i ràpida) (a dalt). Com en l’ensenyança de la faula d’Esop (Χελώνη και λαγωός) el cost econòmic (a baix) és superior en l’estratègia de la llebre, particularment pel que a la dècada dels quaranta.

L’estratègia de tortuga, comparada amb la de la llebre, podria suposar un estalvi global de 350.000 milions d’€. Val a dir, és clar, que aquesta estratègia exigeix investiments superiors en els anys 20 i 30 que no pas l’estratègia de la llebre. Victoria et al. aconsellen ambició en assolir els objectius de reducció de les emissions fixats per al 2030. Per a la descarbonització del sistema elèctric caldrà, a més de l’aportació de les energies eòlica i solar, la de les energies hidràulica i de biomassa.

Lligams

- Early decarbonisation of the European energy system pays off. Marta Victoria, Kun Zhu, Tom Brown, Gorm B. Andresen, Martin Greiner. Nature Communications 11: 6223 (2020).

diumenge, 29 de novembre de 2020

Un mapa de la Via Làctia a través de la posició i velocitat de 224 objectes del Catàleg d’Astrometria VERA

El passat mes d’abril es publicava el primer catàleg d’astrometria de VERA. Iniciat en el 2000, aquest projecte japonès de radioastrometria basat en una interferometria de molt llarga línia de base, ha acumulat mesures precises tant de la paral·laxi anual com del moviment propi de 99 fonts interestel·lars d’emissions estimulades de línies espectrals en la banda de microones (màsers). Juntament amb dades d’altres projectes com BeSSeL, GOBELINS, els científics japonesos refinaven els valors de paràmetres galàctics fonamentals com la distància del Sol al Centre Galàctic (R0 = 7,92 ± 0,16 kpc) o la velocitat angular del Sol en la rotació galàctica (Ω = 30,17 ± 0,27 km·s-1·kpc-1).

Posició i velocitat de 224 objectes del Catàleg Astromètric de VERA graficats damunt d’una imatge idealitzada de Via Làctia. El codi de colors indica a quin braç galàctic pertanyen els objectes: Braç Exterior (groc), Braç de Perseu (taronja), Braç Local (verd), Braç de Sagitari-Carina (rosa), Braç d’Escut-Centaure (blau fosc), Braç de Norma (violat) i Bulb-Barra Central (vermell).

En un comunicat de premsa de l’Observatori Astronòmic Nacional del Japó s’ofereixen algunes dades sobre el model refinat de Via Làctia que resulta del Catàleg del VERA. En comparació amb els models anteriors, el paràmetre Ω es revisa a l’alça (+7 km·s-1) mentre que el paràmetre R0 es redueix (-2000 anys-llum).

La potència del projecte VERA consisteix en el fet d’haver combinat durant dues dècades dades de radiotelescopis escampats per l’arxipèlag japonès. Aquesta xarxa de radiotelescopis ofereix a una resolució equivalent a un telescopi de 2300 km de diàmetre: 10 microsegons d’arc. Si fem servir aquell tòpic tan del gust de Robert Ball (1840-1913) aquest diàmetre angular és el que tindria, vista des de la Terra, una moneda d’un penic dipositada en la superfície lunar.

La Unió Astronòmica Internacional va adoptar el 1985 27.700 anys-llum com el “valor oficial” de la distància del Sol al Centre Galàctic. D’acord amb les dades del VERA el valor real seria de 25.800 anys-llum.

La reducció en l’estimació de la distància entre el Sol i el Centre Galàctic també comporta una augment en l’estimació de la velocitat orbital del Sol: de l’estimació de 220 km·s-1 que trobem en els llibres de text passaríem a una de més precisa de 227 km·s-1.

Un projecte encara més ambició: la Xarxa VLBI de l’Àsia Oriental

La intenció del projecte VERA és ampliar els objectes del catàleg astromètric, particularment amb objectes situats en el bulb central de la Galàxia. Això permetrà conèixer millor l’estructura i dinàmica de la Via Làctia. En aquest objectiu, VERA participarà en la Xarxa d’Interferometria EAVN, que inclou radiotelescopis de Corea del Sud i de Xina.

dissabte, 21 de novembre de 2020

Tres eixos polítics per a les eleccions del 14 de febrer

Encara no se sap amb precisió si el 14 de febrer del 2021 hi haurà convocades eleccions al Parlament de Catalunya. Fet i fet, aquesta convocatòria és irregular, ja que s'adoptaria una dissolució automàtica de l'actual legislatura malgrat que no s'ha produït un debat d'investidura fallit després del cessament (tampoc no gens regular) del President Torra.

De fet, els dos socis del govern en funcions, ERC i Junts, semblen confrontats sobre si en l'actual context pandèmic convé realment celebrar les eleccions. Unes eleccions impliquen un augment dels contactes socials, l'acumulació de persones en espais reduïts, una major mobilitat encara que sigui dins del propi districte electoral, etc. Però encara més rellevant és el fet que les eleccions se celebrarien amb milers i milers de persones en confinament domiciliari per prescripció sanitària.

El cas és que hi hagi aquest debat ens mostra l'aparició d'un tercer eix rellevant en la política catalana. A l'eix format per l'esquerra-dreta o l'eix d'independentisme-constitucionalisme s'hi afegeix l'eix format pel covidianisme-negacionisme. Els covidians voldrien substituir el procés electoral per unes eleccions telemàtiques, mentre que els negacionistes entendrien que cal fer les eleccions amb normalitat. Aquesta posició s'estén a tots els aspectes de la vida general, ja que mentre els covidians voldrien restringir o limitar toda interacció suprapersonal, els negacionistes s'oposarien a tota restricció.

Tres eixos polaritzats generen vuit posicions (23 = 8):
- esquerra independentista negacionista: aquest espai és disputat per les direccions d'ERC i CUP.
- esquerra independentista covidiana: sectors d'ERC i, en menor mesura, de la CUP, optarien per aquest àmbit.
- esquerra constitucionalista negacionista: és l'espai cobejat per sectors dels Comuns, particularment els vinculats a la campanya per garantir el manteniment de l'activitat escolar presencial durant tot el curs acadèmic.
- esquerra constitucionalista covidiana: és l'espai encarnat fonamental pel PSC.
- dreta independentista negacionista: algunes llistes com Primàries, Força Catalunya, Aliança Catalana o FNC podrien sentir-se cridades a ocupar aquest espai, i a respondre a les inquietuds de nombrosos petits negocis molt afectats per la gestió realitzada pel Procicat.
- dreta independentista covidiana: és l'espai de Junts, i en aquest sentit la Consellera Meritxell Budó és la veu més rellevant en la demanda d'ajornar les eleccions.
- dreta constitucionalista negacionista: és l'espai que aspira a ocupar VOX per assolir un grup parlamentari propi.
- dreta constitucionalista covidiana: de manera discreta, Ciutadans i PP es troben en aquest espai, per bé que modularan el seu discurs posant com a exemple la gestió de la Comunitat de Madrid durant la segona onada.

dimarts, 17 de novembre de 2020

Les intervencions governamentals més efectives contra la covid-19

Des de fa unes setmanes tornem a ésser en estat d’alarma a Catalunya, amb la combinació d’un confinament domiciliari nocturn (de 22h a 06h), d’un confinament perimetral de caràcter municipal els caps de setmana (de les 06h de divendres a les 06h de dilluns) i un confinament perimetral de caràcter autonòmic, així com d’altres mesures de restricció en el món de la cultura, l’hosteleria, etc., i tot un reguitzell d’excepcions. Des de que foren implantades sembla que la incidència de nous casos es desaccelerà primer i es reduí després, però com podem saber si aquestes mesures són efectives o no? La mera correlació, quan hi ha diverses mesures en aplicació, sembla poc informativa. És una qüestió que demana la participació de l’anomenada “ciència de la complexitat”, i en aquest àmbit tenim a Peter Klimek, que ha coordinat un estudi, publicat ahir a Nature Human Behaviour, en el que classifica l’efectivitat d’intervencions governamentals d’arreu del món contra la pandèmia de covid-19. Per fer-ho, han quantificat l’impacte de 6068 intervencions no-farmacèutiques implementades en 79 territoris sobre el nombre de reproducció efectiva, Rt de la covid-19. Combinen tècniques computacionals amb els elements estatístics, d’inferència i d’intel·ligència artificial, que han validat amb dues bases de dades externes que recullen unes altres 42.151 intervencions no-farmacèutiques de 226 països. Conclouen que cal una combinació adient d’aquestes mesures per aplanar la corba epidèmica. També ens diuen que no sempre l’efectivitat va lligada al nivell de disrupció i d’intrusió, o al seu cost econòmic. L’efectivitat, això sí, depèn del context local i del moment que foren adoptades. La finalitat de l’estudi és informar plans de resposta en el futur que siguin més efectius i menys costosos.

Entre les mesures més efectives per reduir la taxa de transmissió del SARS-CoV-2 hi ha la cancel·lació de petites reunions, la cancel·lació d’aplecs de masses i la restricció del transport aeri de passatgers.

L’efectivitat d’intervencions no-farmacològiques contra la covid-19

Les anàlisi d’aquest article foren concebudes i analitzades per Nils Haug, Lukas Geyrhofer i Peter Klimek (del Complexity Science Hub Vienna), i Alessandro Londei i Vittorio Loreto (de Sony Computer Science Laboratories, de París). La supervisió de l’estudi anà a càrrec de Loreto, Stefan Thurner (del CSH Vienna i del Santa Fe Institute) i Klimek. Elma Dervic (del CSH Viena) forní eines addicionals. El primer esborrany de l’article fou redactat per Haug, Geyrhofer, Londei, Amélie Desvars-Larrive i Beate Pinior (del CSH Viena i de la Unitat d’Epidemiologia de la Universitat Veterinària d’aquesta ciutat) i Klimek. Desvars-Larrive supervisà la recollida de dades sobre les intervencions. La investigació es finançà amb els projectes que els autors tenen amb agències federals austríaques i municipals vieneses.

Les intervencions no-farmacològiques resultaven imperatives davant de la pandèmia de covid-19, ja que hom no disposava ni de vaccins ni d’antivirals que fossin efectius davant del SARS-CoV-2, un virus respiratori emergent. Es tractava fonamentalment d’“aplanar la corba”, és a dir d’endarrerir o prevenir en la mesura del possible la taxa de contagis. Certament que la majoria d’infeccions cursen de manera lleu o asimptomàtica, però les complicacions en forma de pneumònia bilateral són prou freqüents com per saturar els sistemes d’atenció sanitària.

Algunes de les intervencions realitzades per les administracions no tenien precedents, pel seu nivell de restricció i intrusió. La rapidesa amb la qual s’escampen els brots de covid-19 obliga les administracions a una resposta igualment ràpida. Les mesures aplicades tenen, a més, uns costos econòmics i socials considerables.

Quan l’hemisferi nord experimenta ara “una segona onada de covid-19” creix el debat sobre quines mesures s’han d’aplicar i amb quina temporalitat. Han crescut les dades que relacionen les corbes epidèmiques amb mesures com les restriccions de viatges, el distanciament social o la protecció personal. Haug et al. volen entrar en aquest debat amb aquest estudi, que parteix d’una base de dades exhaustiva i codificada jeràrquicament de 6.068 intervencions no-farmacològiques implementades el març i l’abril del 2020 en 79 territoris diferents.

Haug et al. relacionen aquestes intervencions amb la Rt, el nombre reproductiu de la infecció, a través de quatre metodologies:
-1. anàlisi cas-control (CC).
-2. regressió de sèrie temporal per operador mínim absolut de reducció i selecció (LASSO).
-3. boscos aleatoris (RF).
-4. transformadors (TF).

Haug et al. identifiquen així un conjunt de consens de mesures que condueixen a una reducció significativa de la Rt. Ho validen amb dues bases de dades externes que cobreixen un total de 42.151 mesures aplicades en 226 països.

Una base de dades d’abast global

Les intervencions no-farmacològiques són dividides per Haug et al. en quatre nivells. El primer nivell distingeix vuit grups, el segon nivell distingeix 63 categories, el tercer nivell més de 500 subcategories i el quart nivell més de 2000 codis. En aquesta classificació són les mesures de distanciació social i les restriccions de viatges les que mostren un major grau d’efectivitat en la reducció de la Rt. En canvi, les mesures ambientals (com les centrades en la neteja i desinfecció de superfície compartides) es troben entre les menys efectives. Aquest patró és típic d’una infecció respiratòria que es contagia sobretot de manera directa, i on les superfícies inerts (contagi indirecte) ocupen un rol més aviat secundari.

Les categories d’intervenció més efectives serien la cancel·lació de petites reunions, el tancament d’institucions educatives i les restriccions frontereres. Però també cal assenyalar la conveniència de les mesures que augmenten la capacitat del sistema d’assistència sanitària i de salut pública (com ara augmentar la disponibilitat d’equipament de protecció personal), les restriccions de moviment individualitzades a casos i contactes i el confinament domiciliari general.

Pel que fa a la categories menys efectives destaquen les accions governamental de provisió o recepció d’ajut internacional, les mesures adreçades a augmentar la capacitat diagnòstica, les mesures de rastreig, els controls fronterers i aeroportuaris, i la neteja ambiental. És possible, però, que algunes d’aquestes categories (com la capacitat diagnòstica o de rastreig) no apareguin com a efectives en fixar-se Haug et al. en la reducció a curt termini d’una Rt basada sempre en casos detectats.

Possibles recomanacions

Haug et al. conclouen que no hi ha cap bala d’argent contra la difusió de la covid-19. Una estratègia d’intervenció ha de comprendre diferents mesures per tal d’aconseguir una reducció de la Rt per sota d’1, i per mantindre-la en aquests nivells.

Les mesures més efectives són els cobrefocs, els confinaments, i els tancaments o restriccions dels llocs on s’apleguen persones en petit o gran nombre durant un període estès de temps (tancament de botigues, restaurants, limitació d’aplecs, obligatorietat del teletreball, tancament d’institucions educatives etc.).

Precisament són aquestes les mesures que ha aplicat el Procicat a Catalunya, però Haug et al. recorden que són mesures radicals, i que tenen alhora conseqüències adverses. Cal pensar en l’impacte educatiu del tancament d’activitats lectives presencials, en la violència domèstica associada als confinaments domiciliaris, etc. Justament, per això en aquesta segona onada a Catalunya hom no ha tancat escoles ni tampoc s’ha estès el confinament domiciliari generalitzat més enllà de les hores nocturnes.

Haug et al., doncs, defensen que la implementació de les mesures de distanciació social i de restricció de moviments siguin considerades com a “darrera opció” atenen als danys col·laterals que comporten a la societat, l’economia, el comerç i els drets humans. El mateix hom podria dir de les restriccions transfronteres, que són efectives davant del virus però que tenen impactes que no es poden negligir.

Hi ha mesures altament efectives en el control de la pandèmia que no tenen tants costos, com ara les estratègies de comunicació de risc, on es fomenta sense coerció la població a romandre a casa, a mantindre el distanciament social, a aplicar mesures de seguretat en el lloc de treball, a confinar-se en cas de símptomes respiratoris, etc. Haug et al. han observat que tot sovint entre la recomanació d’una mesura i l’obligatorietat d’una mesura no hi ha tanta distància en termes d’efectivitat.

Haug et al. també recomanen els programes governamentals d’assistència alimentària i financera per a les poblacions vulnerables, que alhora que ajuden a controlar la pandèmia també mitiguen els seus costos socio-econòmics. És vital, per exemple, garantir l’accés de la població a tests, i oferir-los la garantia que seguir el confinament dictat no els suposarà ni la pèrdua del lloc de feina o d’ingressos.

Lligams:

- Ranking the effectiveness of worldwide COVID-19 government interventions. Nils Haug, Lukas Geyrhofer, Alessandro Londei, Elma Dervic, Amélie Desvars-Larrive, Vittorio Loreto, Beate Pinior, Stefan Thurner, Peter Klimek. Nature Human Behaviour (2020).

dilluns, 26 d’octubre de 2020

L’Observatori Estratosfèric d’Astronomia d’Infraroig (SOFIA) constata nivells d’aigua molecular de 100-400 ppm en latituds altes de la Lluna

Selenologia: L’Observatori Estratosfèric d’Astronomia d’Infraroig (SOFIA) és un Boeing 747SP equipat amb un telescopi reflector de 2,7 metres d’obertura, que vola a una altitud de 12 a 14 km. SOFIA és el resultat d’una col·laboració entre la NASA i el Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Fou amb el SOFIA que Casey I. Honniball realitzà la seva tesi doctoral sobre la detecció remota de components volàtils de la Terra i de la Lluna, que defensà reeixidament l’octubre del 2019. Avui la revista Nature Astronomy publica un article encapçalat per Honniball on reporta la detecció, en el marc d’aquests treballs, d’aigua molecular en la superfície lunar directament sotmesa a un cicle de dia:nit. Estudis anteriors havien detectat un tret d’absorció característic a una longitud d’ona de 3 μm, que s’interpreta com a signe d’una hidratació generalitzada de la superfície lunar. Aquest senyal, però, no discrimina si la hidració és deguda a aigua molecular (H2O) o altres compostos hidroxílics (OH). Per discriminar-ho hom pot fer ús d’una signatura espectral a 6 μm, que és específica de l’H2O, i això és el que han fet Honniball et al. amb SOFIA. A latituds lunars altes hom troba efectivament aquest senyal. L’abundància en aquestes regions seria de 100-400 ppm (en termes de massa). Certament el rang de latitud del senyal és estret i, a més, la distribució s’associa estretament amb la geologia local, de forma que seria pas un fenomen global. A més, la major part de l’aigua detectada es trobaria en l’interior de materials vitris o en cavitats entre grans que queden protegides de l’ambient superficial. Altrament, aquesta aigua no podria romandre en la superfície del nostre planeta satèl·lit.

Espectres d’infraroig obtinguts de la regió del cràter Clavius. El pic corresponent a una longitud d’ona de 6000 nm es correspondria a l’H2O

Observacions del 31 d’agost del 2018

Les observacions en aquest estudi foren realitzades per Honniball i Paul G. Lucey, del Hawaiʻi Institute of Geophysics and Planetology, de la University of Hawaiʻi at Mānoa, de Honolulu. Honniball i Lucey analitzaren les dades obtinguts. La reducció de les dades a unitats físiques de flux fou realitzada per Sachin Shenoy, del Space Science Institute, de Boulder. Shuai Li, del Hawaii Institute of Geophysics and Planetology realitzà el calibratge entre l’absorció i l’abundància d’aigua i les dades M3. Charles A. Hibbits, de l’Applied Physics Lab, de la Johns Hopkins University, de Laurel, aportà dades de laboratori sobre la banda de 6 μm en meteorits. Thomas M. Orlando, de la School of Chemistry and Biochemistry del Georgia Institute of Technology, d’Atlanta, i William M. Farrell, del NASA Goddard Space Flight Center, de Greenbelt, assessoraren Honniball i Lucey en les energies d’activació, coberta de monocapa i estimacions de superfície. Dana M. Hurley, de l’Applied Physics Lab de Laurel participà en la interpretació dels resultats pel que fa a l’exosfera lunar.

Les observacions es feren el 31 d’agost del 2018 en el NASA/DLR SOFIA, projecte operat conjuntament per la Universities Space Research Association, Inc. (USRA) com a contractista de la NASA i pel Deutsches SOFIA Institut com a contractives de la DLR. L’instrument utilitzat fou el Faint Object infraRed CAmera (FORCAST), que té un rang de longituds d’ona de 5 a 8 μm i una resolució espectral de 200, així com una elevada ratio de senyal:soroll. L’escletxa d’entrada que defineix la porció de Lluna observada és de 2,4 x 191 segons d’arc, corresponent a 248 píxels. L’extensió espacial en el centre del disc lunar és de 4,8x1,5 km2, per bé que la resolució especial en les vores del disc és inferior.

El 31 d’agost del 2018 la lluna era minvant, amb un angle de fase de 57,5°. Les regions observades en aquella sessió foren:
- una zona de latitud alta de l’hemisferi sud prop del cràter Clavius.
- una zona de latitud baixa dins de Mare Serenitatis.

Com era d’esperar, el senyal d’emissió de 6 μm de la regió del Clavius és prou forta quan se la compara amb la de Mare Serenitatis. Tots els espectres de la regió del Clavius mostren aquesta emissió, i la majoria (98%) depassen en 2 sigmes el soroll de fons, per bé que tan sols un 20% arriben a les 4 sigmes.

A través de Hibbits, s’estudiaren en el laboratori altres materials planetaris pel que fa a la banda de 6 μm. Honniball et al. també compararen les mesures obtingudes amb la bibliografia sobre hidrats cristal·lins, vidre del basalt de la dorsal oceànica i meteorits. Les bandes de tots aquests materials coincideixen prou com per assumir que el tret es correspon a la presència d’aigua molecular.

L’abundància d’aigua

Li, a través d’una anàlisi de laboratori de seccions fines de material geològic, obtingué la relació entre l’altura del pic d’absorbància de 6 μm i l’abundància de l’aigua. Gràcies a aquesta relació, Honniball et al. estimen que les abundància d’aigua en la regió de Clavius van de 100 a 400 ppm, amb una mitjana de 200 ppm.

La comparació amb les dades del Moon Mineralogy Mapper (M3) suggeriria que l’H2O seria la principal espècie hidroxílica.

D’on provindria aquesta aigua? Honniball et al. enumeren: 1) la quimioabsorció sobre superfícies de grans d’aigua present en l’exosfera lunar; 2) la introducció a través de micrometeorits rics en materials volàtils; 3) reaccions químics d’hidroxils que generarien aigua in situ sobre la superfície de grans; 4) la formació d’aigua in situ a partir d’hidroxils aportats per micrometeorits. De tota manera, Honniball et al. consideren que l’aigua detectada s’hauria de trobar dins de materials vitris de la superfície. El 30% del sòl lunar consisteix en vidres derivats de l’impacte de meteorits, de manera que hom esperaria en aquest material vitri l’abundància d’aigua fos de mitjana de 700 ppm.

Per tot plegat, caldria pensar que tot aquesta aigua es genera a través d’un mecanisme associat amb impactes de micrometeorits, que transformaria hidroxils lunars en aigua segrestada dins de vidres. Aquest procés seria més eficient en latituds altes que no pas en les regions equatorials.

De moment, tan sols s’ha rastrejat la regió del cràter Clavius. Observacions d’altres regions, i realitzades en diferents moments de la lunació, ajudarien a fer-se un quadre més precís de tota aquesta aigua molecular.

Lligams:

- Molecular water detected on the sunlit Moon by SOFIA. C. I. Honniball, P. G. Lucey, S. Li, S. Shenoy, T. M. Orlando, C. A. Hibbitts, D. M. Hurley, W. M. Farrell. Nature Astronomy (2020).

- NASA’s SOFIA Discovers Water on Sunlit Surface of Moon, comunicat de premsa de la NASA.

dilluns, 19 d’octubre de 2020

La contaminació atmosfèrica és el principal risc ambiental per a la salut a Barcelona (Informe sobre qualitat de l’aire de l’ASPB)

Avui s’ha fet públic el report de l’Agència de Salut Pública de Barcelona sobre la qualitat de l’aire corresponent a l’any 2019. L’avaluació de la qualitat de l’aire es fa d’acord amb els nivells guia de l’Organització Mundial de la Salut (OMS) i els nivells legals establerts per la Directiva 2008/50/CE. El report constata que, en el 2019, els nivells de NO2 registrats a les estacions de l’Eixample i de Gràcia-Sant Gervasi superaven el límit legal de 40 μg·m-3. Aquestes estacions són representatives de les zones de trànsit de la ciutat, i en elles també es depassen els nivells guia de l’OMS de 20 μg·m-3 per a les PM10 i el de 10 μg·m-3 per a les PM2,5. De fet, aquests límits per a la matèria particulada en suspensió són depassats en totes les estacions de la ciutat.

Hotel Majestic - Passeig de Gràcia, 68 - Barcelona

El trànsit rodat és al darrera de bona part dels nivells excessius de NO2 en l’aire: el districte més afectat és l’Eixample

Un 35% de la població de Barcelona és exposat a nivells de NO2 per damunt del límit legal

Si atenem al límit legal de NO2, el 35% de la població de Barcelona és exposat a nivells excessius. Aquesta xifra abasta al 26% de les escoles. Els barris més afectats són els que tenen un major trànsit de vehicles, i així doncs l’Eixample és el districte amb més impacte.

Pel que fa al límit guia de PM2,5, tota la població de Barcelona és exposat a límits excessius.

L’impacte sobre la salut

D’acord amb el report, el 7% de les morts naturals a Barcelona serien causades per l’excés de contaminació de l’aire: això serien unes 1.000 morts anuals. Pel que fa a la morbilitat, l’exposició crònica a la contaminació atmosfèrica seria al darrera de l’11% de casos nous de càncer de pulmó, del 33% dels casos nous d’asma infantil, etc.

Lligams:

- Avaluació de la qualitat de l’aire a la ciutat de Barcelona. Informe de l’Agència de Salut Pública de Barcelona 2019.

dissabte, 17 d’octubre de 2020

Les gotetes lipídiques intracel·lulars en la integració metabòlica i immunitària

Biologia cel·lular: Els adipòcits són un tipus cel·lular especialitzat en l’acumulació de greixos (triglicèrids, èsters de colesterol, etc.), però de gotetes lipídiques intracel·lular, certament menys pregones, trobem en un bon nombre d’altres tipus cel·lulars. Aquestes gotetes lipídiques actuarien com a orgànuls d’emmagatzematge de reserva energètica. Aquestes reserves, de fet, són explotades també per paràsits intracel·lulars. Ja fa un bon parell de dècades que diversos grups de recerca investiguen activament la dinàmica d’aquests orgànuls. És el cas del Grup de Compartiments i Senyalització Cel·lulars de l’Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer, de Marta Bosch i Albert Pol, del Laboratorio de Mecanoadaptación y Biología de Caveolas del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares, de Miguel Sánchez-Álvarez, i de l’Institute for Molecular Bioscience de Robert G. Parton. Aquests i altres investigadors publiquen a Science un article on posen de manifest com les gotetes lipídiques de cèl·lules de mamífers són nusos del sistema immune innat que integren elements de metabolisme cel·lular i de defensa contra patògens. Proteïnes implicades en la immunitat innata formen complexos sobre gotetes lipídiques en resposta a la presència de lipopolisacàrid bacterià (LPS, també coneguda com a endotoxina bacteriana). Així, si hi ha una detecció de la presència de LPS, aquests complexos proteics promouen el desacoblament físic de les gotetes lipídiques respecte dels mitocondris. Aquest desacoblament redueix la fosforilació oxidativa (la respiració mitocondrial), de manera que el metabolisme cel·lular passa a basar-se en la glicòlisi aeròbica. Aquesta transició metabòlica afavoreix mecanismes de defensa antibacterians.

Bacteris que han penetrat en un macròfag mostren un tropisme vers les gotetes lipídiques. Això posa en contacte aquestes gotetes amb components de la paret bacteriana, particularment el lipopolisacàrid. Proteïnes del sistema immunitari innat tenen la capacitat d’associar-se a les gotetes lipídiques en presència del lipopolisacàrid i desencadenar canvis generals en el metabolisme cel·lular

Un mecanisme de detecció d’amenaces bacterianes

Marta Bosch et al. mostren com les gotetes lipídiques (LDs) participen d’un sistema immunitari innat mediat per proteïnes que detecten amenaces bacterianes de caràcter general. Davant la presència de lipopolisacàrid (LPS) de bacteris, com és ben sabut, s’activen tota una sèrie de proteïnes de defensa. Però el que mostren Bosch et al. és que algunes d’aquestes proteïnes, com les guanosin-trifosfatases induïbles per interferó o la catelicidina, formen complexos en la superfície de les LDs. D’altra banda, d’una manera més directa, el LPS promou el desacoblament físic de LDs i mitocondris. Sense que aquest acoblament es redueix el metabolisme d’àcids grassos. Per als bacteris aquesta és una bona estratègia d’infecció intracel·lular, ja que així capturen els recursos de LDs manllevant-los als mitocondris. Ara bé, l’augment dels contactes entre LDs i bacteris facilita alhora l’acció del sistema immunitari intracel·lular.

Paràsits intracel·lulars i gotetes lipídiques

Les gotetes lipídiques no són simplement un espai de reserva energètica: també forneixen els lípids necessaris per produir molècules de senyalització i per reposar les membranes. D’altra banda, la monocapa de les gotetes és un espai de localització per a un ample ventall de proteïnes: factors de transcripció, components de la cromatina, etc.

Per a paràsits intracel·lulars com els tripanosomes, els plasmodis, els micobacteris, les clamídies o els virus, les LDs de l’hoste constitueixen un factor nutricional.

La defensa innata

Però si el LPS de la paret bacteriana té la capacitat d’induir la formació de LDs i el seu desacoblament dels mitocondris, també la defensa innata de l’hoste utilitza les LDs per organitzar la resposta contra bacteris intracel·lulars.

En situacions de sepsi polimicrobial o de presència de LPS, les LDs són un espai de recrutament de proteïnes amb capacitat antimicrobiana. En macròfags humans, hi ha una associació específica entre LDs i bacteris en aquestes situacions, tal com mostren Bosch et al. amb imatges de microscòpia òptica i electrònica.

A través d’una espectrometria de masses comparades, Bosch et al. han obtingut perfils proteics de les LDs en macròfags exposats a LPS. Han trobat així 689 proteïnes que presenten una regulació diferencial, 317 en el sentit d’enriquir-se quantitativament i 372 en el sentit d’empobrir-s’hi. Entre les proteïnes enriquides destaquen components relacionats amb el sistema immune. Entre les proteïnes empobrides hi ha les relacionades amb el metabolisme.

Per exemple, la PLIN5 redueix la presència en LDs en macròfags exposats a LPS. Aquesta reducció de PLIN5 afavoreix el desacoblament físic i funcional de les LDs respecte dels mitocondris, amb la consegüent reducció del metabolisme oxidatiu i de la cetogenesi. Bosch et al. mostren com una reexpressió forçada de PLIN5 recupera els contactes LD-mitocondris, alhora comprometent la capacitat antimicrobiana dels macròfags.

La PLIN2, en canvi, es veu augmentada en les LDs en macròfags exposats a LPS. També és el cas de proteïnes de defensa com la viperina, IGTP, IIGP1, TGTP1, IFI47 o la catelicidina.

La catelicidina associada a LDs confereix una major resistència als macròfags davant d’una diversitat d’agents patògens (Escherichia coli, Staphylococcus aureus resistents a la meticil·lina, Listeria monocytogenes).

Les LDs, doncs, serien un element de primera línia en la defensa cel·lular.

Lligams:

- Mammalian lipid droplets are innate immune hubs integrating cell metabolism and host defense. Marta Bosch, Miguel Sánchez-Álvarez, Alba Fajardo, Ronan Kapetanovic, Bernhard Steiner, Filipe Dutra, Luciana Moreira, Juan Antonio López, Rocío Campo, Montserrat Marí, Frederic Morales-Paytuví, Olivia Tort, Albert Gubern, Rachel M. Templin, James E. B. Curson, Nick Martel, Cristina Català, Francisco Lozano, Francesc Tebar, Carlos Enrich, Jesús Vázquez, Miguel A. Del Pozo, Matthew J. Sweet, Patricia T. Bozza, Steven P. Gross, Robert G. Parton, Albert Pol. Science 370: eaay8085 (2020).

dimecres, 7 d’octubre de 2020

L’edició genòmica per CRISPR: Charpentier i Doudna, Premi Nobel de Química 2020

Enginyeria genètica: Aquest migdia, la Reial Acadèmia Sueca de Ciències comunicava la decisió d’atorgar el Premi Nobel de Química d’enguany conjuntament a Emmanuelle Charpentier i a Jennifer A. Doudna “pel desenvolupament d’un mètode d’edició genòmica”. Es refereixen al mètode d’edició genètica pel sistema de CRISPR-Cas9, que ha obert els darrers anys una nova perspectiva en l’enginyeria genètica, car és una tècnica més específica, més dirigida i més eficient en la substitució d’informació genètica en sistemes biològics.

Esquema de l’edició genètica pel sistema CRISPR-Cas9

Emmanuelle Charpentier

Emmanuelle Charpentier (*Juvisy-sur-Orge, 11.12.1968) estudià bioquímica, microbiologia i genètica a la Universitat Pierre i Marie Curie, de París. Realitzà la tesi doctoral de l’Institut Pasteur sobre mecanismes moleculars de la resistència bacteriana a antibiòtics (1995). El 1996 passà al laboratori d’Elaine Tuomanen (*1951), on estudià els elements genètics mòbils responsables de l’alteració genòmica de Streptococcus pneumoniae. El 1997 treballà en el laboratori de Pamela Cowin al New York University Medical Center sobre la regulació del creixement del pèl en ratolins. El 2002 encapçalà el seu propi laboratori a la Universitat de Viena, dedicat a l’estudi de la regulació de la virulència de Streptococcus pyrogenes. El 2009 es traslladà a la Universitat d’Umeå, i el 2014 a Centre Helmholtz de Recerca d’Infeccions de Braunschweig. Des del 2018 és directora de la Unitat Max Planck de Ciència de Patògens, de Berlin.

Jennifer A. Doudna

Jennifer Anne Doudna (*Washington, D.C., 19.2.1964) estudià bioquímica al Pomona College de Claremont (California), on es graduà el 1985. Realitzà la tesi doctoral a la Harvard Medical School sobre un sistema per augmentar l’eficiència d’un ribozim autoreplicatiu (1989). El 1994 passà a Yale, on treballà sobre el ribozim de grup I de Tetrahymena i sobre el ribozim del virus de l’hepatitis D. El 2002 es traslladà a la UC Berkeley. El 2009 començà a treballar per Genentech, però aviat ho deixà per tornar a Berkeley amb una recerca sobre les potencialitats del sistema CRISPR. Actualment compagina la plaça de professora a Berkeley amb la d’investigadora del Howard Hughes Medical Institute.

Un mètode d’edició genètica basat en el sistema CRISPR-Cas9

Ishino et al. (1987) en investigar la seqüència nucleotídica del gen iap d’Escherichia coli remarcà la presència d’una repetició consisteix en cinc seqüències altament homòlogues de 29 parells de bases (pb), amb una simetria diàdica de 14 pb i separadors de 32 pb. Mojica et al. (1993) detectaren una estructura semblant en el genoma d’Haloferax mediterranei, un arqueó halofílic: 14 seqüències gairebé perfectament conservades de 30 pb repetides a distàncies regulars. Fou el grup de Francisco J. M. Mojica, de la Universitat d’Alacant, qui estudià la rellevància biològica d’aquestes estructures i el fet que hom les trobés de manera prou comuna en els genomes de bacteris, arqueons i mitocondris (Mojica et al., 2002). Jansen et al. (2002) es referí a aquesta família de seqüències amb l’acrònim CRISPR (repeticions palindròmiques breus interespaiades regularment en agregats). Associat a les CRISPR apareixen un grup de gens, que Jansen et al. designaren com a “cas” (CRISPR-associated). Els gens cas, de fet, eren exclusius de posicions adjacents a CRISPRs. Els productes gènics de “cas” presentaven motius d’helicasa i nucleasa, la qual cosa feia pensar que eren proteïnes reguladores de l’expressió gènica o del metabolisme general de l’ADN. L’acumulació de dades genòmiques i el desenvolupament de la bioinformàtica permeté la descripció d’un gremi de 45 famílies “cas”, amb els corresponents subtipus de CRISPR/Cas (Haft et al. 2005).

Mojica et al. (2005) trobaren que les seqüències CRISPR deriven d’elements genètics aliens, com ara bacteriòfags o plàsmids. El grup de Mojica i d’altres arribaren a la conclusió que la incorporació de seqüències CRISPR constituïa un mecanisme de protecció per a bacteris i arqueons front a la infecció per bacteriòfags o la transfecció per plàsmids. Aquest mecanisme de protecció és de caràcter específic, i es comporta com una autèntica memòria d’agressions genètiques del passat.

Les CRISPRs del genoma són transcrites en llargues molècules d’ARN (pre-crRNA) que són tallades per generar molècules més petites (crRNAs; CRIPSPR-related RNAs). Les seqüències de crRNA poden reconèixer seqüències homòlogues en genomes forans (fags o plàsmids) introduïts a la cèl·lula i destruir-los. En aquest procés de reconeixement i destrucció participen les proteïnes Cas.

Barrangou et al. (2007) confirmaren les sospites d’altres grups: el sistema CRISPR forneix a bacteris i arqueons un mecanisme de resistència adquirida contra virus. Hom ha vist una analogia amb el sistema d’ARN d’interferència dels organismes eucariòtics i, de manera més llunyana, amb el sistema immunitari específic de vertebrats.

El grup d’Emmanuelle Charpentier es dedicà a l’estudi dels mecanismes de maduració de crRNA en Streptococcus pyogenes, determinant el rol que hi jugaven la RNasa III i petites molècules d’ARN (tracrRNA) codificades en llocs distants del genoma (Deltcheva et al., 2011). En aquest procés també participava la proteïna Cas9, que actuaria d’àncora entre les tracrRNA i el pre-crRNA.

Model de maduració del pre-crRNA (pre-CRISPR-related RNA) proposat pel grup de Charpentier en el 2011

El grup de Charpentier col·laborà amb el de Jennifer A. Doudna per estudiar si el crRNA podia ser utilitzat per dirigir l’especificitat de seqüència de l’activitat nucleasa. Trobaren que, si més no en alguns d’aquestes sistemes, el crRNA forma amb el tracrRNA una estructura comuna que dirigeix la Cas9 a la introducció de talls en la seqüència diana d’ADN (Jinek et al., 2012). D’aquesta manera, la tracrRNA no tan sols desencadena la maduració de pre-crRNA a crRNA a través de la RNasa III, sinó que també activa l’atac de la Cas9 a la seqüència corresponent d’ADN. La Cas9 té aquesta activitat ADNasa a través de dos dominis HNH i RuvC, cadascun dels quals talla una de les cadenes de l’ADN bicatenari.

Doudna i Charpentier tenien en ment les possibilitats d’aquest sistema en l’enginyeria genètica. Per això sintetitzaren una molècula d’ARN de guia simple (sgRNA) a partir de la fusió de crRNA i tracrRNA. D’altra banda, observaren que podien alterar la seqüència diana si alteraven la seqüència de sgRNA. El sistema sgRNA/Cas9 tenia, doncs, la possibilitat de tallar de manera específica qualsevol seqüència d’ADN, és a dir de fer edició genòmica programable per ARN. Ben aviat es demostrà que aquest sistema CRISPR/Cas9 tenia realment la capacitat de fer edició genètica en línies cel·lulars humanes (Mali et al., 2013).

Lligams:

- Pressmeddelande: Nobelpriset i kemi 2020.

- CRISPR RNA maturation by trans-encoded small RNA and host factor RNase III. Elitza Deltcheva, Krzysztof Chylinski, Cynthia M. Sharma, Karine Gonzales, Yanjie Chao, Zaid A. Pirzada, Maria R. Eckert, Jörg Vogel & Emmanuelle Charpentier. Nature 471: 602-607 (2011).

- A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity. Martin Jinek, Krzysztof Chylinski, Ines Fonfara, Michael Hauer, Jennifer A. Doudna, Emmanuelle Charpentier. Science 337: 816-821 (2012)

dimarts, 6 d’octubre de 2020

Teoria i pràctica de forats negres (Penrose; Genzel i Ghez; Premi Nobel de Física 2020)

Astrofísica: La Reial Acadèmia Sueca de Ciències ha comunicat avui quins han estat els guardonats en l’edició d’enguany del Premi Nobel de Física. El premi ha estat dividit en dues meitats. La primera meitat ha estat lliurada a Roger Penrose “per la descoberta que la formació de forats negres és una predicció robusta de la teoria general de la relativitat”. La segona meitat ha estat lliurada conjuntament a Reinhard Genzel i Andrea Ghez “per la descoberta d’un objecte compacte supermassiu en el centre de la nostra galàxia”. Els forats negres, en efecte, són objectes ben rellevants en la física teòrica més fonamental, però alhora són una peça clau per entendre l’evolució dels estels i la dinàmica dels nuclis galàctics.

El centre de la Via Làctia en una imatge d’infraroig del Two Micron All Sky Survey (2MASS)

Roger Penrose

Roger Penrose (*Colchester, 8.8.1931) es doctorà a la University of Cambridge amb una tesi sobre mètodes tensorials en geometria algebraica (1957). Professor de matemàtiques a la Universitat d’Oxford, les seves contribucions més conegudes són el camp de la física matemàtica de la relativitat general i de la cosmologia, però és també molt valorat per les aportacions fetes en qüestions encara més fonamentals de geometria.

Reinhard Genzel

Reinhard Genzel (*Bad Homburg, 24.3.1952) es doctorà a la Universitat de Bonn amb una tesi sobre radioastronomia realitzada a l’Institut Max Planck (1978). Treballà al Departament de Física de la Universitat de Califònia a Berkeley i en l’Institut Max Planck de Física Extraterrestre de Garching. El 1999 esdevingué professor titular a Berkeley. La seva recerca s’ha centrat en l’astronomia d’infraroig.

Andrea Ghez

Andrea M. Ghez (*NYC, 16.6.1965) es graduà en física al Massachusetts Institute of Technology (MIT). Es doctorà el 1992 al California Institute of Technology. És professora a la University of California at Los Angeles.

La teoria de la relativitat general i els forats negres

Val a dir, primer de res, que el concepte de “forat negre”, entès com un objecte tan massiu que genera un camp gravitatori la velocitat d’escapament del qual és superior a la velocitat de la llum, naix en el context de la física newtoniana. Ole Rømer (1644-1710) obtingué en el 1676 la primera determinació de la velocitat de la llum, que alhora demostrava aquest no té un valor infinit. En el 1729, emprant un mètode basat en l’aberració, James Bradley (1692-1762) refinà el resultat. Entre les dues dates, el 1686, Isaac Newton (1642-1727) presentà la seva llei de gravitació universal. En el 1783, John Michell (1724-1793) publicà una lletra hipotetitzant que un camp gravitatori prou potent podia provocar una alteració en la velocitat de la llum. Michell, com a cas extrem, imaginava un estel de la densitat del Sol però amb un radi 500 vegades superior: en la superfície d’aquest estel (la fotosfera), la velocitat d’escapament del camp gravitatori seria equivalent a la velocitat de la llum, de manera que aquesta no podria escapar, i l’estel en qüestió seria “invisible” per a observadors exteriors. De manera independent, en el 1796, Laplace en el segon volum de l’Exposition du système du monde, imaginava un objecte semblant; i en el 1799 descrivia que un estel que tingués la densitat de Terra i un radi 250 vegades el del Sol tindria en la superfície un camp gravitatori del qual no podria escapar ni la llum. Laplace, de manera general, calculava que qualsevol objecte amb un radi inferior al quocient 2GM/c2 (on G és la constant de gravitació universal de Newton, M la massa de l’objecte i c la velocitat de la llum) compliria aquestes característiques. Laplace deia que aquests objectes serien invisibles, però que de tota manera s’hi podria inferir la seva existència a través de companys lluminosos que orbitessin al voltant seu.

La teoria general de la relativitat d’Albert Einstein (1879-1955) oferia, entre d’altres coses, una nova teoria de gravitació universal (1915). Karl Schwarzschild (1873-1916), en un dels seus darrers treballs, publicà una solució de les equacions de camp d’Einstein sobre la curvatura de l’espai-temps al voltant d’una massa simètrica esfèrica no-rotant. Aquestes solucions s’aplicaren a demostracions experimentals de la teoria general de la relativitat, com la precessió del periheli de Mercuri, la desviació de la llum d’estels observats durant un eclipsi de Sol o la diferència d’energia d’un flux de raigs gamma segons si se’l dirigeix en contra o a favor del camp gravitatori terrestre.

La mètrica de Schwarzschild presentava dues singularitats, una a r = 0, i una altra a r = 2GM/c2. Sobre la segona treballaren Robert Oppenheimer (1904-1967) i Hartland Snyder (1913-1962), i la relacionaren efectivament amb un núvol esfèric de matèria que hagués arribat a tal grau de col·lapse “que es tanqués a tota comunicació amb un observador distant” i del qual objecte “tan sols persistís el seu camp gravitacional”.

De tota manera, la rellevància d’aquests objectes teòrics fou objecte de controvèrsia i, en general, hom pensà que no existien, degut als requeriments de simetria que semblaven demanar. La descoberta dels anomenats “objectes quasi-estel·lars” o quàsars (QSOs), com ara QSO 3C 273, renovà l’interès per aquests objectes teòrics. QSO 3C 273 era una font extragalàctica de radioones (el desplaçament al vermell de 0,158 permetia calcular-hi una distància de 760 megaparsecs), amb una lluminositat un miler de vegades superior a tota la nostra galàxia. Els quàsars serien, doncs, en realitat “nuclis galàctics actius” (AGN), capaços de produir potències de 1039 W.

John Archibald Wheeler (1911-2008), a partir del 1964, estudià la possibilitat que darrera dels quàsars hi hagués una singularitat de densitat infinita. Roy Kerr (*1934) havia estudiat en el 1963 la possibilitat de singularitats d’aquestes característiques en objectes rotacionals. Paral·lelament, Roger Penrose explorava la situació sense l’assumpció de simetria esfèrica.

Penrose introduí nous mètodes matemàtics i topològics per estudiar les singularitats en l’espai temps ocasionades per un col·lapse gravitacional (Penrose, 1965). Treballà amb una superfície atrapada, és a dir una superfície bidimensional amb la propietat que tots els raigs de llum ortogonals a la superfície convergeixen quan són traçats cap al futur. Per a superfícies esfèriques, n’hi ha prou amb ultrapassar el límit del radi de Schwarzschild (o de Laplace) perquè esdevinguin superfícies atrapades. Els diagrames de Penrose representen aquests espais-temps fortament corbats.

Diagrama de Penrose d’un espai de Minkowski infinit

Aquesta aportació de Penrose no tan sols era vàlida per a singularitats cosmològiques associades al col·lapse d’enormes quantitats de massa en el present sinó també per a la singularitat cosmològica inicial del Big Bang. El terme forat negre per designar el producte d’aquests col·lapses gravitatoris, introduït per Robert Dicke en el 1960, fou el que prengué en darrer terme gràcies als treballs de Wheeler.

Sagittarius A*, un objecte compacte supermassiu al centre de la Via Làctia

Establerts els elements bàsics dels “forats negres” gràcies a les aportacions de noms com Wheeler, Penrose, Stephen Hawking, etc., era el torn d’aplicar-los a problemes oberts en el camp de l’astrosfísica. Ben aviat, la idea del forat negre prengué com l’explicació més acceptable dels quàsars: la potent emissió de raigs X i de radioones era el resultat de matèria que queia al damunt d’un forat negre.

Donald Lynden-Bell proposà en el 1969 que en moltes galàxies hi havia d’haver un forat negre supermassiu (de milions de masses solars) en el centre. Penrose i d’altres treballaren en la modelització de l’energia d’aquests objectes, comptant-hi l’aportació deguda a l’acreció de material i a l’energia rotacional (efecte Lense-Thirring).

El llançament del Telescopi Espacial Hubble obrí la possibilitat, a partir del 1994, d’un estudi més detallat de nuclis galàctics actius, com el de la galàxia M87.

Pel que fa a la Via Làctia, el centre es troba en la constel·lació del Sagitari, concretament a la regió Sagitari A (Sgr A). A començament dels anys 1980 s’hi havia descrit Sgr A*, una font compacta de radioones situades a una distància de 25.000 anys-llum. Dos grups de recerca, el de Reinhard Genzel al MPE i el d’Andrea Ghez a UCLA, han acumulat observacions durant dècades dels estels d’aquesta regió. Mentre Genzel utilitza els telescopis de l’ESO a Xile, Ghez fa ús dels de l’Observatori Keck de Hawaii.

Òrbites de diversos estels de Sagittarius A han permès estimar la localització i la massa del forat negre que presideix el centre de la nostra galàxia

Per tal de seguir els estels en una regió tan marcada per la pols interestel·lar, tots dos grups han fet servir observacions en l’infraroig proper (banda K, amb una longitud d’ona de 2,2 μm). Tots dos grups apliquen tècniques adaptatives per tal de maximitzar la resolució. D’aquesta manera Eckart & Genzel (1996) pogueren observar els moviments propis d’estels individuals situats en el centre galàctic.

Ghez et al. (1998) deduïen la presència d’un forat negre supermassiu a Sgr A* a partir dels elevats moviments propis dels estels propers. Des de llavors tots dos grups, i d'altres, han acumulat observacions sobre el centre galàctic refinant les característiques i la massa del forat negre de Sgr A*, que és equivalent a 4 milions de masses solars.

Lligams:

- Pressmeddelande: Nobelpriset i fysik 2020.

- Gravitational Collapse and Space-Time Singularities. Roger Penrose. Physical Review Letters 14: 57-59 (1965).

- Observations of stellar proper motions near the Galactic Centre. A. Eckart, R. Genzel. Nature 383: 415-417 (1996).

- High Proper-Motion Stars in the Vicinity of Sagittarius A*: Evidence for a Supermassive Black Hole at the Center of Our Galaxy. A. M. Ghez, B. L. Klein, M. Morris, E. E. Becklin. The Astrophysical Journal 509: 678-686 (1998).

dilluns, 5 d’octubre de 2020

La descoberta del virus de l’hepatitis C (Alter, Houghton & Rice; Premi Nobel de Medicina 2020)

Virologia: Avui l’Assemblea Nobel del Karolinska Institutet ha decidit atorgar el Premi Nobel de Medicina 2020 conjuntament a Harvey J. Alter, Michael Houghton i Charles M. Rice “per la descoberta del virus de l’hepatitis C”. Així ho ha comunicat aquest migdia. La decisió arriba en un món corprès per un altre virus, el SARS-CoV-2, però no hem d’oblidar que el virus de l’hepatitis C (HCV) produeix vora 400.000 morts cada any. L’HCV (hepacivirus) es transmet per via parenteral, com el virus de l’hepatitis B, però en aquest cas fa part de la família de virus d’ARN monocatenari de sentit positiu “Flaviviridae”. Hom calcula que 70 milions de persones pateixen una infecció crònica per HCV, que pot complicar-se en forma de cirrosi o de càncer hepàtic.

Electromicrografia que mostra una partícula d’HCV obtinguda d’un cultiu cel·lular en el marc dels treballs de Maria Teresa Catanese, Martina Kopp, Kunihiro Uryu i Charles Rice.

Harvey J. Alter

Harvey J. Alter (*New York, 12.9.1935) es graduà a la University of Rochester Medical School (1960). S’especialitzà en medicina interna al Strong Memorial Hospital i als University Hospitals of Seattle. El 1961 esdevingué clínic associat als National Institutes of Health (NIH), a Bethesda. Fou després hematòleg a la Georgetown University. El 1969 tornà a NIH, com a investigador del Clinical Center’s Department of Transfusion Medicine.

Michael Houghton

Michael Houghton (*1949) es doctorà al King’s College London amb una tesi sobre les ARN polimerases que catalanitzen la transcripció en l’oviducte de pollastre (1977). Fitxà per la G. D. Searle & Company i, ja en el 1982, per la Chiron Corporation, d’Emeryville. Fou a la Chiron Corporation on treballà sobre el virus de l’hepatitis C. El 2010 passà a la University of Alberta, on és professor de virologia.

Charles M. Rice

Charles Moen Rice (*Sacramento, 25.8.1952) es doctorà al California Institute of Technology amb una tesi sobre virus d’ARN (1981). Continuà vinculat a l’Institut fins el 1985, quan establí el seu propi grup de recerca a la Washington University School of Medicine de St Louis (1986). El 1995 esdevingué professor titular d’aquest centre. El 2001 passà a la Rockefeller University, de New York, on creà el Center for the Study of Hepatitis C.

La descoberta del virus de l’hepatitis C

L’hepatitis o inflamació del fetge pot ésser deguda a factors toxicològics (alcoholisme, toxines ambientals, etc.) o autoimmunes, però també a infeccions. En aquest sentit, en els anys 1940, hom diferenciava dos tipus d’hepatitis infecciosa, l’hepatitis A i l’hepatitis B, distingides per la via de transmissió, que en el primer cas era enteral (o digestiva) i en el segon cas parenteral (o sanguínia o per altres fluids corporals). En general, l’hepatitis A cursa com a infecció aguda, potencialment greu, però que sovint no deixa seqüeles entre els qui la superen. En el cas de l’hepatitis parenteral, però, la infecció pot cronificar-se, i complicar-se en forma de cirrosi o de carcinoma.

En els anys 1960, Baruch Blumberg identificà el virus de l’hepatitis B (HBV). El treball de Blumberg permeté a d’altres grups el desenvolupament, primer, de tests diagnòstics, i després, d’un vaccí efectiu. Blumberg rebé en el 1976 el Premi Nobel de Medicina per aquesta descoberta.

Una de les vies habituals de transmissió del virus de l’hepatitis B eren les transfusions sanguínies. Normalment, la infecció cursa de manera insidiosa, i sovint no es detecta fins que apareixen els primers símptomes hepàtics greus, anys o dècades després del contagi. El grup de Harvey J. Alter del Departament de Transfusions del NIH estudià la prevalença d’hepatitis en pacients que havien rebut transfusions sanguínies. La descoberta de l’HBV conduí a la introducció d’un triatge que permetia descartar en els bancs de sang les mostres portadores del virus, però Alter et al. demostraren que, malgrat aquest triatge, continuaven havent-hi casos d’hepatitis contreta per transfusions de sang. Inicialment, hipotetitzaren que el causant d’aquests casos podia ésser el virus de l’hepatitis A (HAV), però l’aplicació de tests d’HAV descartà aquesta possibilitat.

Alter et al. (1972) identificaren mostres de sang que podien transmetre una hepatitis parenteral crònica independent de l’hepatitis B de Blumberg. Aquestes mostres de sang podien transmetre aquesta malaltia a ximpanzés, però no pas a altres models animals. Postularen l’existència d’un agent infecció que, d’acord amb les característiques que mostrava, devia ésser un virus. En tot cas, Feinstone et al. (1975) tenien prou dades com per parlar de “l’hepatitis no-A, no-B”.

El virus de “l’hepatitis no-A, no B” fou objecte d’una intensa recerca amb l’objectiu d’identificar-lo mitjançant isolament. Però el virus es demostrà ben fastidiós en aquest sentit. El grup de Michael Houghton, de l’empresa Chiron, creia que, descartades les tècniques tradicionals, hom podia aprofitar les noves tècniques de genètica molecular per aïllar el genoma d’aquest virus. El punt de partida de Houghton et al. era la sang d’un ximpanzé infectat experimentalment. D’aquesta sang aïllaren l’ARN i fabricaren una genoteca d’ADN complementari després d’una retrotranscripció. Ja s’entenia que la major part dels fragments d’aquesta genoteca serien de gens de ximpanzé, però una petita minoria es correspondria a gens virals. Així que introduïren aquests fragments en vectors d’expressió per obtindre’n les proteïnes corresponents, que creuaven amb anticossos procedents de sang de pacients amb aquest tipus d’hepatitis. Entre els clons de la genoteca d’expressió un donava positiu en aquest sentit, és a dir que el seu producte gènic era reconegut per anticossos de pacients (Choo et al., 1989). L’estudi d’aquest clon revelava que la seqüència era corresponent a un virus prèviament desconegut de la família dels flavivírids, al que li donaren el nom de “virus de l’hepatitis C”.

Grups de recerca com el de Charles M. Rice investigaren aquest nou virus com a agent causal de “l’hepatitis no-A no-B”. La comparació del genoma del “virus de l’hepatitis C” amb el d’altres flavivirus assenyalava la possible rellevància de la regió de l’extrem 3’ terminal en la replicació del virus. Diferents clons de virus d’hepatitis C aïllats de malalts mostraven diferències genètiques en aquesta i altres regions. Rice, mitjançant enginyeria genètica, generà diverses variants addicionals i les assajà en ximpanzés, comprovant el caràcter infectiu d’algunes d’elles (Kolykhalov et al., 1997). Amb aquests estudis quedà clar que el virus de l’hepatitis C era responsable, si més no, d’una part dels casos d’hepatitis “no-A, no-B”.

Amb la identificació de l’agent infecció, l’hepatitis C adquiria plenament categoria com a malaltia vírica. S’hi desenvoluparen tests de detecció de la infecció, que eventualment s’incorporaren als processos de triatge de sang destinada a transfusió. Les proves de detecció de l’HBV i de l’HCV han erradicat pràcticament l’hepatitis post-transfusió en moltes parts del món.

La caracterització del virus de l’hepatitis C també obria la porta al desenvolupament d’antivirals. Alguns d’aquests fàrmacs tenen la capacitat d’eliminar completament el virus del pacient. Així doncs, ara existeix un horitzó vers l’erradicació del virus de l’hepatitis C.

Lligams:

- Pressmeddelande: Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2020.

- Posttransfusion Hepatitis After Exclusion of Commercial and Hepatitis-B Antigen-Positive Donors. Harvey J. Alter, Paul V. Holland, Robert H. Purcell, Jerrold J. Lander, Stephen M. Feinstone, Andrew G. Morrow, Paul J. Schmidt. Ann. Intern. Med. 77: 691-699 (1972).

- Transfusion-Associated Hepatitis Not Due to Viral Hepatitis Type A or B. Stephen M. Feinstone, Albert Z. Kapikian, Robert H. Purcell, Harvey J. Alter, Paul V. Holland. N. Engl. J. Med. 292: 767-770 (1975)

- Isolation of a cDNA clone derived from a blood-borne non-A, non-B viral hepatitis genome. Q.L. Choo, G. Kuo, A.J. Weiner, L.R. Overby, D.W. Bradley, M. Houghton. Sci. 244: 359-362 (1989)

- Transmission of Hepatitis C by Intrahepatic Inoculation with Transcribed RNA. Alexander A. Kolykhalov, Eugene V. Agapov, Keril J. Blight, Kathleen Mihalik, Stephen M. Feinstone, Charles M. Rice. Sci. 277: 570-574 (1997).