Download research - edición 30

La revista de investigación de Bayer
NÚMERO 30 | Noviembre 2016
Descifrar los
genes para tener
mejores terapias
Encontrar las causas de
enfermedades medinate el
análisis de la herencia genética
Fast Food
más saludable
Nuevos aceites de canola
sustituirán las grasas peligrosas
Big Data
en la medicina
Colaboraciones para nuevas
terapias personalizadas
Resistencias a los herbicidas:
Nuevas rutas en la
investigación de plantas
Ingredientes activos innovadores contra las malezas
CLIMAS
EXTREMOS DEJAN
CON HAMBRE A
MILLONES
Durante las próximas dos décadas y
media, la población mundial crecerá a
más de 9.6 mil millones de personas.
Con una disponibilidad cada vez
menor de tierra cultivable per cápita,
necesitamos incrementar la producción
de alimentos en un 70% para garantizar
que haya alimentos saludables y
abundantes para todas las personas del
planeta. Al mismo tiempo, las cosechas
se ven amenazadas por la volatilidad
del clima y el cambio climático.
Por eso estamos desarrollando
NUESTROS
CIENTÍFICOS
NO LO QUIEREN
ACEPTAR
variedades de cultivos más robustas y
tolerantes al estrés, que sean capaces
de ofrecer mayores rendimientos
en condiciones adversas. También
ofrecemos semillas, protección de
cultivos química y biológica así como
asesoría técnica a los agricultores en la
toma de decisiones. Ideas que dan qué
pensar – y también de comer.
Si desea saber más sobre cómo
nuestras innovaciones están ayudando
a mejorar la vida de muchas personas,
consulte www.bayer.com
EDITORIAL / CONTENIDO
Las innovaciones necesitan
un entorno inspirador
Estimados lectores:
El mundo cambia rápidamente y también Bayer está en un desarrollo continuo.
Como empresa líder en el área de Ciencias de la Vida, queremos crecer también
en el futuro en mercados atractivos e impulsados por las innovaciones. Nuestro
objetivo en ello es ocupar posiciones líderes.
Para lograrlo, nuestra capacidad de hacer realidad constantemente nuevas ideas
y desarrollar nuevos productos tiene un papel preponderante. Sin embargo,
las innovaciones únicamente surgen en un entorno inspirador. Se necesita una
cultura empresarial abierta y transparente, caracterizada por el espíritu de
equipo, el gusto por experimentar y el entusiasmo por lo nuevo. En lo personal,
considero que esto es precisamente la fortaleza de Bayer.
La idea es que nuestras innovaciones ayuden a hacer frente a los retos globales:
las personas cada vez alcanzan una mayor edad y esperan tener una calidad de
vida alta toda su vida. También, las personas cada vez son más numerosas, en el
año 2050 serán casi 10 mil millones. En vista de los recursos naturales limitados
Werner Baumann, Vorstandsvorsitzender der Bayer AG
y de las crecientes fluctuaciones climáticas, alimentarlas a todas es uno de los
mayores retos de nuestra época. Frente a estos antecedentes, la adquisición
acordada de Monsanto ofrece una oportunidad extraordinaria. Juntos seríamos una empresa agraria líder cuya capacidad innovadora
beneficiaría por igual a agricultores y consumidores.
Basándonos en aquello que hemos logrado hasta el momento, esta transacción sería el siguiente paso lógico en nuestro desarrollo como
empresa de Ciencias de la Vida - y plenamente en el sentido de nuestra misión: “Bayer: Science For A Better Life”.
Atentamente
Tema de la portada
Investigación contra
la resistencia a los herbicidas
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En todo el mundo, las malezas desarrollan cada vez más resistencias a
los agentes fitosanitarios. Por ello, los investigadores de Bayer buscan
nuevos ingredientes activos en cooperación con la empresa emergente
Targenomix. Los científicos analizan los efectos de sustancias de ensayo
hasta el más mínimo detalle, entre otras cosas mediante cámaras
3D (foto izquierda). Además,
los científicos de Bayer como
los doctores Anu Machettira y
Gilbert Besong (foto derecha)
prueban los efectos en distintas
especies de plantas. De este modo,
ayudan a que los agricultores
sigan cultivado en sus campos
obteniendo buenas cosechas.
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CONTENIDO
Digital Farming
76
Baylabs70
Los científicos de Bayer
impulsan la creación de redes
digitales en la agricultura.
Con el apoyo de robots,
drones, satélites en el espacio
y supercomputadoras, los
agricultores pueden esparcir
de manera óptima los agentes
fitosanitarios y las semillas - de
acuerdo con las condiciones
climáticas y las particularidades
del suelo. Esto ahorra gastos y
cuida el medio ambiente.
Semblanza82
Compensación con deporte
después de una jornada
estresante en el laboratorio:
la bioquímica Anette Sommer
de Bayer en Berlín busca
nuevos medicamentos contra
enfermedades cancerosas,
los cuales eviten los efectos
adversos que se dan hasta
la fecha. Su esquema muy
prometedor: conjugados
anticuerpo-ingrediente activo.
Expediente
Medicina Big Data
Alrededor del mundo los niños se
entusiasman con las ciencias naturales.
En el laboratorio para alumnos del Baylab
de Bayer, pueden comprobar ellos mismos
las teorías y hacer experimentos de biología,
medicina, química y también física bajo
dirección especializada.
46
Debido a la creciente digitalización, al internet y como resultado de estudios médicos, se generan cantidades enormes de datos
sanitarios de las personas. A través de los análisis de Big Data se busca lograr relacionar estos datos, descubrir nuevas relaciones y
ofrecer para cada paciente el tratamiento óptimo. Los investigadores de Bayer están involucrados en distintos proyectos.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Especial
Zika, Malaria, Dengue
94
4
6
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Enfoque
Noticias breves
Entrevista
Baylab:
Pequeños investigadores, gran curiosidad
Directorio 
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MEDICINA
Disease Genomics - Encontrar los genes de riesgo
Investigación sobre enfermedades cardiovasculares
Investigación de nuevas terapias para el cáncer
Desactivar las células tumorales con epigenética Robots para millones de moléculas
Búsqueda de ingredientes activos a máxima velocidad Expediente: Big Data en la medicina
Más conocimientos mediante nuevos análisis
Acarbosa: ingrediente activo contra la diabetes
Optimización de los microorganismos de producción Los moscos trasmiten muchas enfermedades, algunas mortales.
Por ello, investigadores de Bayer de todo el mundo trabajan en
ingredientes activos que controlen las poblaciones de insectos
y protejan de este modo de infecciones a las personas. Bayer ha
desarrollado ahora un nuevo producto muy prometedor.
Su misión - Lucha contra el cáncer
Semblanza de la científica Anette Sommer Aliviar los trastornos hormonales en las mujeres
Ayuda para el Síndrome del Ovario Poliquístico (SOP) Simulaciones por computadora para mejores plantas Fotos: Peter Ginter/Bayer AG (3), Dominik Butzmann/Bayer AG (1), Weber/Leifels/Bayer AG (1), Bayer AG (1), Shutterstock (1), Your Photo Today/All Medical/SPL (1)
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34
38
46
66
82
86
AGRICULTURA
Cultivar más rápidamente con matemáticas
Disease Genomics
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Tema de la portada:
Resistencias a los herbicidas
Nuevas rutas en la búsqueda de ingredientes activos
Verde de corazón
Semblanza del doctor e investigador del trigo Claus Frohberg
Grasa para freír más sana
Los cultivadores de canola optimizan la planta oleosa Los campos en red
La digitalización en la agricultura 14
18
42
62
76
Tesoros del congelador
Los microorganismos ayudan a desarrollar
agentes fitosanitarios
Especial: Lucha contra el riesgo de los mosquitos
Nuevos agentes contra los transmisores de enfermedades
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94
VETERINARIA
Salud de las abejas
Investigación para protegerlas del ácaro varroa El secreto radica en el ADN: un equipo de expertos de Bayer busca
encontrar causas genéticas y genes de riesgo responsables de
enfermedades cardiovasculares. Los conocimientos ayudarían a
detener los procesos patológicos de forma permanente.
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FUNDACIONES
Las fundaciones de Bayer promueven las Ciencias de la
Vida, la medicina y la innovación social
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ENFOQUE
Cristales contra el cáncer
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Fotos: Peter Ginter Bayer AG (1), Doc-­Stock/Visuals Unlimited (1)
El doctor Anders Friberg sostiene en la punta de la aguja en su mano izquierda un minúsculo cristal de
proteína. Con un aparato de rayos X mide la estructura molecular del complejo proteína-ingrediente
activo. El biólogo estructural de Bayer en Berlín está en la búsqueda de un nuevo ingrediente activo
contra el cáncer. Él y sus colegas fabricaron el cristal que, además de la proteína, contiene un ingrediente activo potencial. Mediante los datos, con el complejo pueden elaborar un modelo 3D. Así, la
cristalografía de rayos X puede contribuir de manera controlada a encontrar ingredientes activos. Si un
ingrediente activo se enlaza con la proteína diana, inhibe entonces su actividad - la sustancia desarrolla su efecto. Mediante el análisis estructural, los expertos pueden detectar oportunamente este potencial de enlace y optimizar así el nuevo ingrediente activo.
Lucha contra tumores: los investigadores de Bayer están en búsqueda de nuevos
ingredientes activos contra el cáncer que inhiban el crecimiento de las células
tumorales, como estas de cáncer de próstata.
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Radiación dirigida para el tratamiento de cáncer de próstata metastásico:
Terapia moderna con raíces históricas
De acuerdo con estimaciones de la Organización
Mundial de la Salud, el cáncer de próstata es la
segunda enfermedad de cáncer más frecuente;
cerca de 60 por ciento de los hombres de más
de 65 años se ven afectados por el mismo. En
el congreso de la Sociedad Alemana de Urología
(DGU), expertos discutieron sobre el ingrediente
activo innovador dicloruro de radio-223 de la
cartera creciente de Bayer para terapias de cáncer de próstata. El ingrediente activo es una terapia alfa dirigida y fue desarrollado especialmente
para pacientes con una enfermedad de cáncer
avanzada y metástasis óseas. Como efecto prolonga la vida y retrasa el tiempo hasta la aparición de los llamados eventos asociados con el
esqueleto, los cuales afectan mucho la calidad
de vida de los pacientes. La conclusión de los
participantes en el congreso es que la terapia
demuestra un gran beneficio para los pacientes.
El radio-223 se acumula controladamente en el
esqueleto de forma similar al calcio, sobre todo
en zonas con un fuerte cambio en el hueso como en la metástasis ósea. Ahí libera su radiación alfa rica en energía de forma totalmente
localizada, la cual daña el material genético de
las células tumorales de manera irreparable y
las destruye. El daño en el tejido circundante se
mantiene reducido. Debido a la administración
controlada de la radiación alfa en los lugares en
los que se localiza el cáncer, Xofigo se clasifica
en el grupo de las terapias alfa dirigidas. Fue la
científica Maria Curie la que puso los cimientos
para el agente terapéutico que hoy encuentra
el éxito: en 1902 aisló el isótopo radioactivo
radio-226. Desde entonces existía la idea de utilizar el irradiador alfa en la terapia del cáncer.
Sin embargo, con una vida media de 1.601 años,
la sustancia tiene una vida extremadamente
larga, por lo que la carga de radiación se mantiene permanentemente elevada para el cuerpo.
En cambio, el isótopo radio-223 tiene una vida
media de apenas 11.4 días. Por ello, este ingrediente activo es ideal para la terapia del cáncer
en comparación con su predecesor histórico.
Con sus experimentos, la posterior ganadora del Premio Nobel, Marie Curie, puso en 1902 los
cimientos para el agente terapéutico de radio de la actualidad contra el cáncer de próstata.
Estudio con el nuevo ingrediente activo Vericiguat:
Las enfermedades cardiovasculares son uno
de los campos de investigación principales en
Bayer. Actualmente, más de 18 de proyectos se
encuentran en el desarrollo clínico.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Una insuficiencia cardíaca, también denominada debilidad cardíaca, es una enfermedad
grave que limita notablemente la vida de las
personas afectadas. Los síntomas de la insuficiencia cardíaca pueden ser disnea, poca
resistencia física y fatiga. La fuerza del corazón disminuye cada vez más, de modo que
ya no puede bombear suficiente sangre por
el cuerpo para cubrir las necesidades de los
órganos. El número de pacientes con insuficiencia cardíaca va en aumento. “En la actualidad, una quinta parte de todas las personas a
nivel mundial debe contar con la aparición de
la insuficiencia cardíaca en el transcurso de su
vida“, explica el doctor Jörg Möller, miembro
del Comité Ejecutivo de la División Pharmaceuticals. Con el ingrediente activo Vericiguat,
Bayer y el socio de cooperación MSD persiguen un nuevo esquema de investigación en
este campo. Un estudio con unos cinco mil
participantes de 40 países analizó ahora si el
preparado de desarrollo puede contribuir de
manera adicional a la terapia estándar de la
insuficiencia cardíaca, a restablecer una importante vía de señalización del sistema cardiovascular. Así se busca mejorar la función del
corazón y los vasos sanguíneos en pacientes
con insuficiencia cardíaca avanzada con una
potencia de eyección disminuida y disminuir
el riesgo de casos de fallos cardiovasculares e
ingresos al hospital por insuficiencia cardíaca.
El preparado de desarrollo Vericiguat (guanilato
ciclasa soluble (sGC), una enzima importante
para el funcionamiento saludable del corazón
y de los vasos sanguíneos) es un estimulador
que se administra oralmente una vez al día.
En pacientes con insuficiencia cardíaca, esta
enzima se estimula de manera insuficiente,
lo cual causa una disfunción sistémica de los
vasos sanguíneos y coronarios. La vía de señalización sGC constituye un objetivo terapéutico
potencial en el tratamiento de la insuficiencia
cardíaca - y Vericiguat es el primer estimulador
de la sGC que se estudia en esta indicación.
Fotos: Sandmann/Bayer AG (1), Peter Ginter/Bayer AG (1), All Mauritius Images/Science Source (1), Science Photo Library/Steve Gschmeissner (1)
Terapia contra la insuficiencia cardíaca crónica
NOTICIAS BREVES
Psílido de los cítricos causa la muerte de las plantas:
Protección integral contra el Citrus-Greening
El investigador de Bayer, doctor Robin Sur, toma
muestras de una planta de cítricos en el invernadero.
El psílido asiático de los cítricos pone en
riesgo la producción mundial de cítricos. El
organismo minúsculo transmite una bacteria que causa la enfermedad Huanglongbing en las plantas, también conocida
como Citrus-Greening. La infección afecta
el transporte de nutrientes de las plantas
y, si desarrollan frutas, estas se mantienen
pequeñas y ácidas. „La enfermedad es el
mayor riesgo para la industria de los cítricos. En el mundo entero ya fue necesario
talar millones de árboles de cítricos, ya que
en la actualidad no existe ningún remedio“,
explica Kai Wirtz, responsable de Global
Fruit Crop en la División Crop Science de
Bayer. Los países más afectados son Bra-
sil, EE.UU. y China. Bayer trabaja junto con
productores, procesadores e investigadores
en soluciones sustentables para la lucha
contra ese parásito -biológica, por ejemplo, con enemigos naturales, y química
con distintos agentes fitosanitarios con
diversos mecanismos de acción - en las
empresas de cultivo, plantaciones comerciales y tierras ya no cultivados mantenga
la producción y contenga lo más posible la
propagación de la enfermedad. „En primer
lugar, los expertos quieren hacer los árboles más resistentes contra la enfermedad
y también desarrollar ellos mismos soluciones contra las bacterias“, continuó el
señor Wirtz.
Nuevo edificio de producción en Wismar
Nuevo sistema de anticoncepción
Capacidades para
agentes biológicos
Kyleena: protección diaria
Bayer busca ampliar su posición en el mercado de agentes
fitosanitarios biológicos e invirtió en la sede de Wismar alrededor de 16 millones de euros en un nuevo edificio para
investigación, desarrollo y producción. “La ampliación es un
paso importante para ofrecerles a los agricultores en todo el
mundo nuevas soluciones para una agricultura moderna y
sustentable”, explicó el doctor Mathias Kremer, director del
área de Estrategia y Gestión de Cartera de la división de Crop
Science, durante la inauguración el 6 de octubre: “El uso de
agentes biológicos es cada vez más importante.” Bayer concentró en Wismar sus actividades en el área de microorganismos fungosos. Ahí se producen el fungicida Contans WG
y el nematicida BioAct en distintas formulaciones.
La altamente efectiva y bien tolerada espiral hormonal Kyleena de Bayer
obtuvo la aprobación en EE.UU. y cerró con éxito el proceso de aprobación
europeo. Kyleena libera la dosis más baja de hormona por día en espirales
hormonales para la anticoncepción hasta por cinco años. El cuerpo de plástico flexible contiene la hormona sintética levonorgestrel y el ginecólogo
puede retirarlo nuevamente en cualquier momento, después de lo cual la
fertilidad natural de la mujer se restablece rápidamente. “La aprobación de
Kyleena en los EE.UU. subraya el compromiso continuo de Bayer por impulsar
las innovaciones y apoyar a las mujeres con distintos métodos anticonceptivos de acuerdo con su respectiva etapa de vida”, señaló el doctor Jörg Möller,
miembro del Comité Ejecutivo de la División Pharmaceuticals. “Los métodos
anticonceptivos a largo plazo reversibles tienen una ventaja significativa,
pues no necesitan ninguna acción diaria de parte de la mujer para lograr
el efecto deseado. Nos da mucho gusto poder ofrecer pronto también a las
mujeres en Europa la innovación más reciente en este campo.”
Alianza de investigación de nuevos ingredientes activos
Ayuda en enfermedades renales
Las enfermedades renales son la causa más frecuente de insuficiencia renal. En la
actualidad, los pacientes que las padecen solo tienen la opción de diálisis de por vida o
un trasplante de riñón. Hasta el momento no existen métodos de tratamiento efectivos
que hagan más lento o inviertan el progreso de la enfermedad. Esto es lo que buscan
cambiar en el transcurso de los próximos cinco años investigadores de la División
Pharmaceuticals y la empresa de investigación de ingredientes activos Evotec. Juntas,
las empresas buscan descubrir los mecanismos de las enfermedades renales, desarrollar
nuevas sustancias activas para medicamentos y llevar a los candidatos potenciales a
ingredientes activos al desarrollo preclínico. Además, ambas empresas aportarán a la
cooperación amplias plataformas tecnológicas de las más modernas. A través de Evotec, Bayer obtiene acceso a estructuras selectas de ingredientes activos, a partir de las
cuales posiblemente se logren medicamentos novedosos. La responsabilidad de desarrollo y comercialización de los candidatos adecuados será exclusivamente de Bayer.
Los glomérulos, también denominados corpúsculos renales, son
nudos de vasos sanguíneos capilares que participan en la limpieza
de la sangre en el riñón. En los pacientes con insuficiencia renal,
esta filtración ya sólo funciona de manera insuficiente.
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Una escalera de cuerda singular: las mínimas variaciones de los genes hacen que las distintas personas sean individuales. El modelo 3D muestra la
estructura atómica de esta enorme molécula de ADN, la cual porta la información genética.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Disease Genomics MEDICINA
CON DISEASE GENOMICS, LOS INVESTIGADORES DE BAYER VAN AL FONDO DE LAS ENFERMEDADES
Leer los genes para
desarrollar mejores terapias
Fotos: Steffen Jänicke/Bayer AG (2), Sabine Bungert/Bayer AG (1), Gaby Gerster/Bayer AG (1), Bayer AG (1), Your Photo Today/All Medical/Voisin/Phanie (1), Privat (1)
Para comprender mejor las causas de las enfermedades cardiovasculares, los investigadores de Bayer examinaron
la información genética de miles de pacientes -en busca de peculiaridades genéticas. En la siguiente etapa, los
científicos quieren encontrar nuevos ingredientes activos que intervengan en los procesos de las enfermedades.
Ninguna persona es igual a otra. Esta individualidad se puede explicar al menos en
parte,mediante diferencias en la información genética. El código genético de una
persona a otra alberga unas 10 millones
de características diferentes. Sin embargo,
estas variantes no solo determinan el color de ojos o el del cabello, sino que eventualmente también causan la propensión
a determinadas enfermedades.
Por ello, un grupo de investigadores
interdisciplinarios bajo la dirección de la
doctora Kirsten Leineweber, responsable
del área de Disease Genomics en la división Pharmaceuticals de Bayer, busca
indicios de factores de riesgo genéticos
que determinen las propensiones individuales de enfermedades cardiovasculares.
Un planteamiento complejo que requiere
de pericia en las áreas más diversas: por
tal motivo, el equipo consta de biólogos,
biólogos moleculares y celulares, genéticos humanos, médicos, bioinformáticos y
expertos en búsqueda de datos -los cuales
trabajan en Berlín, Wuppertal y Leverkusen, Alemania.
Referir los síntomas
de la enfermedad a
los genes de los pacientes
“A fin de cuentas queremos relacionar el
fenotipo, es decir, las características fisiológicas de un paciente y, en especial,
los síntomas clínicos, con el genotipo:
su equipamiento genético. Así podemos
confirmar los conocimientos existentes y
obtener nuevas hipótesis sobre el surgi-
La doctora Kirsten Leineweber busca identificar factores de riesgo para desarrollar
enfermedades cardiovasculares. Con un
equipo de investigación idaga las causas
patológicas de la enfermedad. En última instancia, los investigadores quieren proporcionar a los pacientes mejores medicamentos.
miento de enfermedades”, dice la doctora Leineweber. De esta manera, ella y un
equipo de expertos de investigadores del
genoma no buscan hacer innecesarias las
herramientas de diagnóstico clásicas de
la medicina, sino complementarlas con
una faceta adicional. Actualmente, los
investigadores se concentran en enfermedades cardiovasculares así como en
enfermedades renales.
“Nuestra búsqueda de la o las variantes genéticas que contribuyen a la manifestación de una enfermedad, es similar
a la del dicho de una aguja en el pajar”,
indicó la doctora Leineweber. Para que
estas variantes genéticas resalten más
claramente, los científicos buscaron los
así llamados fenotipos extremos: personas en las que una característica externa
está marcada de forma particularmente
intensa o débil. De esta manera, las personas de edad avanzada que en comparación con el promedio de edad tienen un
sistema cardiovascular particularmente
fuerte, pueden proporcionar explicación
sobre variaciones protectoras que les faltan a los pacientes jóvenes en riesgo. “Así
podemos saber qué genes son importantes para la función cardíaca a edad avanzada o importantes de manera básica”,
explica la doctora Leineweber.
Los análisis bioinformáticos
proporcionan información
sobre genes de riesgo
Para que los científicos puedan encontrar
las alteraciones genéticas patológicas de
entre la millones de variantes, se requieren
métodos modernos: “En esto nos ayudan
las potentes computadoras y la estadística.
En promedio
99.5%
de la información genética de las
personas es igual.
Fuente: Levy et al, 2007
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Con la laptop en el laboratorio: los análisis bioinformáticos les ayudan a los doctores Florian Sohler y Daniel Freitag (de izquierda a derecha) a
identificar genes de riesgo. Los médicos Peter Staller y Bertram Weiss (de izquierda a derecha) desarrollan hipótesis sobre el papel de dichos genes en el
metabolismo celular y las prueban en el laboratorio.
Solo de este modo podemos correlacionar el fenotipo de la insuficiencia
cardíaca con marcadores genéticos”, explica el doctor Florian Sohler, bioinformático en el equipo interdisciplinario. Para
ello, los investigadores buscan variantes
genéticas que aparezcan con mayor frecuencia en un grupo de pacientes con
problemas cardíacos en comparación con
el grupo de control.
Una vez que se conoce el marcador
genético, surge la pregunta de en qué
punto interviene éste en el surgimiento de
la enfermedad: “Si, por ejemplo, modifica
la función de una proteína, postulamos
que su funcionamiento incorrecto tiene
un papel en el surgimiento de la enfermedad”, indica el doctor Sohler.
Demostrar las hipótesis
mediante biología molecular
Dicha hipótesis deberá demostrarse experimentalmente en la siguiente etapa. Una
nueva herramienta con la que los investigadores estudian la funcionalidad de las
Comprender el cáncer
a nivel genético
El hecho de que el cáncer sea una enfermedad causada por genes defectuosos es algo
que pudo demostrarse en experimentos desde los primeros años de los 80. Dado que
cada tumor es individual, los oncólogos quieren descubrir mediante Genomics lo que
diferencia a una célula cancerosa -en el aspecto genético- de una corporal saludable.
“Este tipo de análisis es posible a mayor escala desde la decodificación del genoma
humano en el año 2001”, señala el doctor Peter Staller, responsable de Target Validation
Technologies en la División Pharmaceuticals de Bayer.
Hoy, la tecnología es una parte importante de la investigación de Bayer: los medicamentos contra el cáncer propios de la empresa con los ingredientes activos sorafenib
y regorafenib también se desarrollaron gracias a los conocimientos sobre el genoma
defectuoso en las células tumorales. Si los investigadores conocen genes que generan
cáncer, analizan qué proceso celular interviene en el surgimiento de la enfermedad.
Intentan actuar aquí con nuevos ingredientes activos: “Seguimos este esquema en la
oncología, así como también en enfermedades cardiovasculares”, dice el doctor Staller.
10
Bayer research 30 Noviembre 2016
variantes genéticas es la Genome Editing.
Con este método de biología molecular,
la variante de riesgo se puede introducir
controladamente en el gen responsable de
la formación de la proteína presuntamente nociva. De este modo pueden estudiar
las consecuencias fisiológicas de una variante genética en el sistema biológico.
Los investigadores verifican
sus hipótesis en pacientes
Si los investigadores confirmaron el efecto
nocivo de la molécula en todos los ensayos
preliminares, verifican su hipótesis en el
ser humano. En estos estudios clínicos no
buscan un nuevo ingrediente activo, sino
que verifican en pacientes la relación entre
fenotipo y genotipo. Es decir, quieren determinar con mayor detalle en qué medida se
diferencian las personas con la variante genética presuntamente nociva clínicamente
de las personas sin la variante, por ejemplo,
en lo que respecta a su evolución de la enfermedad. Expertos hablan de la validación
clínica de una hipótesis. “A final de cuentas,
el ser humano es la mejor base para comprender los procesos patológicos, generar
hipótesis y desarrollar nuevos esquemas terapéuticos”, explica el doctor Daniel Freitag,
experto en estudios genéticos en el equipo
de la doctora Leineweber. En este tipo de
estudios, los científicos analizan miles de
pacientes. Una de las mayores dificultades
es garantizar la calidad de cada juego de
Disease Genomics MEDICINA
Combatir las causas de la enfermedad en las células
Los investigadores de Bayer aprovechan el flujo de la información genética en la célula: intentan encontrar genes de riesgo y contrarrestar
de manera controlada las consecuencias negativas que esto produce para el metabolismo celular mediante nuevos ingredientes activos.
Actualmente se concentran en este aspecto, además del cáncer, en enfermedades cardiovasculares principalmente.
Con Disease Genomics hacia nuevos medicamentos
Flujo de la información genética en la célula
El ácido desoxirribonucleico
(ADN) porta la información
genética, la cual contiene
un área de riesgo.
ADN
Transcripción
Núcleo
celular
ARN
Translación
Para que la información del ADN
sea útil, el ADN se transforma
en ácido ribonucleico (ARN).
Esta así llamada transcripción
también porta el área de riesgo.
Los investigadores de Bayer quieren descubrir si las
personas con una enfermedad presentan con frecuencia
determinadas variantes genéticas nocivas. Para ello, los
científicos examinaron toda la información genética. Con
la ayuda de estadística y la bioinformática, los investigadores identifican áreas de riesgo. Después verifican sus
hipótesis en experimentos y estudios clínicos.
Proteína
disfuncional
Si se identifica una proteína de riesgo
nociva, los investigadores buscan
específicamente vías para hacerla inocua,
por ejemplo, de manera medicamentosa
con un nuevo ingrediente activo.
El ARN funge como base química
para la formación de proteínas.
Estas proteínas cumplen en la célula
casi con cada función biológica
importante. Por lo general, las áreas
de riesgo generan una enfermedad a
nivel de proteínas.
Persona enferma
datos individual. “Si bien hacemos análisis
genómicos, es decir, nos interesamos en especial por los genes, para la comparación
de genotipo y fenotipo necesitamos en
particular excelentes datos diagnósticos”,
señala Sven Moosmang, científico clínico
en el área Experimental Medicine. Los investigadores obtienen estos datos a través
Proteína
reconstituida
funcionalmente
de cooperaciones con clínicas. “Además,
mediante el intercambio permanente con
médicos que acompañan a los pacientes,
verificamos la relevancia de nuestros análisis. Este contacto con la vida diaria clínica
es muy importante para nosotros”, resalta
la doctora Leineweber. Si la variante nociva
de la proteína pasó por el proceso y se pudo
Persona saludable
demostrar el efecto en todos los niveles, los
investigadores desarrollan un ingrediente
activo que tiene como objetivo exactamente esa proteína celular. Los investigadores
vuelven a comprobar dicho ingrediente
activo en numerosos experimentos -desde
el cultivo celular hasta el modelo animal.
En el diseño de los estudios clínicos sacan
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Músculo cardíaco sin abasto suficiente: una oclusión de los vasos coronarios produce un infarto cardíaco (zona verde). Hacer que los resultados de los
estudios clínicos de Bayer estén disponibles es lo que quiere el doctor Dietmar Berndorff y la doctora Christiane Unger con una plataforma desde la cual se
pueden consultar todos los datos (foto de la derecha).
provecho del conocimiento que ya han recopilado a través de la función celular de la
molécula diana.
El conocimiento sobre genética juega
un papel importante en todos los niveles
del procedimiento experimental. “La genética nos ayuda a conformar nuestros
grupos de estudio de tal modo que los
participantes respondan con una alta
probabilidad a un medicamento nuevo.
En ellos queremos influir positivamente en los procesos patológicos que es-
tán teniendo lugar”, asegura el doctor
Moosmang. A partir de la información
genética de pacientes se pueden obtener
conocimientos sobre factores de riesgo y
biomarcadores en relación con la causa y
el proceso de la enfermedad. El planear y
realizar los estudios clínicos con base en
estos conocimientos ofrece un potencial
inmenso. “Además de un mejor diseño
de los estudios, generamos con ello un
cambio de paradigmas: una vía del tratamiento sintomático hacia el tratamiento
5,800 genomas de pacientes
con problemas renales
El corazón y los riñones están estrechamente vinculados a nivel fisiológico: no puede
funcionar el uno sin los otros y viceversa. En el marco del estudio German Chronic Kidney Disease - abreviado GCKD -, en el que participan 170 investigadores de los riñones
de toda Alemania, el equipo de la doctora Kirsten Leineweber colabora con tres clínicas
universitarias en Friburgo, Erlangen e Innsbruck. “De nuestros socios recibimos datos
fenotípicos exquisitos de pacientes con insuficiencia renal”, dice la doctora Leineweber.
Los datos están anonimizados, pero les permiten a los investigadores seguir la evolución
de la enfermedad de 5,800 participantes en el estudio a lo largo de cuatro años. Así
obtienen de sus socios un juego de datos completo de los pacientes antes del estudio,
a la mitad del mismo y al final. “En cada paciente analizamos el genoma completo.
De este modo podemos correlacionar la evolución en el tiempo de la enfermedad con
marcadores genéticos”, explica la doctora Leineweber. Ella y su equipo generan conocimiento básico sobre la enfermedad, “la cual, a pesar de la buena situación de asistencia,
lamentablemente sigue siendo mortal”, continuó la doctora Leineweber.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
causal de la enfermedad, es decir, hacia
un tratamiento con una relación clara
con la causa de la enfermedad”, explica
la doctora Leineweber.
Los estudios genómicos como los realizan la doctora Leineweber y sus colegas,
generan cantidades inmensas de datos:
“Estos datos siguen siendo valiosos incluso
después de utilizarse en un estudio”, señala el doctor Dietmar Berndorff, experto
en Biosample Management en la Investigación Clínica. Junto con un equipo global
interdisciplinario, este investigador trabaja
en la creación de una plataforma central
en la que se puedan depositar y consultar los resultados de todos los estudios,
cumpliendo con todos los requisitos de la
protección de datos vigentes.
Una plataforma central permite
que los conocimientos se puedan
aprovechar a nivel mundial
El nombre del proyecto que dirige junto con
Christiane Unger, IT Business Partner Clinical
Sciences, y el cual se encuentra actualmente
en la fase piloto, es: “Portal for translational data integration” o abreviado PORTIN.
El nombre ya indica que los científicos no
buscan un nuevo banco de datos, sino el
acceso central a todos los datos genotípicos y fenotípicos de pacientes disponibles.
Además, se busca que los investigadores de
Bayer puedan consultar en la plataforma si
Disease Genomics MEDICINA
hay muestras de tejido disponibles con un
perfil molecular, genético o clínico definido
con exactitud para sus amplios estudios.
También el equipo alrededor de la doctora
Leineweber combina los datos de sus estudios genómicos con PORTIN. “De este modo
evitamos conjuntamente que experimentos
o estudios completos se realicen varias veces”, explica el doctor Berndorff. Una vez
que se establezca una plataforma de este
tipo, los ingredientes activos se podrán
desarrollar y convertirse en medicamentos
más rápida y eficientemente.
El doctor profesor Sven Moosmang,
científico clínico en el área de
Experimental Medicine
“Para comparar entre
genotipo y fenotipo,
necesitamos excelentes
datos de diagnóstico.”
“Invertimos mucho dinero en estudios clínicos y, por lo mismo, debemos transformar
sus resultados en conocimiento permanentemente disponible, contribuyendo así a la
optimización de futuros estudios”, agregó el
doctor Berndorff.
Reunir toda la información relevante es
algo que también desea la doctora Leineweber: “En el caso de muchas enfermedades,
aún solo podemos tratar los síntomas. Sin
embargo, los nuevos métodos nos permiten
tener una mirada mucho más profunda en
los mecanismos celulares hasta el nivel del
cosmos molecular y comprender así las causas de la enfermedad.” Abren un potencial inmenso para la medicina, pues con su ayuda
la asistencia a los pacientes podría ser tan
individual como cada una de las personas.
2. TALLER POSTDOC “CARDIOVASCULAR-RESEARCH@BAYER”
Investigadores de la nueva
generación en una encrucijada
Los impulsores de la investigación académica como invitados en Bayer: el doctor Frank Eitner, responsable del área en la investigación Cardiovascular en la
División Pharmaceutical de Bayer, invitó a 24 jóvenes talentos al segundo taller
postdoc “Cardiovascular-Research@Bayer” del 14 al 16 de abril de 2016 “Este
encuentro beneficia a ambas partes”, asegura el doctor Eitner. “Los jóvenes científicos pueden echar un vistazo a la investigación farmacológica de Bayer y nosotros conocemos a excelentes egresados y a sus ideas.”
Los postdocs o doctorados poco antes de obtener su doctorado presentaron y
discutieron sus resultados en una sesión de carteles. Posteriormente abandonaron
el recinto de reunión en Velbert para hacer una visita a los laboratorios de Bayer
en Wuppertal. El último día, los investigadores de la nueva generación hablaron
con expertos de Bayer sobre casos reales. Así, se abocaron a planteamientos como
a los que se enfrenta también la investigación de Bayer. “Este es en lo personal
mi punto estelar y la animada participación de nuestros invitados siempre me
deja sorprendido”, agregó el doctor Eitner. En especial la búsqueda creativa de
soluciones para problemas actuales de la investigación farmacológica es algo que
entusiasma permanentemente a muchos participantes en el taller: entretanto, el
doctor Daniel Freitag y la doctora Hana Cernecka, dos participantes del primer
taller, ya trabajan en Bayer. El doctor Freitag, quien actualmente investiga en el
equipo de la doctora Kirsten Leineweber, implementa de este modo lo que formuló
como deseo después del encuentro: “Me gustaría impulsar la investigación farmacológica para mejorar así o, incluso, salvar la vida de pacientes.”
Los doctores Frank Eitner y Hana Cernecka conversando: el taller postdoc “CardiovascularResearch@Bayer” les permite a los doctorandos antes de obtener su doctorado así como a los
postdocs echar una mirada a la investigación industrial. En el recinto del encuentro en Velbert
realizan un intercambio intensivo con científicos de Bayer.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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LAS SIMULACIONES POR COMPUTADORA AYUDAN A MEJORAR LOS RASGOS DE LAS PLANTAS
Cultivar más rápidamente
con matemáticas
Los cultivadores tienen que experimentar por lo general durante años con miles de plantas para obtener una especie con rasgos
mejorados. Sus métodos de crianza son exitosos, pero es difícil cumplirlos con los requisitos cada vez más complejos de los
consumidores. Por tal motivo, matemáticos de Bayer desarrollaron un programa de computadora que puede facilitar considerablemente
la crianza. Recomienda una receta para llegar al objetivo con muchas menos generaciones de cruces que hasta el momento.
Genes responsables del
tamaño de la fruta.
Esquema
de cruces
estándar
5,000 plantas
6 generaciones
Genes responsables de la
resistencia al moho
Con el apoyo
de métodos
matemáticos
1,700 plantas
5 generaciones
66% menos plantas
17% más rápido
Las estrategias de crianza estándar no siempre arrojan resultados óptimos cuando se deben incluir varios genes distribuidos a
lo largo de toda la herencia genética. Ahora, investigadores de Bayer reprodujeron genotipos y pasos de cruces en fórmulas
matemáticas: la Computional Breeding puede hacer más rápida, económica y mejor la crianza de nuevas especies de plantas.
14
Bayer research 30 November 2016
Crianza por computadora AGRICULTURA
Simular la biología: la verdura debe ser grande, sana
y duradera. Para lograrlo, Geert de Meyer y la doctora
Kathrin Hatz (de izquierda a derecha) optimizan la crianza
de plantas mediante matemáticas diestras.
Solo el buen aspecto en el estante de las verduras no es suficiente. Los jitomates, las calabazas y compañía deben cumplir con
muchos requisitos. Por ejemplo, los clientes prefieren jitomates
que sean aromáticos, firmes y a su vez jugosos. Además, no deben aplastarse ni enmohecerse. Y los agricultores desean plantas
de jitomate que resistan a los gérmenes patógenos y proporcionen grandes cosechas. En años pasados, los criadores de plantas solo podían transferir muchas de estas características a los
jitomates mediante una crianza costosa y controlada. Se logran
éxitos similares en otras plantas como el algodón. Los criadores
desarrollaron especies resistentes a determinados parásitos.
Fotos: Sabine Bungert/Bayer AG (3), Bayer CropScience AG (1), Imagebroker/mauritius images (1), Privat (1)
Los investigadores optimizan ahora
el jitomate y el algodón con la ayuda
de modelos por computadora
Sin embargo, cada vez con mayor frecuencia los criadores topan
con límites con sus métodos cuando quieren seguir mejorando las
plantas de calidad actuales y combinar las mejores características
de dos especies en una nueva. Por ejemplo, para criar jitomates
que sean muy grandes y a la vez resistentes contra varias enfermedades. “Algunas características no se pueden incluir en una
nueva planta con pocos pasos de crianza”, dice Geert de Meyer de
Breeding and Trait Development en Gante, Bélgica. Él es responsable del equipo de ese lugar para Computational Life Science, que
se ocupa de Biometrics and Breeding Research.
En los experimentos de crianza de Mendel todo era
mucho más sencillo. El monje austríaco Gregor Mendel, el primer
padre de la genética, cruzó en el siglo XIX, por ejemplo, dos plantas entre sí, de las cuales una daba flores rojas y la otra, blancas.
Resultaron plantas de la siguiente generación de las cuales unas
dieron flores rojas, otras blancas y otras rosa. Este ensayo fue
comparativamente simple, porque la característica “color de flor”
está codificada únicamente por un gen, el cual se encuentra en
un lugar determinado de la herencia genética, que se transmite en
distintas versiones de “madre” y “padre”. En otras características
es mucho más complicado: “El sabor de un jitomate o el alto rendimiento de una planta de algodón son codificados por muchos
genes simultáneamente, los cuales se encuentran en distintos lugares de la herencia genética - se habla entonces de background
genético. Por tal motivo, estas características las denominamos
como complejas”, explica De Meyer.
Muchos genes distintos son
responsables del sabor de un jitomate
“Es imposible fusionar en un solo paso de crianza características
simples de una planta padre con características complejas de una
planta madre, porque la herencia genética y los cromosomas de
padre y madre se mezclan en una proporción de 50:50. Cada vez
perdemos un par de elementos.” Por tal motivo, se requieren varias
docenas de pasos de cruce y varios miles de plantas para combinar
La diferencia fina
La técnica genética y la crianza tienen más en común que lo que
se piensa en un inicio: en ambos métodos se transfieren genes.
Una diferencia decisiva es cómo se desarrolla esta transferencia.
Con los métodos de la técnica genética, los investigadores pueden
incorporar un gen en una planta y, con ello, una característica
definida. También es posible utilizar genes de otros organismos.
En cambio, los criadores cruzan las plantas entre sí y combinan así
distintas características - en ocasiones también no deseadas.
La nueva planta porta entonces, por ejemplo, frutas más dulces,
pero una pulpa más fibrosa.
Bayer research 30 Noviembre 2016
15
Crianza controlada: la experta en plantas Punika Phuwantrakul cruza entre sí plantas de canola seleccionadas (foto de la izquierda). Gracias a las simulaciones
por computadora, el equipo alrededor de Geert de Meyer requiere de muchos menos pasos de cruce para incorporar las características deseadas en una planta
(foto central). Una simulación con algodón demostró que los criadores pueden lograrlo con solo mil 700 plantas en lugar de cinco mil (Foto de la derecha).
características complejas y características simples en una nueva planta. En algunos casos, esto dispara las dimensiones de un
ensayo de crianza. De Meyer: “Necesitaríamos invernaderos inmensos para poder cosechar a través de muchos pasos la planta
correcta.” “Actualmente es difícil para nosotros combinar distintas
características en un background genético”, señala Frank Millenaar,
prebreeder de jitomate en Bayer en Nunhem, Países Bajos. Los
prebreeders proporcionan a los criadores nuevas características en
las plantas de especies silvestres o de material vegetal lejanamente
emparentado. “Los planes de cruce optimizados nos ayudarán a
lograr nuestro objetivo de la manera más rápida y eficiente.”
Por ello, De Meyer le pidió ayuda al grupo de trabajo de Matemáticas Aplicadas. El grupo desarrolla modelos y métodos matemáticos que resuelven problemas complejos de distintas áreas
de negocio - y actualmente en la crianza de plantas. En el caso
concreto ampliaron el programa de computadora Genestacker, el
cual fue desarrollado en una colaboración anterior con la Universidad de Gante. Calcula los pasos de crianza exactos y el número
de plantas requerido para incorporar un set de características de-
Modelos por computadora predicen
necesidades de los clientes
El trabajo del grupo de Matemáticas Aplicadas también ayuda en otros
planteamientos: para la división Consumer Health de Bayer se analizó, por
ejemplo, cómo se pueden posicionar de otra manera los medicamentos libres
de receta, para que sea más probable que los clientes los tomen. Para ello, los
expertos combinaron conocimiento de la investigación del comportamiento
con el análisis matemático de peticiones de búsqueda en línea. Los expertos
denominan esta combinación como “Predictive Limbic Modeling”. La evaluación
de los términos de búsqueda muestra tendencias en la sociedad en los últimos
años con la ayuda de atributos tales como éxito, ritmo o perseverancia.
16
Bayer research 30 Noviembre 2016
seadas. La co-desarrolladora, doctora Kathrin Hatz, ha ajustado
ahora Genestacker junto con colegas, de modo que el método puede determinar los pasos de crianza correctos para características
complejas de fondo. Les recomienda a los criadores una receta
con pasos de cruce.
“El algoritmo se basa inicialmente en las leyes de Mendel y se
alimenta después adicionalmente con la información genética de
las respectivas plantas que tenemos disponibles al inicio”, explica
la doctora Hatz. “Utilizamos marcadores genéticos para sondear
las secciones de ADN relevantes.”
Para combinar características de
las plantas existen a menudo
varios millones de posibilidades de crianza
Para las características simples y claramente delimitadas, los
marcadores genéticos se colocan ahí en donde los criadores
han identificado posiciones interesantes en experimentos anteriores. En cambio, los investigadores normalmente detectan el
background genético con la ayuda de marcadores distribuidos
en el genoma a intervalos regulares. “Sería ideal si se pudiera
fusionar la totalidad de la información de background de una
planta madre de alta calidad con los genes de una planta padre
que porta características simples como el tamaño de la fruta”,
asegura el señor De Meyer. “Pero en realidad echaríamos a perder las complejas características elite de la planta madre con la
información de background de la planta padre. Para transferir
toda la información de background de las características de élite
de la madre, necesitamos muchos más pasos.”
Finalmente, la computadora prueba diversas variantes de
crianza hasta llegar al objetivo. Lo que suena sencillo, es matemáticamente de alto nivel, pues los genes de background se
transmiten parte por parte y paso a paso de una generación a la
siguiente. En ello existen en ocasiones varios millones de posibilidades de combinación.
La computadora inicia con una planta madre y una planta
padre que generan una generación hija. Después se siguen cruzando entre sí, por ejemplo, dos plantas de una generación hija.
Crianza por computadora AGRICULTURA
Marco
Casanova
“No hay que dejarse llevar
solo por el sentimiento”
“research” habló con Marco Casanova, socio gerente del
Instituto de Branding de Suiza, sobre la importancia del
modelado matemático.
En el tercero paso puede ser necesario entonces cruzar una planta hija con una madre.
Un elemento del programa es un procedimiento Branch-andBound desarrollado especialmente, un método matemático de
optimización. “El algoritmo determina en primer lugar las posibles
combinaciones conforme a las cuales se pueden mezclar entre
sí los genes de paso de crianza a paso de crianza. Como en las
ramas de un árbol, se forman así cada vez más ramificaciones
o ‘branches’”, indica la doctora Hatz. “El método a la medida del
planteamiento analiza eficientemente en las ramas prometedoras
qué combinación llevará al objetivo. Las ramas que muestran desde temprano que no llevarán al genotipo deseado, se cortan y se
desechan, hasta que solo queda una rama. Lo llamamos ‘bounded’”.
El programa Genestacker predice qué
pasos de crianza llevan a la planta deseada
El resultado es un plan de crianza exacto. El método les recomienda
a los criadores qué planta se debe cruzar con cuál en el siguiente
paso. Dado que los genes también se heredan siempre conforme a
una cierta probabilidad, el programa también recomienda un número mínimo de plantas. Esto garantiza que los respectivos genes
lleguen a cuando menos una planta hija. Los usuarios del nuevo método son criadores de la División Crop Science de Bayer, los cuales
fabrican semillas para los clientes. “En nuestras muchas estaciones
de crianza en todo el mundo, actualmente trabajamos en introducir
las nuevas soluciones para optimizar la crianza de plantas”, dice De
Meyer. El equipo de Genestacker demostró lo bien que funciona el
programa por simulación por computadora en las primeras pruebas
con algodón. Hasta el momento se necesitaban seis años y alrededor
de cinco mil plantas para transferir una característica background
a una planta de algodón. En la simulación, Genestacker reduce el
número de plantas a mil 700 y el tiempo a cinco años.
Gracias a las matemáticas, una nueva crianza puede llegar entonces más rápidamente al mercado. Además, se pueden reducir
considerablemente el trabajo y los gastos - en el caso del experimento con algodón en un 66 por ciento. Para el doctor Linus
Görlitz, responsable en Bayer de las Matemáticas Aplicadas, no se
En la actualidad, los modelos matemáticos son importantes
para muchas ramas. Usted lo utiliza para la publicidad.
¿Cómo funciona?
Sabemos desde hace tiempo que el ser humano procesa los
estímulos de la publicidad en el sistema límbico - esa parte del
cerebro que procesa las emociones. Clasificamos estos estímulos a
tres categorías: equilibrio, dominio y estimulación. El segundo se
expresa mediante símbolos de estatus, éxito u honor. El equilibrio
incluye atributos como seguridad y estabilidad. En cambio, la estimulación se acopla con aventura, fascinación o el deseo de cosas
nuevas. Intentamos ponernos en los zapatos del cliente específico:
¿cómo debemos abordar controladamente en la publicidad cuál
de las tres categorías para llegar al cliente emocionalmente de la
mejor manera? Gracias al modelado por computadora ahora podemos sustentar esto de forma estadística y empírica.
¿En qué medida se pueden determinar matemáticamente las emociones?
Utilizamos el Limbic Modeling. El procedimiento puede analizar
grandes cantidades de datos anonimizados, por ejemplo, sobre el
comportamiento de compras o el interés de los clientes. Reconoce
tendencias y la predisposición límbica actualmente predominante
de los clientes. Con base en este análisis matemático, las empresas
pueden decidir sobre nuevas estrategias publicitarias. En el pasado, a menudo había que confiar mucho en el sentimiento.
trata de un caso aislado: “En la época de Big Data y de la creciente
digitalización, podemos ofrecer múltiples soluciones nuevas, las
cuales benefician a áreas completamente distintas de Bayer.”
En la crianza de plantas, el doctor Görlitz y su equipo ya han
demostrado el beneficio potencial de las matemáticas: “El poder
llegar un año antes al cliente con un menor uso de recursos, es
una gran ventaja de competencia y también demuestra cómo la
innovación y la sustentabilidad pueden ir de la mano. Genestacker
es solo un ejemplo de cómo podemos crear valores mediante métodos matemáticos y el uso de modelos por computadora.”
Bayer research 30 Noviembre 2016
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CON TECNOLOGÍAS OMICS CONTRA LAS RESISTENCIA A LOS HERBICIDAS
Nuevas rutas en la
investigación de plantas
La infestación de malezas es la razón más importante de pérdidas
de cosechas en todo el mundo, genera grandes gastos y pone
en riesgo la seguridad alimentaria global. Dado que las malezas
desarrollan cada vez más resistencias a algunos herbicidas, para
los agricultores se vuelve más difícil cultivar sus campos de forma
rentable. En la búsqueda de nuevos herbicidas con mecanismos de
acción alternativos, Bayer abre nuevas rutas y coopera con la empresa
emergente Targenomix.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Fotos: Peter Ginter/Bayer AG (12), Peter Himsel/Bayer AG (1), Dr. Harry Streck/Bayer AG (1), Privat (1)
Resistencia a los herbicidas TEMA DE LA PORTADA
Proteger las plantas útiles y combatir las malezas: la doctora Anu Machettira estudia en el invernadero el efecto de sustancias de ensayo
herbicidas sobre distintas especies de plantas.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Con alta tecnología hacia nuevos ingredientes activos: Mario Boecher prepara el robot pipeteador en Frankfurt para el análisis de miles de
moléculas de ensayo herbicidas.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Resistencia a los herbicidas TEMA DE LA PORTADA
Ronda de expertos: Los doctores Arno Schutz, Bodo Peters y Pascal von Koskull-Döring (de izquierda a derecha) discuten en Bayer en Frankfurt sobre los
efectos de moléculas herbicidas candidatas. Los investigadores trabajan mayormente con el modelo de planta arabidopsis (Arabidopsis thaliana, foto inferior).
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Más que la suma de los elementos: el gerente de Targenomix, doctor Sebastian Klie (centro) habla con colaboradores y el doctor Pascal von Koskull-Döring
(der.) sobre una red de interacción de genes. Su equipo interdisciplinario analiza las consecuencias de un tratamiento con herbicida a nivel molecular.
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Crecen de manera extremadamente rápida, en gran número y cubren las plantas útiles, de modo que después de poco tiempo, al
agricultor le cuesta trabajo reconocer su campo: las enredaderas
serpentean alrededor de las espigas de trigo en China y la ballica
crece sobre la canola en Australia y le roba luz solar y nutrientes.
Entre tanto, el bledo puede superar a las plantas de maíz estadounidenses y cada mata distribuye al final de la temporada hasta 1.5
millones de semillas en el entorno cercano. Esta malezas atormentan a agricultores en EE.UU., México, Argentina y ahora también
Brasil. Para los agricultores en todo el mundo, la infestación de
malezas constituye una situación de destrucción que los hace recurrir cada vez más a agentes fitosanitarios químicos llamados
herbicidas - una sustancia artificial contra las malezas que, sin
embargo, se vuelve visiblemente inocua. Nada controla las malezas
a escala tan grande y de manera tan rentable como un herbicida.
División Crop Science. Si los agricultores prescindieran por completo
de los herbicidas, las pérdidas de cosechas debido a las malezas rondarían por una tercera parte de la cosecha total. El uso responsable
y eficiente de herbicidas la reduce a nueve por ciento. “Simplemente
no podemos darnos el lujo de pérdidas así en la alimentación de los
esperados cerca de 10 mil millones de personas en la Tierra en el año
2050”, explica el doctor Busch. Para que los herbicidas disponibles
mantengan su eficacia, Bayer recomienda un programa integral
para la gestión de malezas. El Integrated Weed Management persigue una estrategia integral de agricultura sustentable. Se le dedica
atención especial al control de malezas mediante una combinación
de acciones físicas, agrícolas, biológicas y químicas, las cuales son
económicas y cuidan el medio ambiente. “Sin embargo, a largo plazo
necesitamos herbicidas innovadores que amplíen y diversifiquen las
herramientas de los agricultores”, destaca el doctor Busch.
El número de malezas resistentes
a los herbicidas aumenta continuamente
Una solución son ingredientes activos
dirigidos a objetivos totalmente nuevos
Mientras tanto, alrededor de 250 especies de malezas son resistentes a los herbicidas y afectan enormemente el crecimiento de importantes frutos del campo. Desde hace décadas, el número aumenta
constantemente, de modo que en la actualidad existen resistencias
contra 23 de 26 mecanismos de acción de herbicidas conocidos. “Es
un problema global que amenaza la alimentación mundial”, asegura
el doctor Marco Busch, responsable de Weed Control Research en la
Un esquema muy prometedor para solucionar el problema es el
desarrollo de moléculas que ataquen objetivos totalmente nuevos
en la célula de la planta. “Queremos proporcionar sustancias que los
agricultores puedan utilizar contra las malezas resistentes”, indica
el doctor Busch. Para ello, Bayer apuesta por nuevas maneras que
complementen y fortalezcan los esquemas de investigación industriales clásicos. Actualmente, investigadores de Bayer cooperan con
Bayer research 30 Noviembre 2016
Resistencia a los herbicidas TEMA DE LA PORTADA
Cómo se vuelve resistente la célula
de una planta a los herbicidas
Cuando se utilizan reiteradamente los mismos herbicidas, es decir, cuando los agricultores no varían los ingredientes activos, se generan al
final resistencias - debido a la alta presión de selección que acelera la evolución. A nivel celular existen varios mecanismos con los cuales
las malezas pueden hacer inocuos a los herbicidas . Con frecuencia, la respectiva sustancia es degradada por una enzima
, de
modo que ninguna molécula apta para funcionar llega al lugar de acción.
1 Campo sin tratamiento
Maleza sensible
3 Campo después del tratamiento
2 Tratamiento con un herbicida
Maleza resistente
Maleza sensible
Maleza sensible
Maleza resistente
Maleza
sensible
Maleza
resistente
Maleza resistente
Resistencia específica
Resistencia metabólica
del lugar de acción
Efecto deseado
Célula de la planta
con núcleo
Célula de la planta
con núcleo
Herbicida
Herbicida
Enzima
Enzima
Herbicida
Enzima
La maleza muere
o deja de crecer
La maleza crece
y se reproduce
Bayer research 30 Noviembre 2016
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El riesgo verde: este campo de maíz en Colorado está infestado por coquia resistente al glifosato. Las malezas resistentes les roban espacio, nutrientes,
agua y luz a las plantas útiles, con lo que disminuyen las cosechas.
“Necesitamos nuevos ingredientes activos”
“research” conversó con el profesor Lothar Willmitzer sobre la propagación de las resistencias a los herbicidas. Es uno de los directores del
Instituto Max Planck (IMP) de fisiología molecular de las plantas en
Golm, Potsdam y es responsable de los trabajos científicos de la empresa
Targenomix junto con los doctores Klie y Koskull-Döring.
¿Qué tan peligroso es el aumento de las resistencias a los
herbicidas para la agricultura?
Lo que veo es amenazador. Necesitamos una nueva generación de
herbicidas que ataquen nuevos objetivos en la célula de la planta.
Las empresas como Bayer nos proporcionan estas nuevas generaciones. Desde hace cerca de 30 años no se acepta ningún herbicida
con un nuevo mecanismo de acción, pero las resistencias aumentaron. Se trata de un problema mundial y debemos actuar.
¿Qué pueden hacer los científicos?
Existen distintas posibilidades: en primer lugar, podemos desarrollar
nuevos agentes químicos para el combate de las malezas. Un segundo
esquema es cambiar las plantas mismas, por ejemplo, haciendo a las
plantas útiles más insensibles a las malezas con las que compiten.
¿Cuál es su visión?
La orientación central de Targenomix en el manejo bioinformático de
este problema fue y sigue siendo muy importante para mí. En esta
área aún existe margen de acción. En cambio, los conceptos científicos están fijos claramente en la bioquímica y la biología celular. La
bioinformática da más espacio en el que se desarrollan los investigadores y pueden seguir sus propios esquemas creativos. Además, en la
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Lothar
Willmitzer
biología moderna generamos datos de manera cada vez más favorable y rápida. Esta tendencia continuará y las herramientas con las que
podamos interpretar datos serán incluso más importantes.
En Targenomix persigue usted el esquema de la biología
sistémica. ¿Cuál es su estimación del potencial de la
investigación libre de hipótesis?
El esquema de la biología sistémica (intentar comprender a un organismo en su totalidad), seguirá ganando importancia. En primer
lugar recopilamos muchos datos sobre nuestro objeto de ensayo. De
la totalidad de datos obtenemos después una hipótesis. Es decir, terminamos con la hipótesis, mientras que la investigación convencional inicia con ella. A final de cuentas de lo que se trata es de describir mejor el sistema biológico y yo personalmente creo que entonces
también podemos comprenderlo mejor. En este sentido, existen
muchas otras opiniones en la comunidad de investigadores. Con el
lema: Si conocemos las partes del automóvil, aún no sabemos cómo
avanza. Estoy convencido: estos nuevos esquemas y métodos proporcionarán más conocimientos sobre cómo funcionan las plantas.
Algunos científicos posiblemente hayan subestimado el componente
del tiempo. Sin embargo, la investigación tiene de por sí un extremo
abierto, ya que no hay ningún objetivo definitivo por alcanzar.
Resistencia a los herbicidas TEMA DE LA PORTADA
científicos de la empresa Targenomix. La escisión del Instituto Max
Planck de Fisiología Molecular de las Plantas en Golm, Potsdam
posee una gran competencia en distintas áreas tales como la genética, la biología celular y la bioquímica así como una acentuación
en bioinformática y biología sistémica. En sus laboratorios, los expertos estudian lo que sucede en una planta tratada con sustancias de la biblioteca de ingredientes activos de Bayer. Para ello, los
investigadores de Targenomix aíslan varios miles de biomoléculas
distintas de las plantas, previamente preparadas en los laboratorios
de Bayer en Frankfurt. Con modelos matemáticos pueden obtener
del perfil biomolecular el posible lugar de acción. De este modo
identifican sustancias que siguen nuevos mecanismos de acción.
Los esquemas biológicos sistémicos de los investigadores cuentan
con el apoyo de trabajos genéticos, de biología celular y bioquímicos así como biofísicos que se realizan en paralelo.
El desarrollo de nuevos herbicidas inicia
a pequeña escala con plantones
El proceso de investigación y desarrollo en sí de nuevas sustancias que terminen con las malezas en los campos y aseguren el
rendimiento de las cosechas, empieza primero a pequeña escala:
en una placa rectangular para micropruebas de 15 centímetros
de longitud con 96 pozos para pruebas biológicas individuales.
Cada pozo contiene gérmenes de malezas y se trata con una
sustancia de ensayo distinta. Otras placas contienen plantones de
maleza de otro tipo. En las plantas jóvenes los investigadores de
Bayer prueban miles de moléculas de la biblioteca de sustancias
propia de la empresa. En este fondo de sustancias se almacenan
varios millones de frasquitos con distintas sustancias de ensayo y
cada día se agregan nuevas. “Analizamos sus efectos en las plantas en un procedimiento de alto rendimiento. Para incrementar
la eficiencia, muchos pasos están automatizados y los realizan
robots”, explica el doctor Pascal von Koskull-Döring, coordinador
de proyecto de la cooperación con Targenomix en Bayer.
Las sustancias activas se prueban
en malezas y plantas útiles mayores
Los ingredientes activos avanzan un paso en el proceso y se prueban en plantas mayores que crecen en la tierra. Adicionalmente,
los investigadores analizan un espectro más grande de malezas.
También analizan si las sustancias tienen influencia en las plantas
útiles que en realidad deberían proteger. Si en el proceso surge
un candidato muy prometedor, primero tiene que pasar por las
exigentes pruebas de toxicidad y seguridad del medio ambiente,
antes de que los científicos puedan pasar a ensayos de campo:
“Pasar del laboratorio a la naturaleza al aire libre es el paso más
difícil”, indica el doctor von Koskull-Döring, pues fuera del invernadero o de la cámara climatizada se agregan también las
influencias del medio ambiente: estos factores pueden llevar a
otros resultados. Normalmente, los investigadores no analizan
sus plantas de ensayo a nivel molecular. La efectividad de una
sustancia se evalúa únicamente mediante el efecto visible que
Resistencias a los herbicidas: problemas a nivel mundial
Las malezas que resisten a los herbicidas y de este modo ponen en riesgo las cosechas, se propagan en todo el mundo. En los EE.UU., por
ejemplo, se han encontrado 156 poblaciones de malezas resistentes distinguibles - más que en cualquier otro país.
Resistencias distinguibles
>100
41 - 100
11 - 40
1 - 10
Sin datos
Fuente: weedscience.org
Bayer research 30 Noviembre 2016
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“La cooperación con
Targenomix marcha hasta
ahora muy bien - en un alto
nivel científico y con una
cooperación cordial y llena
de confianza.”
Axel Trautwein,
Responsabe de Small Molecules Research
en la División Crop Science de Bayer
genera en las malezas. Por ejemplo, algunos ingredientes activos
producen una coloración blanca en las plantas, mientras que otros
afectan su crecimiento. Con este esquema se pueden probar rápidamente muchas sustancias. Sin embargo: “Las moléculas con un
efecto interesante, pero más bien débil pueden en ocasiones caer
por la retícula”, dice el doctor von Koskull-Döring. Los expertos
de Targenomix permiten que los investigadores de Bayer puedan
echar una mirada profundo a las células de las plantas para seguir
explicando lo que sucede ahí. El doctor von Koskull-Döring explica
el punto de partida: “En Bayer seleccionamos moléculas con un
efecto biológico muy prometedor, pero un mecanismo de acción
aún desconocido como candidatos para estudios adicionales.” Las
sustancias que en este momento muestran un efecto débil, pero
que siguen un nuevo mecanismo de acción interesante, pueden
ser la base para un programa de optimización químico que lleve
a candidatos considerablemente más efectivos.
Después de su selección inicia el trabajo de laboratorio - con algunas macetas en las que crecen plantones de enredaderas (nombre
científico: Arabidopsis thaliana). “La Arabidopsis es por mucho la
planta modelo más estudiada: fue la primera planta cuyo genoma
relativamente pequeño descifraron por completo los científicos
en el año 2000. Desde entonces, la comunidad internacional de
investigadores ha generado correspondientemente mucho conocimiento sobre los procesos moleculares”, explica el doctor von
Koskull-Döring. Sobre esta base, los equipos de investigadores en
Bayer y Targenomix pudieron establecer rápidamente una cartera
de sustancias en análisis, la cual amplían actualmente a trigo y
malezas selectas. El equipo de la División Crop Science en Frankfurt cultiva plantones de Arabidopsis en cámaras climatizadas para
garantizar condiciones homogéneas. Posteriormente, los investigadores tratan los plantones con las sustancias herbicidas de ensayo.
Después se cosechan, se congelan de golpe y se embalan para el
transporte. Solo así se mantienen estables las biomoléculas hasta
que los expertos de Targenomix en Golm las analicen
En Golm, los expertos de Targenomix analizan las
consecuencias de los tratamientos con herbicidas
Los laboratorios de la empresa emergente se encuentran a la
vista del Instituto “Max Planck” de Fisiología Molecular de Plantas. Varias veces al año, los científicos alrededor del doctor Sebastian Klie, director general de Targenomix, reciben un “envío
congelado” desde Frankfurt: “En Golm se utilizan las técnicas más
modernas, distintas a las que utilizamos en Frankfurt”, explica el
doctor Axel Trautwein, responsable de Small Molecules Research
en la División Crop Science. Para un estudio más minucioso de
las biomoléculas en las células, en un primer paso los científicos
de Targenomix trituran mecánicamente el material vegetal en
Eludir las resistencias - asegurar las cosechas
El problema de las resistencias a los herbicidas es altamente complejo: «No
existe para ello una solución universal simple”, dice el doctor Bodo Peters,
responsable de Project & Product Support de Weed Control Research en la
División Crop Science. Por ello, él junto con su equipo en el Weed Resistance
Competence Center - abreviado WRCC - en Frankfurt persigue varios
esquemas. Las acentuaciones son la investigación de resistencias, la gestión
de malezas resistentes y el desarrollo de estrategias integrales efectivas
para el control de malezas para agricultores: «De este modo les ayudamos
a los agricultores al confrontarse con resistencias a los herbicidas”,
indica el doctor Peters. El WRCC recibe muestras de malezas resistentes
de empresas agrícolas a nivel mundial, analiza el tipo de resistencia y
busca soluciones. Esta cercanía a una situación concreta en el campo
también es indispensable para el desarrollo de ingredientes activos. «De lo
contrario, posiblemente desarrollaríamos herbicidas que pasan a un lado
de las necesidades de los agricultores”, dice el doctor Marco Busch, titular
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Bayer research 30 Noviembre 2016
del área Weed Control Research. Para que los investigadores encuentren
nuevas sustancias más rápidamente, incrementaron considerablemente las
capacidades en sus laboratorios químicos. Para ello se crearon en Frankfurt
alrededor de 40 plazas de investigador que apoyan económicamente desde
diciembre del año pasado a una asociación australiana de cultivadores
de cereales, la Grains Research and Development Corporation (GRDC), en
el marco de una cooperación con Bayer. Entre los investigadores están
once postdocs de Australia y Nueva Zelanda, quienes aportan experiencias
de sus países de origen afectados especialmente por la problemática de
la resistencia a herbicidas. «Estos científicos adicionales nos ayudan a
encontrar nuevos ingredientes activos que rompan la resistencia”, explica
el doctor Busch. Se espera que también la cooperación con la empresa
Targenomix ayude en ello, pues: «El problema solo lo podemos solucionar de
manera conjunta: con los agricultores, los investigadores de plantas y todos
los grupos de interés participantes”, asegura el doctor Peters.
Resistencia a los herbicidas TEMA DE LA PORTADA
Plantas en el formato más pequeño: Tanja Zupritt programa un robot que procesa los plantones de malezas en recipientes extremadamente compactos
(foto superior). El laboratorista Heiko Jung evalúa las pequeñas plantas que crecen en una cámara climatizada bajo condiciones constantes (foto inferior).
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TEMA DE LA PORTADA Resistencia a los herbicidas
Tecnologías Omics para nuevos ingredientes activos
En Frankfurt, los investigadores de Bayer tratan la planta modelo Arabidopsis con sustancias herbicidas de ensayo selectas. Los expertos
de Targenomix en Golm analizan las consecuencias a nivel celular. Para ello, en un esquema biológico sistémico utilizan las tecnologías
Omics más modernas y determinan así en qué biomoléculas propias de la planta influye la sustancia candidata.
Arabidopsis (tratada con una sustancia que
sigue un mecanismo de acción incierto)
Aislamiento de distintas biomoléculas
Ácido ribonucleico (ARN)
Proteínas
Metabolitos
Los investigadores seleccionan las secuencias de
ADN y ARN
Ácido
desoxirribonucleico
(ADN)
En la computadora analizan
los datos recopilados.
Los investigadores extraen
secuencias de ADN de los bancos
de datos de genomas.
Los investigadores
determinan las
proteínas y los
metabolitos obtenidos
en el espectrómetro
de masas.
Optimización
Nuevo candidato a ingrediente activo
un molino de tejido. Mezclan las muestras en un recipiente de
reacción con pequeñas esferas que las acelera a alrededor de
mil oscilaciones por minuto: “Así tiroteamos debidamente las
células”, dice el doctor Klie.
En un así llamado homogeneizado de tejido se esconden los
objetivos de los investigadores - las moléculas del interior de la
célula. “Provienen de los procesos celulares más diversos. Entre
ellos está la información genética ADN, su copia activa en el
metabolismo celular ARN y las proteínas que se forman con base
en el ARN. Son el punto final del flujo de información genético.
Las proteínas influyen en el metabolismo celular así como nu-
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Bayer research 30 Noviembre 2016
merosos metabolitos - biomoléculas que participan en casi todos
los procesos celulares”, indica el doctor Klie.
Distintas clases de moléculas requieren distintos métodos de
análisis. Por ejemplo, una vez que los expertos en plantas han purificado la información genética ARN sobrescrita del homogeneizado, mandan sus muestras a un prestador de servicios que determina las secuencias de todas las moléculas de ARN ahí contenidas.
Los investigadores analizan esta información y derivan de ello qué
genes se activan o inactivan específicamente en la planta después
del tratamiento con herbicida. Con análisis de computadora se
pueden registrar los genes que rebasan un determinado límite de
Equipados para la búsqueda de ingredientes activos: el equipo en la Química Fitosanitaria con Cornelia Juschkus, Armin Sausen y Christiane Golla
(de izquierda a derecha) sintetiza nuevas moléculas candidatas. Para el análisis de los efectos en las plantas de maleza en fenotipizaciones 3D, los
investigadores utilizan las tecnologías de cámara más modernas (foto derecha).
actividad. ”Al registrar todas las moléculas de ARN de un organismo
hablamos de un análisis de transcriptoma o transcriptómica”, explica
el doctor Klie. Siguiendo principios similares, los investigadores también analizan todos los genes, proteínas y metabolitos de las plantas. Dependiendo de la clase de biomoléculas, los científicos hablan
correspondientemente de genómica, proteómica y metabolómica.
Una vez generados los datos, termina inicialmente el trabajo de laboratorio. Pero: “Para el bioinformático apenas empieza realmente
lo interesante”, asegura el doctor Klie. Para que los investigadores
puedan seguir trabajando, para empezar guardan los resultados en
el banco de datos central. Esto sueña sencillo, pero tiene sus dificultades. El doctor Klie explica: “En el estudio de distintas sustancias
durante años, producimos datos con distintos métodos. Estos datos
deben ser comparables, lo cual constituye un reto considerable para
nuestros estadísticos e informáticos, quienes compensan con nuevos
algoritmos las variaciones técnicos no relevantes o las variaciones
biológicas insignificantes.” Una vez estandarizados los datos, los
bioinformáticos empiezan a extraer sus secretos.
Nuevas hipótesis mediante la comparación
de plantas tratadas y no tratadas
Buscan diferencias entre las plantas tratadas y no tratadas. Si los
investigadores encuentran particularidades, pueden desarrollar una
idea sobre la molécula celular a la que enlaza una molécula y en
qué proceso interviene. La parte esencial de la investigación en
Golm es el banco de datos central de Targenomix: les indica a los
investigadores el camino hacia nuevas hipótesis para que puedan
explicar cómo influyen en las plantas las moléculas candidatas. A
este planteamiento se le llama biología sistémica, porque la computadora examina cantidades de datos gigantescas de los distintos
niveles de organización de la célula, busca en ellos desviaciones y
contradicciones, para obtener entonces finalmente hipótesis sobre
el sistema total de la planta. “Para las personas es casi imposible
registrar estas relaciones complejas”, agrega el doctor Klie. Cuando los investigadores identifican una molécula de la biblioteca de
sustancias de Bayer, la cual sea probable que siga un nuevo meca-
nismo de acción, se regresa al laboratorio. “La hipótesis inicial sola
no es suficiente, debemos demostrar que el herbicida realmente se
enlaza en la molécula diana pertinente”, dice el doctor Klie.
Las empresas emergentes como Targenomix, las cuales estudian
como prestadoras de servicios los fundamentos de un mecanismo
de acción, son más bien inusuales en la investigación de plantas.
Decodificar la vida con
la biología sistémica
Para comprender los procesos de la vida no es suficiente describir
los distintos procesos biológicos: se requiere una consideración
integral del organismo para entender como interactúan
los elementos. Éste es el objetivo de la biología sistémica.
El planteamiento difiere esencialmente del procedimiento
experimental actual en la investigación biológica, pues al principio
de un proyecto de investigación se encuentra normalmente una
hipótesis, la cual se debe entonces demostrar o refutar. La biología
sistémica voltea este planteamiento, los datos y sus muestras llevan
a los científicos a sus hipótesis. Los expertos tampoco lo denominan
como investigación impulsada por hipótesis. La biología sistémica
intenta seguir durante el tiempo todas las moléculas de una célula
y sus interacciones. Además, describe las interacciones de células
reunidas en distintos tipos de tejido, así como su interacción
en órganos y en el organismo total. Esta tarea gigantesca
solo se puede lograr mediante la combinación de la biología
molecular más moderna, el modelado matemático y la potencia
de supercomputadoras. Por ello, colaboran estrechamente los
investigadores de las disciplinas más diversas: desde matemáticos,
bioinformáticos, químicos y biólogos hasta especialistas en TI.
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Para una mejor fitosanidad: La colaboradora de Targenomix Norma Funke (foto superior) prepara germinados de Arabidopsis en Golm para análisis Omics. Los doctores
Marco Busch, Axel Trautwein y Pascal von Koskull-Döring (foto inferior, de izquierda a derecha) coordinan la cooperación con Targenomix desde el lado de Bayer.
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Resistencia a los herbicidas TEMA DE LA PORTADA
“Enfrentar el riesgo de las malezas con diversidad”
“research” conversó con el profesor Stephen Powels de la Australian Herbicide
Resistance Initiative (AHRI) sobre las resistencias en Australia y en el mundo.
En una cooperación con Bayer, los expertos en malezas de Australia de la
AHRI trabajan en comprender mejor los mecanismos de resistencia así como
en nuevas estrategias y soluciones con las que se pueden solucionar los
problemas de la resistencia a los herbicidas que aumentan a nivel mundial.
Muchos agricultores en el mundo luchan con la resistencia a los
herbicidas de las malezas. ¿Cómo ve usted el problema?
Los mayores problemas los tienen las grandes empresas. Resulta
difícil en especial en los EE.UU., Canadá, Brasil, Argentina y Australia
- las principales naciones exportadoras de cereales. Ahí se plantan
sobre todo plantas útiles tolerantes al glifosato como soya, maíz
y algodón. En estos campos se utiliza exclusivamente glifosato y
cada vez más malezas son resistentes a este herbicida. Solo en Norteamérica y Sudamérica, 50 millones de hectáreas de campo están
infestadas con malezas resistentes al glifosato.
¿Cómo se pudo llegar a este punto?
Debido al uso desmedido del glifosato sin la diversidad necesaria.
Se trata de simple biología evolutiva. En donde se genera una fuerte presión de selección - en este caso el uso masivo de un solo herbicida -, también surgen rápidamente resistencias. El uso exclusivo
de un herbicidas en grandes superficies sin la suficiente diversidad
en los métodos de lucha contra las malezas, siempre y en todos
lados generará resistencias.
¿Cuáles son las estrategias con perspectivas de éxito para
disminuir o evitar las resistencias?
Dicho en pocas palabras: diversidad, diversidad y otra vez diversidad. Los herbicidas son una excelente herramienta para
tratar las malezas. Pero solo pueden ser parte de una estrategia
mayor: únicamente una combinación de distintos métodos de
combate de malezas tiene perspectivas de éxito a largo plazo.
No existe para ello una sola solución. En el caso de un pequeño
agricultor chino reinan requisitos totalmente distintos a aqué-
El doctor Klie continúa: “En la industria médica-farmacéutica, este
modelo está mucho más difundido”. Pero los éxitos le dan la razón
a él y a su equipo de expertos de las áreas más diversas: sus genéticos, bioquímicos, fisiólogos de plantas y bioinformáticos ya han
descubierto desde 2014 varios mecanismos de acción para moléculas herbicidas candidatas propias. “Especificamos solo pocas
estructuras de organización - la iniciativa propia y el intercambio
permanente son nuestra filosofía. Nuestros resultados los discutimos por todos lados: frente a la máquina de café, durante la comida
en grupo o en el laboratorio”, señala el doctor Klie. La gestión del
equipo en Golm se caracteriza por la confianza mutua. Y también
la cooperación con Bayer se basa en ello: “Nos reunimos dos veces
Stephen
Powles
llos de un agricultor australiano que cultiva trigo en una superficie de cuatro mil hectáreas. Sin embargo, ambos necesitan una
mezcla equilibrada de distintos herbicidas y otras estrategias de
combate de las malezas, para que puedan trabajar sustentablemente de manera productiva.
¿Qué esquemas persigue usted en la AHRI?
Intentamos explicarles a los agricultores las ventajas de una estrategia diversa de combate de las malezas. Para ello, buscamos herramientas con las cuales podamos garantizar un uso sustentable
de los herbicidas. Un ejemplo es el “Harvest Weed Seed Control”. En
él buscamos que en la cosecha quede el menor número posible de
malezas en el campo. Así podemos reducir considerablemente la
cantidad de malezas en esos campos. Este método se está difundiendo cada vez más en Australia y se está probando tanto en Canadá como en los EE.UU, lo cual por supuesto nos da mucho gusto.
¿Cómo se imagina la agricultura dentro de 20 años?
Tendremos que alimentar entonces previsiblemente a nueve mil
millones de personas en la Tierra: solo lo podemos lograr con una
agricultura de cereales altamente productiva y sustentable. El control de malezas debe ser un elemento importante de la estrategia,
pues de lo contrario perderemos cosechas que necesitamos con
urgencia. Parto de que en 20 años los herbicidas podrían seguir
siendo una herramienta importante en nuestro arsenal contra las
malezas. Por ello debemos aprender a utilizarlos convenientemente.
También tendremos que luchar por que nuestros campos sigan
siendo productivos. Podemos y debemos lograrlo, todo lo que necesitamos son conocimiento y las tecnologías correctas.
al año para un intercambio científico y hablamos sobre el estado
actual así como sobre los otros planes”, dice el doctor Trautwein. El
futuro de la cooperación está asegurado para los siguientes años el contrato termina apenas en 2019. “La cooperación marcha hasta
ahora muy bien, en un alto nivel científico y con una cooperación
cordial y llena de confianza”, asegura el doctor Trautwein.
Pasan en promedio diez a 15 años hasta que un ingrediente
activo de la investigación efectivamente llega al mercado en un
producto. Hasta entonces, los agricultores deben arreglárselas con
las herramientas con las que cuentan actualmente. Pero Bayer y
Targenomix seguirán alimentando la cartera de investigación con
sustancias candidatas.
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CHARLA SOBRE INNOVACIÓN EN BAYER
“Cada uno puede contribuir”
En su historia de más de 150 años, Bayer ha generado numerosos desarrollos revolucionarios en ciencia y tecnología -en beneficio de
las personas. ¿Cómo puede continuarse la exitosa historia de innovaciones de la empresa global de Ciencias de la Vida en el siglo XXI?
“research” habló al respecto con el miembro del Consejo de Dirección de Bayer, Kemal Malik, responsable de innovación, y con la doctora
Monika Lessl, responsable de Corporate Innovation and Research and Development.
¿Cuál es la innovación mayor y más importante
innovación de todos los tiempos que primero les viene a
la mente?
Kemal Malik: En mi opinión, la innovación ha contribuido sobre
todo a que la expectativa de vida haya aumentado en todo
el mundo. Alrededor de 1860, cuando se fundó Bayer, la expectativa de vida promedio en el mundo occidental era de 40
años. 150 años después se ha duplicado a 80 años, gracias a
la innovación, la ciencia y la tecnología. Así, si alguien asegura
que la innovación solo beneficia a las grandes empresas, yo le
respondo: nos permite tener una vida más larga y mejor. ¿Qué
puede haber mejor que esto?
Monika Lessl: Pienso en la revolución causada por los celulares, la
cual tiene repercusiones extremadamente positivas en nuestra
vida diaria. Considere, por ejemplo, los sistemas de pago basados en la telefonía celular, los cuales utilizan millones de personas en todos los rincones del mundo. Entretanto, con el celular
se pueden hacer pagos o transferencias. Imagínese a un hombre en Kenia que hoy puede transferirle muy fácilmente dinero a
su mujer que vive en el campo y puede ir con el teléfono a una
tienda para retirar dinero en efectivo. Este progreso promueve la
participación social de las personas en todo el mundo.
¿Qué innovación de los años pasados podría cambiar más
nuestro futuro?
Kemal Malik: La mayor parte del tiempo de mi carrera como médico
practicante la pasé tratando enfermedades. Pero ahora estamos a
punto de curar efectivamente enfermedades, a saber, con la ayuda de una tecnología denominada “Genome Editing”, mediante la
cual, con el así llamado método CRISPR-Cas, recortamos partes
de nuestra herencia genética y las reemplazamos con secciones
saludables. Esto es algo revolucionario.
Monika Lessl: De acuerdo con mi estimación, en el futuro la inteligencia artificial -es decir, el uso inteligente de juegos de datos
grandes- tendrá enormes repercusiones en nuestra vida. Los sistemas de aprendizaje de este tipo son la base de los automóviles
sin conductor, de sistemas para el reconocimiento de caras, pero
también de nuevos procedimientos de obtención de imágenes y
herramientas de diagnóstico en la sanidad.
En el futuro, empresas como Google también quieren
participar en el mercado farmacéutico. ¿Cómo reacciona
Bayer ante este cambio?
Kemal Malik: En lo que respecta al futuro de nuestro negocio farmacéutico, estoy increíblemente confiado. En este sentido me gusta
mucho pensar en estos tres aspectos de la Divisón Pharmacuticals: se trata en primer lugar de nuestros productos. En segundo
lugar, en Bayer trabaja gente fantástica, la cual realiza un trabajo
extraordinario para llevar esos productos al mercado, fabricarlos
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Bayer research 30 Noviembre 2016
research video
http://research.bayer.de/video
y comercializarlos. Y como tercera, tenemos una excelente cartera
de nuevos productos que pueden reemplazar a los actuales al
final de su ciclo de vida.
Los expertos dicen que en el negocio agrario, el segundo
pilar más importante de Bayer, el futuro se encuentra en
cualquier caso en lo digital o le pertenece a las pequeñas
empresas. ¿Como aborda estas tendencias?
Kemal Malik: En el mercado agrario inicia una época interesante. La
pregunta de cómo se pueden seguir incrementando las cosechas
cada vez atrapa más la atención en el mundo. Esto se puede lograr
muy bien asesorando a los agricultores mediante digitalización
sobre cuál es la mejor manera de cosechar, cuándo deben aplicar
agentes fitosanitarios y qué superficies pueden utilizar mejor. Sin
embargo, las soluciones integrales son igualmente de ayuda.
¿Es la innovación importante también en el negocio de
Consumer Health de Bayer?
Kemal Malik: Por supuesto, solo que se ve de otra manera. Si bien en
Consumer Health no existe una investigación revolucionaria o las
tecnologías que marquen nuevos rumbos no son tanto el centro
de atención, las posibilidades de Big Data se pueden utilizar, por
ejemplo, para comprender mejor a los clientes, acercarse más a
ellos e interactuar con los mismos.
¿Es suficiente la fuerza innovadora de Bayer para para
existir también en el futuro?
Kemal Malik: Bayer da empleo a más de 100 mil empleados. Pero hay
más de 7,500 millones de personas en el mundo y previsiblemente serán dos mil millones más en el año 2050. Es decir, evidentemente somos parte de un ecosistema y para que podamos sobrevivir en el siguiente siglo, queremos obtener el mayor beneficio
posible de las innovaciones y cooperaciones externas alrededor
ENTREVISTA
Kemal Malik, MD, y la doctora Monika Lessl se reunieron
en el Baykomm, el Centro de Comunicación de Bayer en
Leverkusen. Thomas Helfrich moderó la conversación.
Fotos: Michael Rennertz/Bayer AG (4)
del mundo. Con círculos académicos, con otras grandes empresas,
con universidades, con compañías emergentes.
Monika Lessl: Para ello, creamos la plataforma de innovación abierta
www.innovate.bayer.com, la cual promueve este intercambio.
Con nuestra iniciativa Grants4, la cual también puede encontrar
usted en la plataforma, buscamos socios a lo largo de la cadena de
creación de valor y para todas nuestras áreas comerciales. Aparte de
esto, buscamos soluciones digitales innovadores en nuestros campos
comerciales - o de acuerdo con la tecnología de robótica más reciente. También creamos una plataforma interna con la cual podemos
colaborar mejor dentro de la propia empresa. Se llama “YOUniverse”.
Con ella queremos proporcionar una plataforma con la cual se puedan inspirar mutuamente nuestros trabajadores, colaborar, aprender
unos de otros y poder establecer redes con otras mentes ávidas de
conocimiento en nuestra empresa. Considero que esto es muy importante. También creamos una red de innovación con cerca de 50
embajadores de la innovación - líderes industriales de alto rango. Estos embajadores cuentan con el apoyo de alrededor de 500 coaches
de innovación, los cuales ofrecen asesoría e instrucciones sobre el
tema de innovación. De este modo tenemos estructuras de organización claras y también responsabilidades claras para la innovación.
¿Cómo pueden impulsar las innovaciones los directivos de Bayer?
Kemal Malik: En primer lugar tenemos que pensar qué es lo que
impide las innovaciones. Ante todo, cada día nos espera una gran
cantidad de trabajo. ¿Queda entonces algo de tiempo para probar algo nuevo? ¿Para experimentar? Los directivos deben darles
tiempo a sus colaboradores para ser innovadores. Pero también
deben tolerar los fracasos. Cuando se prueba algo nuevo, siempre
existe el riesgo de fracasar.
Monika Lessl: Les preguntamos a nuestros colaboradores lo que
necesitan para impulsar la innovación. Encontramos cuatro con-
diciones centrales: en primer lugar es importante tener muy en
claro los objetivos. Existe un dicho al respecto: “No te enamores
de tu solución, sino de tu problema.” Es decir, en primer lugar se
debe tener perfectamente claro qué problema se quiere abordar.
Y además, se deben tener ideas muy buenas sobre cómo se podría
solucionar. En segundo lugar se necesita el entorno correcto y
una cultura que permita trabajar en ello. En un tercer paso, estas
ideas se deben desarrollar mediante cooperaciones internas y externas. En cuarto y último lugar, se requiere el sistema de control
correcto y la estructura de organización correcta para implementar la idea propia en una innovación concreta.
Señor Malik, ¿qué les dice a las personas que siempre se
muestran reservadas ante los cambios?
Kemal Malik: Una respuesta no pensada sería: ¿Que no vive usted en
el siglo XXI? Pero, efectivamente, nos llegarán tecnologías impresionantes. Cada uno de nosotros debemos entender que podemos
contribuir con ello de una u otra manera. No es necesario haber
inventado de entrada la nueva tecnología de Gene Editing. La
búsqueda de pequeñas mejoras inteligentes en los procesos de
trabajo diarios - esto es innovación.
¿Dónde desea ver a Bayer en cinco años gracias a la
innovación?
Monika Lessl: Para mí, la colaboración es el ABC: estoy convencida
de que únicamente aquellas empresas que logren actualmente
gestionar grandes redes internas y externas, tendrán éxito en el
futuro. Mientras más actuemos de manera conjunta, más ágil
y flexiblemente podemos buscar soluciones nosotros en Bayer
y más allá de los límites de nuestra empresa. Por eso, tengo la
esperanza de que nuestra empresa se vuelva todavía más ágil y
flexible. Tenemos trabajadores maravillosos que ya interiorizaron
esta idea y creo que en cinco años tendremos muchos más.
Kemal Malik: Quiero que el mundo exterior y nuestros trabajadores
nos vean como una de las empresas de Ciencias de la Vida innovadoras líderes en el mundo. Y me daría mucho gusto que todos
en esta empresa -los 100 mil colaboradores- se dieran cuenta que
juegan un papel en el proceso de innovación, el cual deben desempeñar activamente.
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INFLUIR CONTROLADAMENTE EN LOS GENES
Nuevas armas contra el cáncer
La bióloga Fanny Knoth cultiva en los laboratorios de Bayer de Berlín células tumorales bajo condiciones estériles. Posteriormente trata las
células, entre otras cosas, con inhibidores de los procesos epigenéticos para comprobar un efecto en la multiplicación.
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Fotos: Dominik Butzmann/Bayer AG (2), Steve Gschmeissner/Getty Images (1), Privat (1)
Los investigadores de tumores persiguen una estrategia novedosa: los así llamados cambios epigenéticos juegan un
papel en distintas enfermedades malignas. Científicos de Bayer trabajan en comprender mejor estos procesos, con la
esperanza de poder revertir pronto las modificaciones nocivas en las células enfermas.
Epigenética MEDICINA
Las células dañadas se reproducen rápidamente -como las células de cáncer cervicouterino en la imagen (foto teñida de un microscopio
de retícula).
El cáncer es una enfermedad maliciosa. Las células dañadas
se reproducen descontroladamente y en algún momento se
propagan a otras regiones del cuerpo. Los tumores malignos
expulsan al tejido saludable y, finalmente, lo destruyen.
Durante mucho tiempo se consideró que los cambios en la
sustancia genética ADN eran los únicos detonadores del cáncer:
a menudo, estas mutaciones hacen que determinados genes
ya no funcionen -por lo general aquéllos que supervisan la
partición celular. Así pierde el equilibrio existente en las células
saludables entre la multiplicación y la muerte celular.
Mediante marcadores químicos en la herencia
genética se lee alguna información y otra no
Sin embargo, en años pasados los investigadores encontraron
que la multiplicación de una célula también se puede alterar
de otra manera: mediante marcas químicas incorrectas en la
herencia genética. Al igual que los separadores en un libro,
estos marcadores se encargan que determinada información se
lea y otra no. Si se encuentran en el lugar incorrecto, posiblemente se desactiven por error genes importantes o se activen
incorrectamente genes normalmente poco activos. Esto puede
tener el mismo efecto que una mutación en un gen.
“Los mecanismos que controlan la lectura del ADN los agrupamos bajo el término de epigenética”, explica el doctor Bernard Haendler, responsable del laboratorio y científico directivo
en la División Pharmaceuticals de Bayer en Berlín. Durante mucho tiempo, casi no se tenía en cuenta el beneficio terapéutico
del epigenoma - la maquinaria superior con la que una célula
regula la actividad de sus genes.
Pero en los últimos años, la epigenética se ha convertido en
uno de los temas de investigación más candentes, pues explica,
por ejemplo, por qué las células se desarrollan de manera distinta
- ya sea como células de la piel, nerviosas u óseas -, a pesar que
todas tienen la misma herencia genética.
Con las marcas epigenéticas el cuerpo reacciona
a las influencias del medio ambiente
Además, mediante la activación y desactivación de genes un
organismo puede reaccionar flexiblemente a las influencias del
medio ambiente. Así, las características como la estatura de una
persona no solo dependen de la predisposición heredada, sino
también de influencias externas como la alimentación.
En muchas enfermedades cancerosas, si no es que la mayoría de ellas, los cambios epigenéticos también juegan un papel,
146
pares de bases
(Es decir, puntos de información en el ADN)
Se enrollan alrededor de octámero de histonas
Fuente: Luger et al., Nature
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Activar y desactivar las secciones genéticas
Sin las histonas, la hebra de ADN de cerca de un metro de longitud, no cabría en el núcleo celular. Estas proteínas son responsables de
empacar la molécula de doble hélice con la información genética. Para ello, el ADN se enrolla alrededor de la histona. El paquete denso
determina si la sección está disponible para la síntesis de proteína, es decir, activa o inactiva.
Información genética inactiva (heterocromatina):
La hebra de ADN incluyendo las histonas están empacados
de forma tan compacta, que esta sección no se puede leer.
Cromosoma
Molécula de ADN
Histona
Grupo acetilo
Información genética activa (eucromatina):
Los grupos acetilo enlazados a la histona se
encargan de un empaquetado menos compacto
del ADN. En estas secciones se puede leer.
Los investigadores de Bayer quieren
inhibir las proteínas que colocan los
“separadores químicos”.
sospechan actualmente los investigadores, pues al igual que
las mutaciones en el ADN, también los cambios epigenéticos se
trasmiten a las células hijas. Si, por ejemplo, en una célula se
desactiva por error un gen vigilante para la partición celular, este
gen también permanece mudo en las siguientes generaciones de
células - y la célula se reproduce sin ninguna inhibición lo mismo
que si el gen estuviera defectuoso.
En busca de causas de los tumores:
se decodifica el código epigenético
Sin embargo, existe una diferencia decisiva: “Hasta el momento,
no es posible revertir una mutación. Pero los cambios epigenéticos nocivos, sí”, dice el doctor Haendler.
Por ello, los científicos de Bayer trabajan a todo vapor para encontrar aquellas marcas epigenéticas que juegan un papel en enfer-
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medades tumorales como la leucemia, por ejemplo. En este contexto,
prueban ingredientes activos con la intención de que vuelvan a revertir estos cambios. Su esperanza es que, de este modo, las células
cancerosas vuelvan a transformarse en células saludables.
Sin embargo, para ello los investigadores tienen primero que comprender mejor el código epigenético -una empresa compleja en la que también están interesados otros grupos
en las Divisiones Pharmaceuticals y Crop Science de Bayer. Un
equipo alrededor del doctor Carlo Stresemann, científicos de la
División Pharmaceuticals, mantiene otras cooperaciones con
distintas instituciones de investigación externas: por ejemplo,
con el prestigioso Broad Institute en Boston, el Centro Alemán
de Investigación del Cáncer en Heidelberg y el Structural Genomic Consortium, una alianza de varias empresas e institutos de
investigación. “Estas cooperaciones son muy importantes para
nosotros para identificar nuevos objetivos epigenéticos para ingredientes activos”, afirma el doctor Stresemann.
Epigenética MEDICINA
Stefan
Knapp
“Todos los resultados se
publican abiertamente”
Los investigadores de Bayer Carlo Stresemann (izq.) y Bernard Haendler
quieren hacer de la epigenética un pilar de la terapia contra el cáncer.
Pero, ¿cómo una célula controla la actividad de sus genes?
Las marcas epigenéticas son, por ejemplo, pequeñas modificaciones químicas del ADN que impiden que se lean determinados
genes. Otras marcas se encuentran en proteínas, las llamadas
histonas (véase la gráfica). Estas proteínas sirven para enrollar y
plegar las moléculas de ADN de un metro de longitud, de modo
que quepan en el núcleo celular. Las modificaciones epigenéticas de las histonas regulan la densidad de empacado y, así, la
accesibilidad - es decir, la legibilidad - de la información del ADN.
Los investigadores quieren influir en las
herramientas moleculares para aplicar
las marcas en las histonas
En estas marcas de histonas han puesto el ojo el doctor Stresemann y sus colegas en los grupos de proyecto interdisciplinarios.
Quieren influir en las herramientas moleculares para aplicar, retirar y leer las marcas en las histonas, las así llamadas proteínas
de escritura, borrado y lectura. Su actividad se puede reducir en
determinados casos mediante inhibidores moleculares. En muchos casos, en la biblioteca de sustancias de Bayer se pudieron
identificar estos inhibidores para proteínas epigenéticas y después optimizarse más en la Química Médica.
Aún están investigando los expertos de Bayer la mayoría de estas
sustancias en estudios preclínicos, es decir, comprueban su seguridad
y eficacia en modelos celulares y con animales. En los últimos años,
el equipo realizó varias publicaciones científicas en revistas especializadas de renombre - con resultados muy prometedores. Los estudios
clínicos con pacientes empezarían lo antes posible.
El investigador de Bayer Bernard Haendler está confiado que
la epigenética se convertirá pronto en un nuevo pilar de la terapia contra el cáncer: “Nuestro campo es ahora el centro de atención en la investigación del cáncer y espero que lleve a nuevas
posibilidades de tratamiento para los pacientes.”
El doctor Stefan Knapp es profesor de Química Farmacéutica
en la Universidad Goethe de Fráncfort. Además, dirige el grupo
“Chemical Biology” del Structural Genomics Consortium (SGC) en
Oxford y es especialista en el desarrollo de ingredientes activos
epigenéticos. “research” habló con él sobre la conexión entre la
investigación de medicamentos académica e industrial en el SGC.
¿Qué es el Structural Genomics Consortium (SGC)?
Desde su fundación en 2004, al SGC se han incorporado varios
laboratorios académicos en Inglaterra, Canadá, Suecia y Brasil y
hasta ahora nueve grupos farmacéuticos internacionales. El objetivo
de la iniciativa consiste en acelerar la investigación en áreas hasta
ahora desatendidas de la biología humana mediante el desarrollo
de reactivos y ensayos y, con ello, promover el desarrollo de nuevos
ingredientes activos para medicamentos. Lo especial del programa
es que todos los resultados se publican lo antes posible y se permite
el acceso a todos los reactivos también a otros grupos.
¿De qué manera se benefician la investigación académica
y la investigación industrial del SGC?
Con la iniciativa se crean nuevo conocimiento y nuevos reactivos,
por ejemplo, sondas químicas altamente selectivas, que todos pueden aprovechar. Esto ahorra gastos y tiempo de ambos lados. La
competencia no es un problema para los socios comerciales, pues
las empresas tienen aún suficiente margen para perfeccionar los
reactivos en medicamentos terminados. Para mí como académico
es de mucha ayuda cooperar con empresas como Bayer: trabajamos
conjuntamente en encontrar proteínas relevantes para la enfermedad y también publicamos de manera conjunta.
¿Por qué se ocupa el SGC del tema de epigenética?
Los grupos académicos quieren entender cómo funciona el control
epigenético de la célula. Para las empresas el tema es interesante
porque los procesos epigenéticos participan en muchas enfermedades. De 2010 a 2015 hubo un programa de investigación sobre
este tema con el nombre de “Chemical Probes” (Sondas Químicas).
Después de pocos años surgieron los primeros estudios clínicos de
“Chemical Probes” perfeccionados, los cuales se registraron en la
base de datos www.clinicaltrials.gov. Con el programa aumentó el
número de publicaciones sobre ingredientes activos epigenéticos, es
decir, para la investigación académica también fue muy fructífero.
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Experimentos en miniatura: para el alto rendimiento, el robot de cribado “Pulpo” realiza simultáneamente miles de reacciones bioquímicas.
Las mismas tienen lugar en placas de 15 centímetros de largo con 1,536 pozos.
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Robótica MEDICINA
BÚSQUEDA DE INGREDIENTES ACTIVOS TOTALMENTE AUTOMATIZADA CON VELOCIDAD MÁXIMA
Un pulpo para millones
de moléculas
Fotos: Bernhard Moll/Bayer AG (2), Peter Ginter/Bayer AG (1), Marcus Höhn/Bayer AG (1), Michael Rennertz/Bayer AG (1), , Maria Nemchuk/Broad Institute (1)
En la búsqueda de nuevos ingredientes activos para medicamentos, los investigadores de Bayer utilizan robots altamente
eficientes. En instalaciones de rendimiento ultra-alto totalmente automatizadas, prueban millones de sustancias en cuanto a su
efecto farmacológico - y encuentran candidatos que podrían significar potencialmente la consecución de un nuevo medicamento.
El asistente de investigación más importante no dice ninguna palabra. Con
precisión extrema realiza sus análisis: a
máxima velocidad, el robot prueba sustancias de la biblioteca de Bayer y procesa
varias placas simultáneamente. “El pulpo”,
así lo llaman sus mandantes - los investigadores de Bayer alrededor del doctor
Bernd Kalthof, responsable de la Tecnología de High-Throughput-Screening en
la División Pharmaceuticals en Wuppertal.
“Con nuestro nuevo robot de rendimiento
ultra-alto podemos probar diariamente el
efecto farmacológico de hasta un millón
de sustancias”, señala el científico. Hace
20 años, todo el personal de un laboratorio habría necesitado alrededor de 100
años para realizar este trabajo.
Gracias a su estructura
modular, el robot se puede
utilizar de manera flexible
Sin embargo, a diferencia de su homólogo
del fondo del mar, el pulpo mecánico en
Wuppertal tiene solo cuatro brazos en vez
de ocho. Con ellos procesa las muestras
con una velocidad extremadamente elevada. “La nueva instalación de robots nos
abre posibilidades totalmente nuevas de
diseñar experimentos”, indica el doctor Kalthof, pues consta de distintos módulos que
los expertos pueden combinar cada vez. De
este modo, los nuevos métodos se pueden
integrar rápidamente según sea necesario
en la instalación de alto rendimiento. Lo
importante para el alto rendimiento - el
número de muestras estudiadas por día
- y para la flexibilidad es la infraestructura en la que está incorporado el pulpo
totalmente automático. Por ejemplo, un
segundo robot prepara los recipientes de
reacción con las sustancias de ensayo,
solo así se pueden procesar alrededor de
60 mil placas al año. Y esto requiere alta
tecnología en todos los planos: “También
nuestros sistemas de computadoras deben
armonizar con el sistema del robot. Por ello
desarrollamos una infraestructura de base
de datos especial y un software propio para la evaluación”, señala el doctor Kalthof.
El screening es el primer paso en el
largo camino hacia un nuevo medicamento. El doctor Kalthof describe el proceso:
“Probamos cada una de las 4.1 millones
de moléculas de nuestra biblioteca de
sustancias en cuanto a un efecto deseado.” Y solo en uno de cada 400 candidatos encuentran los investigadores en
promedio un efecto. Los científicos de
Bayer caracterizan y mejoran entonces
las moléculas activas encontradas en
equipos de proyecto interdisciplinarios.
“En este proceso, muchas moléculas se
descartan hasta que en el caso óptimo
después de 10 a 12 años un nuevo medicamento aprobado marca el punto final
del desarrollo de medicamentos”, agrega
el doctor Kalthof. En el screening de ingredientes activos, muchas historias de
éxito de muchos medicamentos de Bayer
y candidatos a desarrollo vivieron sus inicios. Así descubrieron los investigadores
el compuesto inicial para el ingrediente
activo rivaroxabán mediante la instalación
predecesora del pulpo.
El señor del pulpo: el doctor Bernd Kalthof busca los ingredientes activos del futuro con el robot de alto rendimiento.
El pulpo necesita alimento especial para realizar su trabajo: una condición para el
screening de rendimiento ultra-alto - los expertos hablan a partir de 100 mil muestras al
día - es la miniaturización de los recipientes
de ensayo: “Trabajamos con así llamadas placas de microtitulación, las cuales tienen 1,536
pozos separados para la reacción bioquímica.
10
años
de desarrollo de medicamentos
le sigue al screening
Fuente: Bayer
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Robots bajo atmósfera protectora: el doctor Donald Bierer (foto izquierda) prepara la instalación para el cribado del catalizador. Junto con su equipo, busca los aceleradores químicos de la reacción y hace posible así en parte la primera síntesis de ingrediente activo. La doctora Anke Müller-Fahrnow (foto derecha) es responsable de
Lead Discovery, incluyendo el laboratorio de cribado en Berlín. Al igual que el pulpo en Wuppertal, también esta instalación funciona de manera totalmente automática.
El volumen de los pozos minúsculos es incluso más pequeño que una gota de lluvia
promedio”, explica el doctor Kalthof. En el
pulpo, las placas ya están equipadas con
los candidatos a ingrediente activo. Los investigadores prueban sus efectos, por un
lado, en proteínas aisladas, y por el otro,
en células vivas. Para ambos formatos de
prueba utilizan métodos de medición a base de luminiscencia o fluorescencia. Una
variación de las señales luminosas medidas
así indica que una sustancia interviene en
el proceso que los investigadores quieren
controlar farmacológicamente.
Screening para
rivaroxabán
La historia del ingrediente activo rivaroxabán
empezó en 1998 en los laboratorios de cribado
de Wuppertal. En ese entonces, la biblioteca de
sustancias de Bayer tenía 200 mil compuestos
que se cribaron en busca de una estructura guía
adecuada. El rivaroxabán se utiliza para disminuir
la coagulación sanguínea y evitar así los trombos.
Inhibe el factor Xa, el cual juega un papel importante
en el surgimiento de trombos. Hoy, rivaroxabán está
aprobado en más de 130 países para la prevención
y el tratamiento de tromboembolias, es decir,
oclusiones vasculares que surgen debido a coágulos
sanguíneos. El ingrediente activo ayuda, por ejemplo,
en la prevención de eventos vasculares cerebrales en
pacientes con fibrilación auricular no valvular.
40
Bayer research 30 Noviembre 2016
“En la investigación farmacológica hace
mucho que en Bayer apostamos por los robots”, dice la doctora Anke Müller-Fahrnow,
responsable de Lead Discovery en Berlín.
Ella y su equipo operan un segundo laboratorio de screening con una instalación de
robot similar. En Colonia, colegas prueban y
optimizan anticuerpos terapéuticos con un
esquema similar: analizan las propiedades
de enlace de más de 10 mil anticuerpos. Sin
embargo, los robots también operan los así
llamados laboratorios de preparados, almacenes de sustancias en Berlín y Wuppertal
que abastecen de candidatos a ingrediente activo a toda la investigación de Bayer.
“Obviamente, los colegas ahí revisan todas
las sustancias periódicamente en cuanto
a su pureza, lo cual también se realiza de
manera totalmente automatizada”, dice el
doctor Kalthof.
Los robots generan moléculas
totalmente nuevas
La automatización se extiende en Bayer
por muchas áreas de investigación: también la síntesis de nuevas moléculas para
la biblioteca de sustancias puede realizarse
potencialmente de manera automatizada
por completo. Si los químicos de Bayer
tienen problemas en determinadas reacciones, obtienen ayuda en el laboratorio
de katalysis-screening: “Por lo general
encontramos soluciones agregando o
cambiando un catalizador - un acelerador
químico de la reacción”, indica el doctor
Donald Bierer, responsable del laboratorio
Katalisis-screening en el Centro de investigación de Bayer en Wuppertal. La parte
medular de la plataforma es también un
robot que puede realizar simultáneamente
hasta 192 reacciones. Así, los investigadores encuentran en el esquema miniaturizado soluciones para la producción de
nuevos ingredientes activos. “Les hacemos
llegar nuestros resultados a los químicos y
en 90 por ciento de los casos también se
logra la reacción a gran escala. En el otro
10 por ciento buscamos una solución con
nuestros investigadores en el lugar, agrega
el doctor Bierer. Su equipo no solo coopera con los investigadores en la química
médica, sino con muchas otras secciones
de Bayer. “Ésta es realmente la receta del
éxito desde que en 2012 iniciamos con la
planeación de la plataforma - con trabajo
en equipo llegamos a nuevas soluciones.”
En ese entonces, el laboratorio de screening de catálisis totalmente automático,
bajo atmósfera de gas protector a escala
pequeña, era el segundo de su tipo en todo
el mundo y más bien un prototipo. Hoy, la
instalación marcha en operación de rutina
y el esquema se difunde en todo el mundo.
El doctor Bierer y el equipo de screening de
catálisis hacen posible así la síntesis de candidatos a ingredientes activos, que sus colegas inicialmente no pudieron fabricar o solo
pudieron fabricar en cantidades demasiado
pequeñas. De este modo, las sustancias
pudieron pasar más rápidamente a fases
de prueba más avanzadas, como estudios
preclínicos en la División Pharmaceuticals o
ensayos de campo en Crop Science. Estos
candidatos a ingrediente activo constituyen
la base de un amplio programa de síntesis,
por ejemplo, en la Química Médica. En ello,
se fabrican miles de variantes ligeramente
Robótica MEDICINA
Un pulpo con cuatro brazos: la singular instalación puede cribar en poco días toda la biblioteca de sustancias de Bayer con 4.1 millones de moléculas.
El colaborador de Bayer Georg Schmidt construyó el pulpo, junto a él está su colega Maike Günther.
modificadas de la molécula inicial, para encontrar aquélla con el mejor efecto.
Los requisitos aumentan en todas las
áreas, también en los screenings farmacológicos: “Por ello, aumentamos el rendimiento en todas las áreas para lograr una
mayor probabilidad de dar en el blanco,
explica el doctor Kalthof.
Y el corazón de la estrategia es un
pulpo totalmente automático en Wuppertal. Realiza su trabajo diario de
manera confiable como un reloj. Esto se
le debe agradecer al colega del Kalthof,
Georg Schmidt: junto con técnicos y
constructores de proveedores, desarrolló
la singular instalación: “No existían las
soluciones prefabricadas para este tipo
de instalaciones“, explica Schmidt. Y los
investigadores de Bayer ya planean los
siguientes pasos: a mediados de 2017 un
segundo pulpo empezará a trabajar en los
laboratorios de screening del doctor Kalthof. “Así alcanzaremos ahora sí los ocho
brazos“, dice el señor del Kraken.
“Robots en la vida diaria
del laboratorio”
“research” conversó con el docor Virendar Kaushik, director de Bioquímica
y Biofísica en el Broad-Institute del Massachusetts Institute of Technology
and Harvard, sobre los robots en los laboratorios químicos y biológicos. Bayer
coopera estrechamente con la institución en la costa este estadounidense,
sobre todo en la oncología y en enfermedades cardiovasculares.
¿Cuándo empezaron los científicos a utilizar
robots en el laboratorio?
Se utilizaron robots por primera vez en los 80 en la investigación
biomédica, más exactamente en el desarrollo de ingredientes activos. En ese entonces el trabajo era el procesamiento de muestras,
por ejemplo, al preparar series de dilución y al repartir los líquidos
en los recipientes de reacción o las placas de microtitulación. Con
la automatización se buscaba aumentar la precisión y, a su vez,
reducir los movimientos monótonos y repetitivos de las personas.
¿Dónde están las aplicaciones en la actualidad?
Hoy día, los robots se utilizan en gran parte en la investigación biológica y química. En el desarrollo de ingredientes
Virendar
Kaushik
activos, los robots les permiten a los químicos crear grandes
bibliotecas de sustancias de un jalón y a los biólogos probar
miles de estas moléculas en un experimento in vitro. Para
ello, los investigadores solo deben proporcionar una cantidad grande de reactivos, seleccionar el programa y presionar “Inicio“.
¿Qué papel jugarán los robots en el futuro en la ciencia?
Creo que las aplicaciones de robots seguirán aumentando. En
especial debido a la miniaturización de los esquemas de reacción, muchas tareas deben ser realizadas por robots. Para los
formatos experimentales de este tipo, a las personas les faltan
la agudeza visual y la habilidad.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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CLAUS FROHBERG QUIERE HACER MÁS PRODUCTIVO EL TRIGO
Verde de corazón
¿Cómo se puede incrementar el rendimiento de las plantas de trigo? Es lo que busca responder el doctor Claus Frohberg
de la División Crop Science de Bayer en Gante, Bélgica. El biólogo es un admirador apasionado de las plantas y
jardinero. Este entusiasmo también lo refleja en su trabajo de investigación: intenta dirigir más biomasa a los granos de
trigo y menos a otras partes de las plantas para lograr así cosechas más abundantes.
735
millones de toneladas
de trigo se cosecharon en la temporada
2015-2016.
Fuente: Departamento Estadounidense de Agricultura
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Científico con el pulgar verde: el doctor Claus Frohberg es un verdadero fan de las
plantas - no solo como profesión: dedica su tiempo libre en gran parte a su pasatiempo,
los bonsai. Los pequeños árboles necesitan muchos cuidados.
cosecha y biomasa total de una planta - es
decir, incrementar la porción aprovechable, el
llamado índice de cosecha.”
El campo de investigación del doctor
Frohberg se llama “Carbon Partitioning”,
traducido como distribución del carbono.
Su base es la fotosíntesis, es decir, el
metabolismo energético de la planta. En él,
la luz y el dióxido de carbono (CO2) del aire se
transforman en biomasa y azúcar (sacarosa).
La sacarosa forma a su vez almidón, del cual
constan los granos de trigo en un 70 por
ciento. “Para incrementar el rendimiento,
buscamos influir de tal modo en el transporte
de sustancias de la planta, que realice más
fotosíntesis y envíe más masa a los granos”,
explica el doctor Frohberg. Se busca entonces
que el cereal transporte más sacarosa a sus
flores y granos y menos a otras partes de la
planta. Lo que suena tan fácil de planear y
simple es, sin embargo, extremadamente
complicado de implementar: para poder
intervenir en su vía metabólica central, un
investigador debe conocer con extrema
precisión los métodos de suministro de la
planta con la que trabaja.
Fotos: Gaby Gerster/Bayer AG (5), Privat (2)
Gotas de sudor se pueden ver en la
frente de los científicos. Hace calor en el
invernadero. Pero el doctor Claus Frohberg
parece no sentir el calor al recorrer las
filas de macetas y evaluar las pequeñas
plantas de trigo. Por lo visto, los avances
que registra son demasiado interesantes. Si
bien trabaja más bien en la oficina frente
a la computadora, periódicamente revisa él
mismo “sus” plantas. “Crecen bien bajo la
luz artificial”, declara satisfecho.
El biólogo investiga cómo incrementar el
rendimiento de las plantas de trigo. Su harina
se encuentra sobre todo en el pan, la pasta, la
pizza - cerca del 20 por ciento del consumo
de calorías en el mundo se cubre únicamente
con trigo. “Sin embargo, la demanda pronto
podría rebasar la oferta”, indica el doctor
Frohberg. Para que esto no ocurra, los
científicos de la División Corp Science buscan
posibilidades para incrementar el rendimiento
del cereal. El doctor Frohberg, Scientific
Expert de Crop Efficiency Trait Research en
Gante, explica el planteamiento: “Queremos
optimizar a largo plazo la proporción entre
Doctor Claus Frohberg SEMBLANZA
Periódicamente en el invernadero: si bien trabaja principalmente en la oficina, el doctor Claus Frohberg no deja pasar la oportunidad de verificar él mismo el
crecimiento de las jóvenes plantas de trigo. Su equipo investiga cuál es la mejor manera de incrementar el rendimiento de las cosechas del cereal.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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25 años de investigación: hoy en día, el doctor Frohberg trabaja sobre todo en
la oficina frente a la computadora y en el invernadero (fotos superiores). Sus
inicios se encuentran en el campo. Para el Instituto “Max Planck” en Golm, él
(sentado en el automóvil, foto inferior izquierda) y sus colegas de ese entonces
(Christophe D’Hulst, Volker Büttcher, Corinna von Almsick, atrás de izquierda a
derecha) investigaron en 1996 papas transgénicas. Como doctorando, Frohberg
trabajó en 1992 (foto derecha) con Ivar Virgin (izq.) en el Instituto de Investigación Biológica Genética en Berlín.
El que el doctor Frohberg conozca el
trigo, es algo que se le cree de inmediato.
Habla de las plantas como si hablara de
buenos amigos: “Todas son individuos,
ninguna se ve como la otra”, explica el
hombre de 51 años mirando las largas filas
de macetas en el invernadero. “Por eso me
son tan simpáticas las plantas.”
El doctor Frohberg trabaja desde hace
mucho tiempo en el campo del metabolismo
del carbono. En 1996 fue co-fundador de la
empresa de Potsdam PlantTec Biotechnology
44
Bayer research 30 Noviembre 2016
GmbH R&D. En ese entonces, él y sus colegas
investigaban la “Mejora de las características
de calidad de las plantas útiles mediante
modificaciones genéticas de la biosíntesis
del almidón”. Desde 2002, PlantTec pertenece
a Bayer, lo cual libró al doctor Frohberg de
tareas comerciales que le robaban el tiempo.
“El trabajo en una empresa tan grande
me ayuda a concentrarme en lo esencial
de la investigación”, dice. Además de la
optimización de las plantas, en Bayer se
ocupa sobre todo de patentar los resultados
de la investigación. Ha solicitado cerca de
70 patentes, en parte junto con colegas.
Describen innovaciones que van desde genes
individuales recién descubiertos hasta el
establecimiento de nuevas vías metabólicas
en las plantas. Al doctor Frohberg le
entusiasman los detalles de la vida interior
de las plantas: “Mientras más se sabe de ellas,
mejor se puede trabajar con las mismas.”
Para poder investigar de manera efectiva,
los científicos deben establecer primero
la relación entre un determinado gen y
Doctor Claus Frohberg SEMBLANZA
una característica de las plantas - como
el tamaño de los granos o espigas largas-.
“La llamada fenotipización es una parte
importante de nuestro trabajo”, dice el doctor
Frohberg. De ese modo, los investigadores de
Bayer también pueden conocer lo que pasa
en el interior de las plantas al reaccionar a
los estímulos del medio ambiente como
la sequía, la fuerte radiación solar, el frío o
el contenido de sal del suelo. “Una planta
surge por la interacción de su genoma y
del entorno en el que crece.” Esto hace
tan difícil la investigación de las plantas.
“Pero también increíblemente interesante”,
asegura Frohberg.
Disfruta el tema de sus bonsai
Con pantalón de pana, tenis, arrugas de
expresión en la cara y boca berlinesa, el doctor
Frohberg no concuerda con el típico cliché
de investigador. Pero quien converse con él,
pronto se dará cuenta de su experiencia y su
pasión por las plantas, la cual no se detiene
ante su vida privada: en casa alberga alrededor
de 40 bonsai. “Me encantan los árboles”,
admite. “Y un formidable árbol en miniatura
me trae la sublimidad de un organismo así
directamente a la casa.” Cuando habla de
sus bonsai, se le nota el entusiasmo. “Una
planta está fija en un lugar, no puede irse y
debe arreglárselas por lo tanto con todas las
buenas condiciones ambientales, pero también
las menos favorables. Es algo que puede hacer
mucho mejor que nosotros.”
Este fenómeno aplica por igual para
los árboles bonsai y para el objeto de
investigación del doctor Frohberg, el trigo.
“Nadie puede predecir con exactitud cómo
reacciona el trigo a la manipulación desde
afuera. Es demasiado flexible para ello.” Por
lo tanto, quien quiera modificar algo con un
fin específico en el crecimiento de la planta y
optimizarlo, requiere de mucha persistencia.
Para empezar, los investigadores tienen
que identificar para ello aquellos genes que
influyen en el rendimiento y la capacidad de
resistencia de las plantas. Ellos decodifican
cómo controlan las plantas sus procesos para
la formación de la fruta y qué influye en ellas,
pues son justamente estos procesos los que
quieren optimizar los investigadores de Bayer.
“Sin embargo, una determinada sección de
un gen por lo general solo es responsable de
una pequeña parte de la varianza”, explica el
doctor Frohberg. La mejora del rendimiento
solo se logra mediante la interacción
correcta de varias secuencias de genes. En
la búsqueda de esta receta compleja, los
investigadores tienen una gran ventaja
respecto a los criadores clásicos: éstos ven
el resultado final en el rendimiento de la
cosecha, pero no cómo sucedió. En cambio,
los investigadores pueden mirar al interior de
la planta - al menos en un cierto grado.
Actualmente, los científicos de Bayer en
Gante están probando mediante alrededor
de seis docenas de tecnologías, cómo se
podría incrementar el rendimiento del trigo.
Una parte de estas plantas crece justamente
en el invernadero - cada una en su propia
maceta, con una etiqueta con todo y número
y código de barras. Continuamente hacen
que el doctor Frohberg tenga que abandonar
su mesa. “Un buen investigador también
debe trabajar prácticamente”, opina. Dice
que se puede teorizar sobre muchas cosas.
“Pero al final, los resultados sólidos de
ensayos sobre la mejora de las características
y el aumento del rendimiento solo se
obtienen justamente en el invernadero
y en el ensayo de campo.” Dice que un
investigador nunca debe perder de vista
una cosa: la optimización del rendimiento
siempre depende también de la ubicación.
padres. De lo contrario, las plantas se
polinizan ellas mismas.
“Me parecería fenomenal que un
producto en el que he colaborado
activamente, llegue efectivamente al
mercado”, dice el doctor Frohberg. Pero
hasta entonces hay todavía una gran
cantidad de trabajo frente a él y a sus
colegas. Para el investigador es importante
que todos en su equipo sepan para qué
o hacia dónde trabajan. Es apenas esta
curiosidad científica la que hace de
una profesión, una vocación. “Siempre
tenemos un objetivo en la mira”, dice. Le
da gusto la investigación que le espera no importa si es en la computadora, en el
invernadero o afuera en el campo.
Las cooperaciones
internacionales son
importantes para Frohberg
Bayer colabora en este campo con la
Commonwealth Scientific and Industrial
Research Organisation (CSIRO) de Australia.
Ahí, los científicos también realizan ensayos
de campo con poblaciones de fichaje de
trigo particularmente adecuadas, las cuales
analizan con los métodos de fenotipización
más modernos. Además, los investigadores
del rendimiento en Gante se comprometen
en proyectos subsidiados públicamente,
como la International Wheat Yield
Partnership (IWYP), en la que Frohberg es
miembro del Scientific Advisory Board. El
objetivo común de los investigadores es
encontrar procedimientos con los que se
pueda hacer más productivo el trigo. Una
de las estrategias de Frohberg es la crianza
de especies híbridas con un rendimiento
particularmente elevado. Surgen como
generación siguiente de dos líneas de linaje
puro, aunque solo si se inhibió previamente
la formación de polen de la línea de los
La naturaleza le ayuda a desconectarse: el doctor Claus
Frohberg cuida en casa alrededor de 40 bonsai. Además,
junto con su hijo cultiva verdura y va de pesca.
“Soy verde de corazón”, se describe
Frohberg a sí mismo. Dice que la naturaleza
le ayuda a desconectarse. Cada fin de
semana cambia la naturaleza alrededor
de Gante (“que, por cierto, tiene muy
pocos árboles”), por aquélla alrededor de
Berlín, donde vive su familia. Ahí practica
nuevamente la jardinería cuando tiene
tiempo: en un arriate alto cultiva pimentón
y otras plantas útiles junto con su hijo. “Pero
nada de trigo”, asegura y sonríe.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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EXPEDIENTE CLÍNICO DIGITAL, WEARABLES Y COMPAÑÍA
Big Data en la medicina
Almacenar los datos de los pacientes de manera central y encontrar así nuevas relaciones: en Estonia e Inglaterra
esto ya es una realidad y también otros países impulsan la medicina digital. Los análisis Big Data, calculados por
supercomputadoras, permiten hoy en día analizar conjuntamente toda la información relevante - para obtener nuevos
conocimientos médicos, mejores opciones terapéuticas y para el bienestar del paciente.
Datos cotidianos
Ya desde hoy, generamos diariamente un flujo de datos. Esto sucede cotidianamente
con el teléfono inteligente o también con los wearables. Algo similar aplica para la
medicina moderna: desde la imagen de rayos X hasta los valores sanguíneos y las
prescripciones, mucha información se encuentra en forma digitalizada.
Población mundial
Datos clínicos
Primero, los investigadores eligen
un grupo de pacientes definido para
el respectivo planteamiento. Se les
informa a los pacientes y deben
autorizar el uso de sus datos para
fines de investigación.
Grupo de estudio
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Se toman muestras de los
pacientes y los investigadores
analizan, por ejemplo, el
efecto de un candidato a
ingrediente activo.
Muestras de pacientes
Big Data EXPEDIENTE
Si fuera posible reunir todos los datos relevantes en
una base de datos central, podríamos aprovechar
todo el potencial de nuestras tecnologías
modernas. Así podría obtener la medicina muchos
conocimientos nuevos. También los estudios
médicos clásicos podrían diseñarse desde el
principio de forma óptima con base en estos datos.
Para no convertirnos en
“pacientes transparentes”, es
decisivo un almacenamiento
seguro de los datos
sensibles, por ejemplo,
mediante la anonimización.
Al considerar toda la información
disponible sobre el efecto de
los distintos medicamentos
bajo condiciones reales (Real
Life Evidence), el médico le
puede prescribir a cada paciente
calculadamente la terapia óptima
para él.
Almacenamiento
de datos
Análisis de datos
Nuevo conocimiento
Evaluación de datos
Con la ayuda de
computadoras, los
científicos analizan los
datos que se generan
Al final se obtienen nuevos
conocimientos sobre una
enfermedad, su evolución y las
posibilidades de terapia. Así, un
medicamento podría desarrollarse
de manera más rápida y precisa.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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CON PIPETA Y LAPTOP
En camino hacia la medicina de precisión
Fragmentos de ADN separados en el experimento: los modernos métodos bioquímicos les permiten a los médicos decodificar los genes
de sus pacientes. Este conocimiento ayuda a tratar a los pacientes de forma precisa y con grandes perspectivas de éxito.
La lucha contra el cáncer impulsa a los investigadores de punta en
todo el mundo. Pero cada cáncer es distinto-y tan individual como
cada paciente. Por ello, es importante analizar las diferencias genéticas entre tumores y su influencia en la evolución de esta enfermedad
tan extendida. Para ello, los investigadores de Bayer utilizan cada vez
más supercomputadoras y métodos de la bioinformática. En este
sentido, trabajan con grandes cantidades de datos: Big Data en la
investigación médica. „Hay muchos avances en la terapia del cáncer.
Pero no creo en una terapia universal-se trata más bien de proporcionar a cada paciente la terapia adecuada para él“, dice el doctor
David Henderson, coordinador del proyecto ”OncoTrack“ de la “Inno-
“La información genética de
determinadas enfermedades,
pronto se considerará para
el diagnóstico y terapia en
pacientes.”
Doctor John Butler-Ransohoff
responsable del proyecto “Harmony” en External Innovative
& Alliances, Bayer
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Bayer research 30 Noviembre 2016
vative Medicines Initiative“-abreviado IMI-para la División Pharmaceuticals de Bayer. IMI es una colaboración público-privada entre la
Unión Europea y la Asociación Europea de la Industria Farmacéutica
(EFPIA), que apoya la investigación biomédica con un total de cinco
mil millones de euros.
En el proyecto, los científicos de Bayer buscan investigar junto
con más de 20 socios de cooperación, entre ellos siete otras empresas farmacéuticas y científicos académicos, todos los detalles de los
tumores de pacientes con cáncer colorrectal. Están buscando los
orígenes de las diferencias entre los distintos pacientes. El primer
paso: “Además del diagnóstico de rutina, recopilamos todos los datos
clínicos de los pacientes”, indica el doctor Henderson. De este modo,
los investigadores generan por cada participante en el estudio alrededor de un terabyte de datos biomédicos.
Por ejemplo, los investigadores leen la secuencia de ADN del tumor primario-es decir, de las células cancerosas que fueron el origen
de la enfermedad. Posteriormente, comparan este código genético
con los tumores hijos, llamados metástasis, que se desarrollaron más
tarde. “Cuando surge el cáncer, una célula acumula varias mutaciones. Así puede engañar a los mecanismos de control que normalmente impiden que las células crezcan descontroladamente”, explica
el doctor Henderson. El tumor acumula cada vez más de estas modificaciones genéticas nocivas. Mediante su análisis, los investigadores pueden comprender el desarrollo de la enfermedad. “Pues las
distintas mutaciones influyen en la evolución de la enfermedad y
en si un medicamento aún actúa en un paciente”, dice Henderson.
Big Data EXPEDIENTE
estas enfermedades en niños a menudo tienen otras causas y
entonces también se deben tratar de manera distinta”, agrega el
doctor Butler-Ransohoff. Por ello, los científicos y especialistas
en computación analizan la información genética relevante de
los pacientes y hacen un seguimiento de la evolución de la enfermedad durante varios años. “Buscamos qué tienen en común
los pacientes en los que la enfermedad muestra una evolución
similar”, explica el doctor Butler-Ransohoff. Para hacerlo, los
investigadores pueden poner bajo la lupa toda la información
genética-en busca de biomarcadores genéticos. “Mediante estos biomarcadores, podemos dividir a los pacientes en distintos
grupos genéticos, los cuales posiblemente tengan todos una
determinada evolución de la enfermedad.” Así, los oncólogos
esperan poder elegir para cada paciente, la opción terapéutica
que prometa el mayor éxito con pocos efectos adversos.
Fotos: Sabine Bungert/Bayer AG (3), Gaby Gerster/Bayer AG (1), Peter Ginter/Bayer AG (1), Peter Himsel/Bayer AG (1), All Mauritius Images/SPL/Tek Image (1), Die Hoffotografen GmbH (1), Thomas Trutschel/Photothek.net (1), Privat (1)
El investigador de Bayer doctor David Henderson busca cuáles variantes
genéticas hacen el cáncer colorrectal particularmente peligroso.
Los biomarcadores pueden ser un indicador para
la evolución de una enfermedad cancerosa
Junto con su equipo interdisciplinario integrado por oncólogos,
genéticos y bioinformáticos, quiere descubrir qué características-por ejemplo, mutaciones-son típicas para una determinada
evolución típica de una enfermedad y la generan. Estas particularidades genéticas, llamadas biomarcadores, podrían ser un
indicador sobre qué desarrollo es el más probable para el respectivo paciente. “Al final, dividiremos a los enfermos en subgrupos
y trataremos a cada uno de manera óptima”, indicó el doctor
Henderson. El proyecto-financiado con 16 millones de euros
por la Unión Europea y por la misma cantidad por las empresas
farmacéuticas participantes, inició en 2011 y sigue en marcha
todavía hasta finales de 2016. “Nos encontramos sobre la recta
final y logramos establecer en los últimos años algunos modelos
animales para las pruebas de ingredientes activos”, resume Henderson. Aun así, esta parada es para los investigadores de cáncer
solo una estación de paso: “En este proyecto probamos cómo
debemos manejar los grandes sets de datos de pacientes heterogéneos”, explica el doctor Henderson. Así, los investigadores
pudieron verificar su procedimiento. “Hasta el momento hemos
trabajado solo con 300 pacientes, pero ahora queremos ampliar
nuestro planteamiento a más participantes.”
Los expertos en el proyecto IMI “Harmony”, el cual
inicia en enero de 2017, trabajan con un grupo de estudio potencialmente cien veces más grande. “A través de una unión
paneuropea de instituciones de investigación, podemos acceder
a hasta 50 mil expedientes de pacientes anonimizados”, dice el
doctor John Butler-Ransohoff, quien se encarga de “Harmony”
en External Innovation and Alliances en Bayer. La información del
paciente proviene directamente de la práctica médica-de niños
y adultos que padecen de una serie de determinadas formas de
leucemia. “En la evaluación de los datos también consideramos
conscientemente las diferencias entre niños y adultos, ya que
Hasta
50,000
expedientes de pacientes anonimizados
analizan los expertos en el proyecto IMI
“Harmony” en la busca de biomarcadores.
Fuente: Bayer
La secuenciación de un genoma humano cuesta
actualmente menos de 1,000 dólares
Ambos proyectos representan la medicina del futuro: conocer
mejor a cada paciente y utilizar, por ejemplo, también su información genética en la busca de la terapia óptima. “Las primeras
secuenciaciones de un genoma humano todavía costaban millones de dólares, hoy cuestan menos de 1,000 y este desarrollo
continúa. Un análisis genético pronto será parte del diagnóstico
y la terapia de cada paciente en determinadas enfermedades”,
explica el doctor Butler-Ransohoff. Esto no solo se observa en
la investigación del cáncer: también en la busca de nuevas terapias de pacientes cardiovasculares, los investigadores de Bayer
apuestan por la ayuda de genéticos e informáticos. El doctor
Henderson agregó: “Las posibilidades de recopilar datos médicos y también los recursos de IT para su evaluación, aumentan
constantemente.” De la investigación fundamental vienen nuevos planteamientos que, finalmente, encuentran el camino a la
práctica: “Así entendemos las enfermedades cada vez mejor y
podemos tratar a los pacientes cada vez con mayor frecuencia
de forma más precisa”, dice Henderson.
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RECOPILADORES DE DATOS DIGITALES EN LA MEDICINA
Sensores - cerca del paciente
En la evaluación: los doctores Wilfried Dinh y Frank Kramer discuten sobre los datos registrados con un así llamado parche sensor.
Este parche de alta tecnología permite, por ejemplo, la medición continua de la función cardíaca en el transcurso de una semana.
Hoy día, incluso antes de levantarse, la mayoría de las personas
activan su yo digital: la primera mirada por la mañana recae en
la pantalla del teléfono inteligente. Existen alrededor de 3,200
millones de usuarios en el mundo, indica el Ericsson Mobility
Report 2016. “La comunicación a través de teléfonos inteligentes ofrece posibilidades inmensas, también para la seguridad de
medicamentos”, dice el doctor Matthias Gottwald, responsable de
Research and Development Policy and Networking en la división
Pharmaceuticals de Bayer.
wearables con cada vez más populares. La gama de acompañantes técnicos de la vida diaria va desde la pulsera que registra la
frecuencia cardíaca y la actividad física, hasta el reloj inteligente.
“Estas tecnologías también son muy interesantes para el monitoreo
de pacientes”, dice el doctor Frank Kramer, estratega de biomarcadores en el grupo “Experimental Medicine Cardiovascular” de Bayer.
Los pacientes notifican los efectos adversos de
un medicamento a través de una App
Los investigadores utilizan wearables, por ejemplo, en un estudio
de pacientes con insuficiencia cardíaca. En estos pacientes se utiliza un parche de alta tecnología - llamado patch - que permite
supervisar continuamente importantes parámetros médicos. “Los
pacientes llevan durante una semana parches equipados con varios sensores. Es muy discreto y obtenemos información continua
sobre la frecuencia cardíaca, la respiración, la actividad física y
muchas cosas más”, explica el doctor Kramer. Los datos se evalúan las 24 horas del día y las peculiaridades en una revisión se
detectan de inmediato. Una gran ventaja de este procedimiento
- conocido como telemonitoreo - es que el paciente no tiene que
acudir a ningún médico para el registro de sus valores. Además,
con este parche se pueden recopilar continuamente datos en el
entorno doméstico de los pacientes (llamados “real life data”) y
Junto con un equipo internacional, trabaja en una App con la cual
los pacientes pueden notificar los efectos adversos de un medicamento. La Unión Europea apoya la cooperación entre varias empresas farmacéuticas e instituciones académicas en el marco de la
Iniciativa de Medicina Innovadora (IMI). Además, los investigadores
quieren obtener reportes sobre efectos adversos de las redes sociales. “Pues también ahí se habla de temas de salud. Actualmente
estamos analizando si podemos utilizar esta información para mejorar la seguridad de medicamentos”, explica Gottwald.
Pero la conexión en red del hombre moderno no termina en
el teléfono inteligente en la bolsa del pantalón: los así llamados
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Bayer research 30 Noviembre 2016
El parche protocoliza, entre otras cosas,
la actividad física
Big Data EXPEDIENTE
Aprovechar los datos de los
pacientes a nivel europeo
Acompañante permanente: el parche de alta tecnología (der.)
es suministrado por la empresa estadounidense de tecnología
médica Medtronic, con la cual Bayer coopera.
no solo, como hasta el momento, en el consultorio del médico o
en el centro de estudios como instantánea.
Así, los científicos de Bayer pueden recopilar en los estudios
clínicos información más temprana y amplia sobre la seguridad y
la eficacia de una nueva forma terapéutica. Para ello, los expertos
de Bayer cooperan con la empresa Medtronic, un desarrollador y
fabricante líder de tecnología de sensores médicos. Se ocupa sobre
todo de la pregunta de cómo se pueden interpretar los datos y
utilizarse de manera óptima. “Pues generamos un flujo de valores
medidos. Muchos de los parámetros ya los podemos utilizar desde
ahora de forma excelente para la evaluación del estado de la enfermedad de un paciente y la evaluación de la eficacia de un nuevo
ingrediente activo. Sin embargo, el potencial de otros datos que
apenas tenemos disponibles hoy gracias a la nueva tecnología de
sensores, está lejos de estar agotado”, dice el doctor Kramer. Los
investigadores quieren comprender todavía mejor cómo pueden
optimizar a cada uno de los pacientes con la ayuda de la terapia.
“Estamos investigando
si podemos utilizar la
información sobre los
efectos secundarios de los
medicamentos a partir de
las redes sociales.”
Doctor Matthias Gottwald,
responsable de Research and Development Policy
and Networking en Bayer
Los análisis Big Data ofrecen un
inmenso potencial para la obtención
de nuevo conocimiento médico.
Pero primero se deben superar altos
obstáculos del derecho de protección de datos. Para hacerlo más
difícil, a esto se agrega la legislación
diferente en los diversos países
europeos. Bayer coordina un grupo
Jill Nina Theuring, Legal
Counsel en la Division
de trabajo en el que representantes
Pharmaceuticals de Bayer
de doce empresas farmacéuticas
y de diez socios públicos quieren
estandarizar a nivel europeo el
derecho de protección de datos de las autorizaciones de los
pacientes para estudios clínicos. «El objetivo es», explica Jill
Nina Theuring, Legal Counsel en la División Pharmaceutical de
Bayer y directora del grupo de trabajo, «lograr una comprensión
uniforme de los requisitos del derecho de protección de datos en
el uso de datos y muestras de los pacientes.» El equipo iniciará el
trabajo a partir de enero de 2017: revisan las reglamentaciones
legales existentes, los temas conflictivos y los esquemas de solución ya existentes. El grupo de trabajo es parte del proyecto
«DO IT» que tiene como objetivo mejorar las condiciones
marco para los análisis Big Data en la medicina. Cuenta con el
subsidio de la «Iniciativa de Medicina Innovadora», abreviada
IMI - una cooperación público-privada entre la UE y la Asociación de Empresas Farmacéuticas Europeas (EFPIA).
Un valor medida que ya se entiende muy bien es la actividad
física de un paciente. “Si observamos una alta actividad física bajo la terapia con la toma de un medicamento, podemos concluir
que el paciente se siente mejor y que la terapia actúa. Lo que no
está claro es qué tan grande debe ser el aumento para mejorar a
largo plazo el pronóstico y el bienestar del paciente”, indica Frank
Kramer. Los investigadores de Bayer en colaboración con expertos
del área de diagnóstico y de la industria de la IT buscan cerrar
esta laguna en el conocimiento, entre otras. Mediante así llamados estudios de registro en los que analizan la relevancia clínica
de los valores medidos, es decir, de los biomarcadres digitales.
Hoy, los wearables que documentan las funciones corporales,
aún son un producto de estilo de vida. Pero el doctor Kramer estima que estos aparatos se convertirán en una solución sanitaria
integral: “Sobre todo en el área de enfermedades cardiovasculares, espero en el futuro un sistema de varios componentes.
Con una terapia medicamentosa, cuyo éxito se siga mediante
sensores y se optimice individualmente.”
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BIOINFORMÁTICA PARA MEJORES TERAPIAS
Nubes de datos en la medicina
Centro de cómputo para cantidades de datos gigantes: las supercomputadoras les ayudan a los científicos en el análisis de datos
médicos. Con su ayuda, se pueden desvelar relaciones desconocidas hasta ese momento.
En el flujo de datos que generan la investigación y la medicina moderna, se esconden cosas valiosas: relaciones hasta ahora desconocidas entre distintas mutaciones u otros marcadores y el éxito terapéutico de un medicamento. Por ejemplo, una determinada combinación
de estas variantes genéticas - llamadas alelos - podría incrementar
la posibilidad de responder bien a un medicamento contra el cáncer.
“Si se conociera una predisposición así, los médicos podrían elegir
exactamente la terapia correcta para el paciente en cuestión”, dice el
doctor Joerg Lippert, responsable de Clinical Pharmacometrics de la
División Pharmaceuticals de Bayer. Pero este conocimiento primero
hay que destilarlo de los datos. “Debemos aprovechar toda la información para que en la medicina moderna podamos tomar decisiones
en lo posible óptimas”, explica el doctor Lippert.
Primero, los científicos tienen que volver
aprovechables los datos médicos no estructurados
El día de hoy existe ya una cantidad casi inabarcable de datos médicos - tanto del diagnóstico de rutina como también de estudios
médicos. “Big Data hace un rato que es una realidad en la medicina: las tres V - volumen, velocidad y variedad - determinaran
ostensiblemente la cotidianeidad de los médicos”, dice el doctor
Lippert. En lo anterior, “volumen” significa la cantidad de datos y
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Bayer research 30 Noviembre 2016
“velocidad”, la velocidad con la que se generan los datos. Un reto
particular de los datos médicos es su complejidad - la “variedad”.
El expediente de un paciente contiene, por ejemplo, imágenes de
diagnóstico junto con valores y tablas - es decir, resultados de los
métodos de estudio más diversos. “Por lo general, en la actualidad
los datos médicos todavía no están estructurados y en parte son
defectuosos. Por ello, tenemos que transformarlos manualmente
o con la ayuda de algoritmos especiales en la computadora, a una
forma en la que una computadora pueda seguir procesándolos”,
indica Lippert. A partir de ahí, los investigadores apuestan por sus
computadoras de alto rendimiento. “Dejamos que los datos hablen
por sí mismos y, por lo tanto, empezamos con el menor número
de suposiciones posible. Así casi no delimitamos el espacio de expectativa de nuestros análisis - los resultados se puede decir que
son abiertos. De este modo llegamos a nuevas hipótesis”, agrega.
Debido a las grandes cantidades de datos, este esquema requiere
de un alto rendimiento de cómputo. “Si tomamos un juego de
datos con 50 mil pacientes, de los cuales conocemos cinco mil parámetros de salud en cada caso, existe entonces un número astronómicamente elevado de combinaciones que podríamos analizar”,
explica el investigador de Bayer. Por tal motivo, los investigadores
apuestan por la así llamada heurística: un método especial que
ayuda a estructurar los datos, sin que tener que hacer para ello
Big Data EXPEDIENTE
Números, fórmulas y patrones: el doctor Joerg Lippert y su
equipo buscan nuevas relaciones en grandes juegos de datos
médicos. Dichas relaciones ayudarían a los médicos a tomar
buenas decisiones.
demasiadas suposiciones. Un acuerdo para que las operaciones
de cómputo finalicen en un tiempo aceptable.
“Tenemos enormes juegos de datos en los que buscamos relaciones estadísticas: esto presupone un aprendizaje mecánico, un esquema que ya hace años que perseguimos. La novedad esencial: hoy,
los juegos de datos son más grandes, las computadoras más rápidas
y esto lleva a una nueva calidad”, subraya el doctor Joerg Lippert.
Así, los especialistas en datos puede estimar desde ahora, con la
ayuda de su computadora, la dosis óptima de medicamentos. Una
innovación que es muy valiosa, sobre todo en la planeación de estudios clínicos. “Con los datos correctos nos ahorramos varios años de
tiempo de desarrollo. Esto ayuda a los pacientes, ya que podemos proporcionarles más rápidamente una nueva opción terapéutica”, resume
el doctor Lippert. Los nuevos esquemas en los que trabaja junto con
su equipo permiten, por ejemplo, saltarse una sección de estudio en la
fase II del desarrollo clínico de un medicamento contra la insuficiencia
cardíaca. De este modo, pueden ahorrar más de un año de tiempo de
desarrollo. Los expertos en datos apenas están en el comienzo y Joerg
Lippert está convencido: “Podemos participar en la conformación del
futuro de la medicina y encargarnos de mejores terapias.”
“Big Data: grandes
retos jurídicos”
“research” conversó con Sigrid Achenbach, abogada de la División
Pharmaceuticals de Bayer, sobre los retos jurídicos y político-sociales
de los análisis Big Data en la medicina.
¿Que cuestiones jurídicas deben aclararse?
En especial para las empresas que desarrollan nuevos medicamentos, los análisis con información de pacientes relacionada con las
enfermedades son extremadamente interesantes. Sin embargo,
dichos análisis colisionan potencialmente con tres principios de la
Ley de Protección de Datos: en primer lugar, el procesamiento de
los datos debe en principio estar autorizado -el principio de la legitimidad- e incluir la menor cantidad posible de datos personales
-principio de la minimización de datos. Además, la información
personal únicamente se puede utilizar en el estudio acordado
-principio de la vinculación finalista. En la práctica resulta muy
difícil cumplir con todos los requisitos en estudios Big Data.
Un reto. ¿Existe para ello alguna solución?
Aún no existe ninguna solución universal, por lo general se necesitan complicadas situaciones específicas de cada caso. Incluso
el nuevo Reglamento General de Protección de Datos de la Unión
Europea, el cual entrará en vigor en mayo de 2018, probablemente no pueda eliminar estas dificultades. Una posible solución sería una autorización más amplia de los pacientes, la cual permita
los análisis Big Data. Sin embargo, para ello existen límites lega-
Sigrid
Achenbach
les. Otra posibilidad sería un fiduciario de la protección de datos
independiente, el cual pueda verificar y aprobar los proyectos
de investigación que vayan más allá del acuerdo original - hasta
ahora una visión. Este reto solo puede ser superado por todos los
grupos de interés de manera conjunta: hablamos de los ministerios y las empresas farmacéuticas responsables, pero también de
las instituciones académicas y las organizaciones de pacientes: se
requiere de un amplio discurso social.
¿Cómo se desarrollará la medicina en los siguientes
20 años en este sentido?
La investigación utilizará cada vez más datos de distintas fuentes y realizará análisis complejos. De esta manera se obtendrán
nuevos conocimientos, con lo cual se ayudará a los pacientes
y a la sociedad como totalidad. Aun así, existirán mecanismos
de seguridad que impidan el uso incorrecto de datos sensibles:
para que no se puedan identificar los distintos pacientes o que la
información médica no caiga en manos de terceros. Para mí personalmente es importante que los datos se utilicen únicamente
sobre una base voluntaria - cada quien debe poder decidir libremente lo que ocurra con sus datos personales.
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FUNDACIONES DE BAYER Lo más destacado de la actualidad
PREMIO “OTTO” BAYER PARA EL PROFESOR DIRK TRAUNER
Interruptor para moléculas
Es un pionero de la fotofarmacología: el profesor Dirk Trauner encontró una nueva manera de dotar a las moléculas
de un interruptor que con la luz activa controladamente procesos biológicos en una célula. Esto podría ayudar, por
ejemplo, a dar terapia a enfermedades cancerosas. Los trabajos de investigación del bioquímico hicieron progresar
considerablemente al área de la optogenética. Por tal motivo se le otorgó recientemente el Premio Otto Bayer 2016.
Todavía sigue siendo un poco ciencia ficción, pero pronto podría ser
posible: encender y apagar los procesos bioquímicos en el cuerpo como un interruptor o activar los medicamentos controladamente apenas en su lugar de acción efectivo. Así, los médicos podrían desarrollar
quimioterapias contra el cáncer que exclusivamente ataquen a los tumores - casi sin efectos adversos. Un equipo alrededor del bioquímico
profesor Dirk Trauner de la Universidad “Ludwig Maximilian” de Múnich se ha acercado un poco más a este ideal: el científico logró desarrollar un interruptor molecular que se puede controlar mediante luz.
Estos fotointerruptores modifican su estructura química dependiendo de la longitud de onda de la luz a la que se expongan, en la
oscuridad, las moléculas híbridas fotosensibles están inactivas. Solo
con la irradiación con luz UV de onda corta, el interruptor conmuta
y activa las moléculas. Si, en cambio, se irradian con luz de onda
larga, regresan al estado inactivo. De este modo, el profesor Trauner
les enseñó a ver a las moléculas. “También en nuestra retina, una
molécula conmuta con la irradiación de luz y así nos permite apenas
ver las cosas”, explica el científico.
Cultivos celulares tratados con fotostatinas: sin irradiación (izq.), los microtúbulos (verde) y núcleos celulares (azul) se ven intactos y claros.
La iluminación con luz azul (der.) destruye los microtúbulos. Con ello mueren las células y los núcleos celulares empiezan a descomponerse.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
FUNDACIONES DE BAYER Lo más destacado de la actualidad
Por su trabajo de investigación, el químico de 49 años obtuvo recientemente el Premio “Otto” Bayer 2016 de la Bayer Science & Education
Foundation. El reconocimiento dotado de 75 mil euros se entrega periódicamente desde 1984 a científicos que hayan hecho contribuciones
que abran nuevos horizontes en el campo de la bioquímica y la química.
Fotos: David Ausserhofer/Bayer AG (2), Peter Himsel/Bayer AG (1), All Mauritius Images (2), Taras Bezpalyi (1), Jérémie Christaller (1), Getty Images (1), Dirk Trauner/LMU (1), Privat (2)
Las fotostatinas podrían revolucionar
en el futuro la terapia moderna del cáncer
Desde 2008, el profesor Trauner es profesor de biología química y genética en la Universidad “Ludwig Maximilian” de Múnich. Un ejemplo de aplicación concreto de sus fotointerruptores es la terapia del
cáncer. Dirk Trauner y su equipo desarrollaron para ello así llamadas
fotostatinas. Las moléculas se basan en colchicina, el veneno de una
especie de planta, el narciso de otoño, pero están equipadas con un
fotointerruptor. La sustancia impide desde antes de la partición celular
la conformación de microtúbulos. En interacción con otras proteínas,
éstos organizan movimientos y mecanismos de transporte dentro de
la célula. Si los microtúbulos están afectados, la célula ya no se puede
partir. “La colchicina sería entonces un buen agente quimioterapéutico”,
indica el Dr. Trauner. Sin embargo, su efecto también actúa en células
sanas. “Los efectos adversos eran demasiado fuertes, por ello, el uso
terapéutico de la colchicina queda descartado”, explica el bioquímico.
El objetivo del profesor Trauner era “transformar el veneno celular de
tal modo, que solo fuera tóxico en donde se activara.” Lo logró con las
fotostatinas. Solo están activas si se irradiaron con luz azul y, por lo tanto,
se pueden controlar con mucha precisión. Por lo tanto, una molécula
transformada de este modo podría evitar precisamente la partición de
las células tumorales, mientras que las células corporales saludables no
padecerían bajo la terapia. “Los médicos tendrían que iluminar solo el
tumor y mantener en oscuridad el resto del cuerpo para generar un efecto
extremadamente específico del lugar de la toxina”, explica el investigador.
Pero aún falta tiempo para llegar a ese momento: “Hasta ahora solo se
ha logrado a nivel celular de animales de ensayo simples, como la filaria”,
dice Trauner. Pero el primer paso importante ya se dio agrega: “Con una
El Premio “Otto” Bayer
galardona la investigación
que abre nuevos horizontes
La Bayer Science & Education Foundation otorga desde
1984 el Premio “Otto” Bayer a científicos que hayan
hecho contribuciones de investigación que abran nuevos
horizontes en campos innovadores de la bioquímica y
química. El premio se otorga en memoria del fundador
del premio e inventor de la química de los poliuretanos,
el profesor doctor Otto Bayer. El otrora director de
investigación de Bayer, fallecido en 1982 (no emparentado
con el fundador de la empresa) promovió un contacto
intensivo con las escuelas superiores y apoyó la formación
universitaria de las nuevas generaciones de científicos.
terapia contra el cáncer como ésta se podrían tratar sobre todo tumores a
los que se pueda acceder fácilmente con LEDs, como los retinoblastomas
- los tumores oculares más frecuentes en niños - o el cáncer de piel así
como los carcinomas endoscópicos intestinales o de vejiga.” El fotointerruptor ya aprobó brillantemente el ensayo celular: en el estado activado,
iluminado, las fotostatinas inhibieron la partición celular 250 veces más
Distinción: Werner Baumann, Presidente del Consejo de Dirección de Bayer
(izquierda) y el profesor Ernst-Ludwig Winnacker, presidente del patronato de la
fundación (derecha) le entregan el Premio “Otto” Bayer al profesor Dirk Trauner.
intensamente que en las células mantenidas en oscuridad. “Esta drástica
activación inducida por luz rebasa todo lo que se ha observado hasta la
fecha en la fotofarmacología”, dice el profesor Trauner. Se logró porque
él y su equipo instalaron el interruptor óptico con un nuevo método que
permite un aumento de la actividad particularmente grande.
Con la ayuda de los fotointerruptores
se pueden controlar los microtúbulos
en cuanto a tiempo y espacio
Sin embargo, las posibilidades de los fotointerruptores van más allá: los
investigadores lograron incluir las fotostatinas en todos los procesos de la
biología celular, en los que los microtúbulos tienen un papel: además de la
partición celular también se trata, por ejemplo, del transporte de sustancias dentro de la célula y el desarrollo embrionario. Mediante las fotostatinas, los científicos pudieron controlar los microtúbulos por primera vez
en cuanto a espacio y tiempo y encenderlos y apagarlos reiteradamente
-y todo en fracciones de segundos. “Por ejemplo, pudimos detener el
desarrollo de una célula en un momento determinado y volver a apagar
después esta inhibición para observar el resto del desarrollo de la célula.
Esto podría ayudar a aclarar el papel de determinadas células precursoras
durante el desarrollo”, explica el doctor Trauner.
Sin embargo, los microtúbulos fueron solo el inicio. Las posibilidades de los fotointerruptores están lejos de agotarse: en el futuro,
ingredientes activos que se puedan encender y apagar a discreción con
una precisión de milímetros, podrían reducir drásticamente los efectos
adversos de muchos medicamentos.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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FUNDACIONES DE BAYER Lo más destacado de la actualidad
LA BAYER CARES FOUNDATION APOYA LA ASISTENCIA MÉDICA DE LOS REFUGIADOS
Ayuda móvil para enfermos y lesionados
En todo el mundo más de 63 millones de personas emigraron de sus países a finales de 2015. Estas situaciones de emergencia
requieren de ayudantes comprometidos. Simon Link es uno de ellos. Trabaja como voluntario en la Cruz Roja Alemana en
Berlín-Steglitz. Con su equipo, se encarga de la asistencia médica en un albergue de emergencia en Berlín. Además, con el
apoyo de la fundación de Bayer, desarrolla un nuevo esquema de asistencia médica: un consultorio médico móvil.
La guerra, la represión y la miseria fuerzan a
millones de personas a huir de su patria. Las
rutas peligrosas, por ejemplo, desde Siria, Afganistán e Irak son fatigosas y no pasan inadvertidos en la salud de las personas. 80 mil refugiados llegaron en 2015 a Berlín - cerca de 55
mil de ellos permanecieron en la capital. Para
atender a las personas, se necesitó todo tipo
de ayuda. “En octubre, la Oficina de Salud nos
pidió apoyo: cerca de 200 personas esperaban
ayuda en la estación de trenes”, indica Simon
Link, miembro voluntario de la Cruz Roja Alemana - abreviada DRK - en Berlín en la región
de Steglitz-Zehlendorf. El ejército ya había colocado camas de campaña en un gimnasio que
fungía desde ese momento como alberge de
emergencia para los aspirantes a asilo.
Cuando los refugiados llegaron al albergue
en autobuses, Link y sus colegas se prepararon
para el caso de urgencia: “No sabíamos si entre las personas había inconscientes o personas
con traumatismos y fracturas óseas”, dice. Si
bien no había personas con lesiones graves,
muchos de ellos necesitaban urgentemente
asistencia médica. “Se habían propagado los
resfríos y algunos niños presentaban una dolorosa inflamación del oído medio”, recuerda
Link. Simon cursa el décimo semestre del estudio de medicina en Charité en Berlín. Desde
hace seis años trabaja para la DRK. Desde ese
día, atiende junto con sus colegas en el albergue de emergencia de Berlín. El equipo médico
consta de nueve médicos voluntarios así como
tres colegas que no son médicos.
Para pasar de la asistencia aguda a una
asistencia a largo plazo, el equipo de la DRK
necesita primero el equipamiento correspondiente: “Al principio aún trabajábamos con
tarjetas y máquina de escribir. Ahora administramos expedientes clínicos digitales como
en un consultorio médico”, dice Link. También
mediante sus medios de asistencia médica, los
integrantes del equipo se dieron cuenta de inmediato que no estaban preparados de manera
óptima para la nueva situación: “Utilizamos en
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Consultorio médico móvil: Simon Link (izquierda) y Christian Knitter iniciaron un nuevo concepto de
asistencia médica con el objetivo de facilitar la asistencia de emergencia.
primer lugar los materiales de la protección en
catástrofes. En lugar de tanques de oxígeno y
desfibriladores necesitábamos con mucha más
urgencia medicamentos cotidianos como gotas nasales desinflamatorias”, indica Link. Por
ello, junto con el ayudante voluntario Christian
Knitter inició un proyecto para desarrollar un
nuevo esquema de asistencia médica. La idea:
un consultorio médico móvil. El proyecto recibió en abril de 2016 un subsidio de 16 mil 500
euros de parte de la Bayer Cares Foundation.
El objetivo es facilitar en el futuro la asistencia
médica también en otros albergues.
Link y sus colegas desarrollaron primero un
equipamiento de emergencia propio: “Nuestra
nueva mochila de salvamento cuenta entre
otras cosas con infusiones, medicamentos y
botellas de oxígeno”, explica el estudiante de
medicina. En eventos públicos, los ayudantes
ya han probado la mochila de salvamento.
Además, Link y Knitter siguen trabajando en
la enfermería móvil. Quieren utilizar cajas de
aluminio de fácil manejo con tapas desmontables. “Las cajas se preparan de tal modo que
se pueden colocar sobre una mesa y trabajar
directamente desde ahí”, explica Link. Cada caja
se equipa de manera distinta, por ejemplo, medicamentos de un médico de cabecera, material
para vendaje o sábanas. Plataformas con ruedas
hacer que se puedan transportar las cajas.
Cada vez más solicitantes de asilo en
Alemania pasarán de las instalaciones de
emergencia a alojamientos permanentes. Y si
bien la situación se relaja actualmente para
el equipo de la DRK, quieren seguir su proyecto y evaluarlo. “En caso de que recibamos
nuevamente más refugiados, queremos estar
preparados”, dice Link. El consultorio médico
móvil está diseñado de tal modo, que también
se puede utilizar en otros lados.
FUNDACIONES DE BAYER Lo más destacado de la actualidad
LA BAYER CARES FOUNDATION PROMUEVE PROYECTO DE VOLUNTARIADO DE TRABAJADORES EN UCRANIA
Un lugar cálido para jugar
Los niños sanos se convierten en adultos sanos, este es el lema de Kateryna Chechel. Con el apoyo económico de la Bayer Cares
Foundation, la colaboradores de Bayer aboga por mejorar las condiciones de un jardín de niños en Ucrania. Dado que en dicho
lugar faltaban calefacciones, los niños se enferman con frecuencia y se quedan en casa sin vigilancia.
Leones, elefantes y erizos adornan las paredes del jardín de niños Kolosok
cerca de Kiev. En el centro del salón hay mesas blancas - en el rincón se
encuentra una gastada alfombra para jugar con algunas piezas de madera,
coches y animales de peluche. Un pequeño grupo de niños de un año y
medio hasta seis años de edad le da vida al modesto salón. “Los pocos
juguetes que tienen aquí los niños, son muy viejos”, dice Kateryna Chechel, experta en comunicación de Bayer en Ucrania. El jardín de niños se
encuentra cerca del Bayer Seeds Center en la región de Kiev, en donde, en
ocasiones se encuentra. Un día simplemente lo visitó, sin ninguna intención
determinada. “De hecho ni siquiera tenía planeado ir ahí. Fue simplemente
el destino”, dice Chechel posteriormente.
El estado del jardín de niños le preocupa: “Nunca antes había visto que
los niños fueran atendidos en condiciones tan precarias”, recuerda Chechel.
El mayor defecto: no hay una calefacción que funcione. Por ello, la mayor
parte del jardín de niños está vacía. En realidad, 60 niños tendrían espacio
para jugar y dormir en cinco salones. Pero ya solo operan dos salones y una
pequeña cocina. “En invierno, los niños tampoco pueden utilizar el jardín.
Con una temperatura de cerca de 10 grados en el interior, es demasiado
frío para volverse a calentar después de jugar afuera”, describe Chechel.
El frío penetrante fue para ella el motivo principal de comprometerse y
solicitar apoyo económico de la Bayer Cares Foundation en el marco del
programa de voluntariado. Un jurado de expertos seleccionó su proyecto
como uno de 84 proyectos mundiales para recibir subsidio. En los proyectos, colaboradores de Bayer trabajan como voluntarios en la mejora de las
condiciones de vida en las zonas donde hay sedes de la empresa. Chechel
obtuvo un subsidio de tres mil euros. “Quería que los niños estuvieran
calientitos”. Pronto, Chechel se reunión con
algunos padres así como representantes de
autoridades locales para planear las accio-
nes. Esto les dio nuevas esperanzas a los padres y educadores. Debido a
la falta de fondos y sin el apoyo del estado, ya no creían poder mejorar la
situación del jardín de niños. En estrecha colaboración con la organización
de beneficencia ucraniana “Let’s help”, Chechel asumió la dirección del
proyecto de subsidio, el cual inició a finales de abril de 2016. Con la ayuda
de los recursos de la fundación, se instala en primer lugar un nuevo sistema
de calefacción. Una vez que los salones estén adecuadamente templados, el
siguiente paso es mantener el calor: “El problema es que el nuevo sistema
de calefacción solo no es suficiente. También los radiadores son anticuados
y no acumulan el calor”, explica la colaboradora de Bayer. “Por ello, los
salones se vuelven a enfriar rápidamente e incluso nuevas ventanas no
han logrado hasta el momento ninguna mejora.” También la enfermería
presenta deficiencias considerables. “Tenemos que mejorar estas condiciones, pues solo los niños sanos se convierten en adultos sanos”, resume
la respondable del proyecto Chechel.
Muchas generaciones crecieron en Kolosok, pero en los últimos años
se ha invertido poco. Chechel espera obtener a través de la iniciativa,
más apoyo de parte de las autoridades competentes, de los padres y de
particulares en la región. “Debemos ocuparnos de nuestros niños, pues
ellos son el futuro”, dice. Un esquema de asistencia moderno también
incluye la educación y formación de los niños. Para ello es indispensable el perfeccionamiento planeado de las maestras del jardín de niños.
Chechel sabe que una renovación de todo el equipamiento del jardín de
niños es costoso y requiere tiempo. Pero quiere hacer un comienzo para
que los pequeños habitantes de Kolosok tengan nuevamente un lindo
lugar para jugar y aprender.
Los pequeños en el jardín de niños de Kolosok juegan con sus juguetes sobre una vieja alfombra para juegos.
La suerte de los niños conmovió de inmediato a la colaboradora de Bayer Kateryna Chechel (foto izquierda). Quiere ayudar.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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FUNDACIONES DE BAYER Lo más destacado de la actualidad
BECA CARL DUISBERG PARA OFTALMÓLOGO
Proteger cada instante
Quiere evitar que las personas pierdan la luz de sus ojos: desde febrero de 2015, el doctor Munjid Al Mousa investiga como
becario en la Universidad de Frankfurt enfermedades de la retina - en especial una enfermedad que a menudo acompaña
a la diabetes. La retinopatía diabética lleva en el peor de los casos a la ceguera. El oftalmólogo de Jordania quiere ayudar
sobre todo a personas en países en vías de desarrollo.
¿Qué pasa exactamente en los pacientes
que padecen de una retinopatía diabética?
Chequeo oftalmológico periódico: los diabéticos tienen un mayor riesgo de padecer una enfermedad
ocular. Ya desde la revisión profiláctica, el doctor Munjid Al Mousa puede detectar y tratar los daños
más pequeños en la retina. El oftalmólogo quiere ayudar a personas en países en vías de desarrollo.
¿Cuál es la relación entre la diabetes y la ceguera?
La enfermedad metabólica de la diabetes puede ser una predisposición genética en las personas o ser favorecida por influencias
ambientales, por ejemplo, por una mala alimentación o por falta de
movimiento. Si se tiene diabetes, en ocasiones también enferman
los ojos - se habla entonces de una retinopatía diabética. En el peor
de los casos, los pacientes pierden incluso la luz en sus ojos. Los
oftalmólogos podrían evitar la ceguera si el paciente viene oportunamente a consulta, sin embargo, muchos diabéticos no tienen
conocimiento de este riesgo y vienen a nosotros demasiado tarde.
Muchos afectados ni siquiera saben que tienen diabetes, pues no
siempre aparecen síntomas.
¿Por qué hay en Jordania el problema es particularmente grande?
Mi patria Jordania pertenece a los países con el mayor índice de
diabetes. Durante mi trabajo, encontré ahí a muchos pacientes
que también padecían de la enfermedad oftalmológica. Su destino me conmovió. La situación para los ciegos es especialmente
difícil en los países en vías de desarrollo: muchos de ellos no se
integran en el mundo laboral y, por lo tanto, dependen por completo de sus familiares en lo que respecta a su manutención y el
tratamiento médico y, por lo tanto, a su vida diaria. Espero ayudar a las personas afectadas en los países en vías de desarrollo y
poder detener su ceguera.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Nuestro ojo está revestido en su interior por un
tejido nervioso, la retina. Las células nerviosas
transmiten señales a través del nervio óptico
hacia el cerebro. Cuando se daña la retina, la
imagen que vemos con los ojos ya no se puede
hacer llegar al cerebro - esto también ocurre
en la retinopatía diabética. Por el tejido nervioso corren vasos sanguíneos que transportan
nutrientes y oxígeno. Con la diabetes, la retina
ya no recibe el suministro suficiente. Por consecuencia, el ojo emite una sustancia mensajera
que estimula la formación de nuevos vasos
sanguíneos. Sin embargo, estos vasos no son
suficientemente estables y pueden sangrar fácilmente, lo cual lleva a la pérdida de la agudeza
visual. El paciente no siente ningún dolor. Así, la
retina puede dañarse gravemente durante varios meses o años sin que lo note el paciente.
¿Qué se puede hacer para evitarlo?
La evolución de la retinopatía diabética es muy distinta de
paciente en paciente. En el estadio temprano, la enfermedad
solo se debe observar periódicamente y el ojo se debe auscultar.
Posteriormente realizamos tratamientos con láser en la retina,
para evitar sangrados. En los casos muy avanzados, se requieren
intervenciones por cirugía muy costosas. En general resulta de
ayuda si la diabetes se diagnostica desde temprano y se regula
el nivel de glucosa en la sangre. Incluso si los diabéticos no
notan ningún problema ocular, deben acudir anualmente a una
revisión oftalmológica.
¿Cuáles son sus demás planes?
Quiero aprender lo más posible en la Universidad de Frankfurt.
Participo en trabajos clínicos con pacientes así como en estudios científicos. Además, el profesor Frank Koch me enseña
intervenciones quirúrgicas. Todo lo que aprendo quiero aplicarlo
algún día en mi patria Jordania: gracias a mi beca, espero poder
proteger a muchas personas contra la ceguera. Y puedo transmitir el conocimiento adquirido a los médicos en otros países
en vías de desarrollo. Incuso si hay mucho que hacer, mi trabajo
me satisface y recompensa cada día. Mi gran objetivo es lograr
en los países en desarrollo una mayor consciencia sobre la retinopatía diabética.
FUNDACIONES DE BAYER Lo más destacado de la actualidad
PROGRAMAS DE BECAS DE LAS FUNDACIONES DE BAYER
Talentos con espíritu inventivo
Las fundaciones de Bayer apoyan a los talentos en ciencias y formación así como en el área de la innovación social. En el centro se
encuentran personas que, con un espíritu pionero y buenas ideas, hacen avanzar a la sociedad. Además, la fundación se entiende
como plataforma en la cual las personas pueden establecer redes. Así, por ejemplo, la estudiante de magisterio Andrea Szyska
encontró en el campamento científico “Bayer Science Teens” en los EE.UU. nuevos impulsos para sus posteriores clases en escuelas.
El aparato locomotor del ser humano es una
maravilla de la naturaleza. Pero, ¿cómo funciona en sí la musculatura? Para descubrirlo, los
participantes actuales de “Bayer Science Teens”
en Colorado, EE.UU., se convierten provisionalmente en alfareros. Mediante los movimientos
de su propio cuerpo, los alumnos de Alemania,
India, África y América intentan comprender y
entender cómo se mueve el ser humano. Con el
barro modelaron músculos sobre un esqueleto
de plástico. Así, la anatomía del ser humano se
volvió tangible para los jóvenes de 14 a 17 años.
Si bien hace tiempo que salió de la escuela,
la estudiante de magisterio de 24 años Andrea
Szyska de Aachen participó de todos modos en
el campamento “Science Teens”. Asistió como
becaria del programa de becas de Alemania,
por invitación especial de la fundación de Bayer
- una oportunidad única para acumular experiencias profesionales valiosas y cercanas a la
práctica en los EE.UU.
“Busqué impulsos para mis clases posteriores”, señaló. Y encontró lo que buscaba: “Fue
increíblemente interesante presenciar cómo
acometieron los jóvenes sus tareas en equipos
internacionales y las resolvieron conjuntamente”, dice Szyska. Su conocimiento más importante: “Se aprende mejor cuando uno mismo se
procura el conocimiento.” Lo que vivió ella misma en el campamento “Science Teens”, quiere
transmitirlo también posteriormente a sus alumnos: “Empezando por los métodos pedagógicos
sobre temas médicos hasta la organización del
campamento, viví muchas cosas que nunca
aprendí en la universidad”, asegura Szyska.
Son los proyectos como el de Andrea Szyska
los que mueven a Thimo V. Schmitt-Lord, ejecutiva del Consejo Directivo de las fundaciones
de Bayer: “Con nuestros programas, queremos
ayudar a pioneros y talentos en el pensamiento
no conformista - queremos alentar a las personas a hacer de su propio entorno de vida un
lugar de innovación, a convertirse en inventores.” Así como Andrea, que quiere llevar nuevos métodos de aprendizaje y enseñanza a su
clase de biología. Y como “Talento con espíritu
inventivo”, se encuentra en buena compañía:
las fundaciones de Bayer envían desde 1923 en
todo el mundo a becarios a proyectos de investigación y trabajos sociales. Se dividen en dos
áreas: la Bayer Science & Education Foundation
promueve las ciencias de la vida, la educación
y la medicina. La atención de la Bayer Cares
Foundation se centra en las innovaciones sociales y el compromiso social. “Nuestros proyectos ganadores deben contribuir al progreso”,
explica el señor Schmitt-Lord. “Queremos apoyar a aquéllos que tengan una visión.” Pueden
vestigan y experimentan conjuntamente sobre
temas médicos y científicos. En total, cada año
fluyen alrededor de un millón de euros a los programas de becas de las fundaciones de Bayer
para “Talentos con espíritu inventivo”.
Un día especial para los becarios es el “Bayer Alumni Dialog Day”. El encuentro tiene lugar una vez al año, esta vez con el tema: “El
mundo es mejor a través de la ciencia”. Reúne
a los becarios actuales con participantes anteriores, investigadores de Bayer y científicos
externos. “Aquí se reúne la innovación social
con la excelencia científica”, resume el señor
Becarios conversando: el “Bayer Alumni Dialog Day” tiene lugar una vez al año. Los participantes
pueden charlar ahí ampliamente y establecer una red.
ser tanto proyectos de investigación científica
como nuevas respuestas a retos sociales o proyectos en el sector de educación.
Para apoyar a las nuevas generaciones, la
Bayer Science & Education Foundation envía,
por ejemplo, periódicamente a alumnos interesados en las ciencias naturales al campamento
“Bayer Science Teens”, en el que ahora también
pudo participar Andrea. En él, los jóvenes in-
Schmitt-Lord. Los participantes tienen ahí la
posibilidad de crear una red de personas afines. “El encuentro tiene por objetivo el intercambio sobre temas de progreso, la sociedad y
cómo podemos hacerla avanzar conjuntamente”, explica Schmitt-Lord. Y cuál sería en este
sentido un mejor punto de partida que apoyar
a las nuevas generaciones como pronto lo hará
Andrea Szyska como maestra.
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FUNDACIONES DE BAYER Lo más destacado de la actualidad
RECONOCIMIENTO PARA QUÍMICA AUSTRÍACA
Fuerza curativa natural del laboratorio
Las plantas, los hongos y otros organismos generan ingredientes importantes para medicamentos. Sin embargo,
dado que estas sustancias a menudo se presentan solo en cantidades mínimas en la naturaleza, su potencial
permanece en gran parte sin investigarse. La doctora Tanja Gaich reproduce en el laboratorio estas sustancias
naturales bioactivas. Por este trabajo, la investigadora obtuvo el Bayer Early Excellence in Science Award 2015.
La doctora Tanja Gaich (foto izquierda) recibe su reconocimiento de Andreas Busch (izquierda), miembro del Comité Ejecutivo
de la División Pharmaceuticals de Bayer y responsable de Drug Discovery, y del profesor Michael Brands (der.), responsable de
Química Médica de Berlín en Drug Discovery. La doctora Gaich fabrica derivados sintéticos de taxol. En la naturaleza, el taxol
se puede obtener en pequeñas cantidades de la corteza (foto grande) del tejo del Pacífico (foto derecha).
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Bayer research 30 Noviembre 2016
FUNDACIONES DE BAYER Lo más destacado de la actualidad
En ocasiones, la naturaleza cicatea con
sus dotes: si bien incontables sustancias
iniciales para nuevos medicamentos se
encuentran en plantas, esponjas marinas u
hongos, para aislar cantidades suficientemente grandes de las mismas para ensayos
en laboratorios los investigadores tendrían
que talar bosques completos, financiar expediciones marinas a zonas remotas o tener cultivos gigantes de hongos. Aun así,
la mayoría de los antibióticos surgieron de
sustancias naturales poco frecuentes, lo
mismo que medicamentos contra el cáncer.
Los investigadores van tras
las huellas de las recetas de la
naturaleza
Muchas ideas muy prometedoras no se podrían seguir nunca si no existieran científicos
como Tanja Gaich. “Trabajamos en elaborar
sustancias naturales sintéticamente en el
laboratorio”, explica la profesora de la Universidad de Konstanz. Por sus éxitos en la
química sintética orgánica obtuvo en 2015
de la Bayer Science & Education Foundation
el Early Excellence in Science Award, dotado
de 10 mil euros. “En su disciplina, la profesora Gaich forma parte de los mejores a
nivel mundial y, a su vez, forma a excelentes
químicos”, elogia el doctor Michael Brands,
responsable de Química Médica de Berlín en
Drug Discovery de Bayer. Él nominó a la doctora Gaich para el reconocimiento.
Actualmente, el grupo de trabajo de la
austríaca investiga, entre otras cosas, la sín-
tesis de derivados de taxol. El taxol se obtiene naturalmente en pequeñas cantidades
de la corteza del tejo del Pacífico y se utiliza
como agente terapéutico contra el cáncer.
Un árbol de 200 años de edad y doce metros
de altura proporciona alrededor de 350 miligramos de taxol. Esto alcanza únicamente
para una sola dosis para un paciente. Cerca
del cambio de milenio, los investigadores
lograron extraer una sustancia afín de las
agujas del tejo europeo que a menudo se
encuentra en parques, y transformarla a
taxol. Entretanto es posible además la elaboración de cultivos celulares de tejo.
El equipo de la doctora Gaich también
experimenta con alcaloides de sarpagina.
Estas sustancias de las raíces de la planta
curativa rauwolfia actúan contra la malaria
y como antibiótico. De un kilogramo de la
planta se pueden aislar solo cerca de cinco
miligramos de alcaloide de sarpagina.
Para la síntesis de una sustancia natural,
los investigadores tienen primero que analizar la estructura de la molécula. Después
la descomponen en papel en sus elementos,
los cuales se pueden comprar o son fáciles
de fabricar con la química conocida. Estos
elementos se deben reunir sintéticamente
en el laboratorio para obtener la sustancia
natural. La ventaja: la molécula que aparece
en la naturaleza a menudo no es un medicamento óptimo, mientras que en la síntesis
en el laboratorio se pueden realizar pequeñas modificaciones que mejoran su efecto.
“A menudo se requiere mucho material
y numerosas etapas de síntesis para fabricar
una fracción de un miligramo”, explica el químico de Bayer Brands. “En algunos clásicos
de la síntesis de sustancias naturales eran 40
y más pasos individuales.” La profesora Gaich
quiere hacer estas síntesis considerablemente
más eficientes y reducir las etapas de trabajo.
“Para lograrlo, buscamos motivos estructurales recurrentes”, dice la científica de 36 años.
Con ambición y perseverancia
hasta el objetivo
Examina la estructura molecular de varias
susancias naturales para este objetivo. “Si
uno ha identificado la estructura, se puede
desarrollar la síntesis en otras sustancias
naturales”, dice Gaich. A menudo, el desarrollo de una síntesis tarda más de cinco
años. Constantemente los investigadores
se topan con callejones sin salida. Sus
ideas resultan irrealizables. Muchos consideran el riesgo para su carrera demasiado
grande. Evitan el campo. Si bien los proyectos de investigación de muchos años
sobre la síntesis de sustancias naturales
gozan a nivel mundial de un gran reconocimiento, casi no cuentan ya con apoyo.
“El riesgo consiste en que en la actualidad formamos muy pocos químicos que
puedan fabricar estas moléculas complejas”, advierte la doctora Gaich. “Sin embargo, la industria de ciencias de la vida sigue
necesitando estas calidades.” Ella misma
no permite que los fracasos la desconcierten: “Mientras pueda realizar esta investigación, lo seguiré haciendo.”
Las fundaciones de Bayer - comprometidas con el progreso desde 1897
Alrededor del planeta, las fundaciones de Bayer se comprometen ya desde 1897 con la formación, la ciencia y la innovación social.
Como fundaciones de la empresa innovadora Bayer, se entienden particularmente como impulsoras, promotoras y socias para el progreso en la interfaz entre economía, ciencia y el sector social, En el centro está el pionero - su compromiso con el bienestar común, su
riqueza de ideas en la resolución de tareas sociales, pero también su fuerza creadora en la ciencia y la medicina. Con becas y premios,
la Bayer Science & Education Foundation, por ejemplo, apoya a talentos en todo el mundo así como a investigadores de punta, con un
desempeño sobresaliente en su campo. Y las fundaciones de Bayer también apoyan las soluciones sociales: la Bayer Cares Foundation
se concentra, por ejemplo, en proyectos ciudadanos y en la solución
de cuestiones médico-sociales El objetivo de las fundaciones es:
www.bayer-stiftungen.de
mejorar Ia vida de Ias personas mediante innovaciones e iniciativa.
Aquí puede inscribirse y obtener más información
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AGRICULTURA Canola
INVESTIGADORES DE BAYER OPTIMIZAN EL PERFIL DE ÁCIDOS GRASOS DE LAS PLANTAS OLEAGINOSAS
Nuevas especies de canola
para un aceite más saludable
La demanda de alimentos saludables va en aumento, incluso en los amantes de la comida rápida. Para que los
alimentos fritos sean menos dañinos para el corazón y la circulación, los investigadores de Bayer crían especies de
canola cuyo aceite es adecuado especialmente para usarse a altas temperaturas. A diferencia de los productos hasta
este momento, no contienen ácidos grasos trans, sobre los que advierten los expertos en nutrición.
Alitas de pollo, donas y papas fritas naturales: los alimentos fritos pueden ser tan
sabrosos y, a su vez, tan poco saludables,
pues para la preparación de los deliciosos
manjares se utilizan principalmente grasas
vegetales endurecidas. El endurecimiento
químico de la grasa (hidrogenación) mejora
la almacenabilidad de los aceites vegetales
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Bayer research 30 Noviembre 2016
convencionales. Y eleva su punto de humo,
de modo que también se pueden utilizar a
temperaturas de más de 100 grados centígrados sin descomponerse. Sin embargo,
los ácidos grasos trans que se generan al
endurecer, son nocivos para el organismo
humano. Repercuten negativamente en el
nivel de colesterol y aumentan el riesgo de
arteriosclerosis, enfermedades cardiovasculares e intestinales así como de diabetes.
Es uno de los motivos por el que los expertos en nutrición hace mucho que advierten sobre los riesgos para la salud de los
alimentos fritos.
En países como Dinamarca, Islandia,
Suiza o Austria, existen desde hace años
Fotos: Sabine Bungert/Bayer AG (3), Garo/Phanie/Your Photo Today (1), Jens Köhler/ddp Images (1), Henning Dahlhoff/SPL/Agentur Focus (1), Takao Onozato/Getty Images (1), Privat (1)
Selección cuidadosa: en el invernadero, el experto en canola Steven Engelen examina flores de plantas seleccionadas.
límites superiores prescritos por ley para el
uso de grasa trans en alimentos procesados. Incluso en ciudades estadounidenses
como Filadelfia y Nueva York, su uso en
la gastronomía está totalmente prohibido. Dado que, a su vez, una alimentación
balanceada es tendencia mundial, crece la
demanda de alternativas saludables a la
grasa para freír convencional.
Expertos en canola de Bayer
buscan lograr que los alimentos
fritos sean más saludables
Por ello, los equipos de investigadores tanto
en el Bayer Innovation Center en Gante, Bélgica, como en el centro de cultivo en Saskatoon, Canadá, trabajan en nuevas especies
híbridas de canola con una composición
optimizada de ácidos grasos. “En estrecha
colaboración con los grandes fabricantes de
aceite de mesa, criamos especies hechas a la
medida de acuerdo con los requisitos de los
grandes productores de alimentos”, explica
el experto en canola Steven Engelen del área
de Trait Research de Bayer. “Nuestro objetivo
es el desarrollo de aceite de canola que se
pueda utilizar para freír sin temor -sin que
antes tenga que endurecerse.”
En general, el aceite de canola se considera un aceite de mesa de calidad particularmente elevada debido a su alto contenido de vitaminas y por su elevado nivel de
ácidos grasos. Contiene grandes porciones
de ácidos grasos monoinsaturados como el
ácido oleico así como ácidos grasos poliinsaturados, tales como ácidos grasos omega
3. Repercuten positivamente en el nivel de
colesterol y en la salud del corazón. Y: debido a su alta porción de ácido oleico, el
aceite de canola es relativamente estable
y se puede almacenar por mucho tiempo
a temperatura ambiente. Sin embargo, para freír, también el aceite de canola tiene
que endurecerse para que soporte las altas
temperaturas. Hasta ahora.
En el año 2009, investigadores de Bayer participaron en la decodificación de
Carrera tardía: el aceite de canola logró su éxito como alimento
apenas en 1974. Ahora se considera uno de los aceites de mesa de
mayor calidad, por ejemplo, para ensaladas, para freír o en margarina.
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Carga dorada en la envoltura negra: las semillas de canola maduras (foto izquierda) contienen grandes cantidades de aceite. Si proviene de las nuevas plantas que
criaron los investigadores de Bayer alrededor de Steven Engelen (foto central), produce un colesterol saludable en la sangre y previene la arteriosclerosis (foto derecha).
la herencia genética de la canola en una
cooperación de investigación internacional.
Un alto contenido de ácido
oleico hace más saludable al
aceite de canola
Con base en los 30 mil genes de la canola
encontrados, los criadores de Bayer desarrollan nuevas especies con un fin específico
que se ofrecen bajo la sólida marca comercial InVigor. El equipo alrededor de Engelen
utiliza este conocimiento State of the Art
para la optimización de las rutas de biosín-
tesis de aceite para que el endurecimiento
de la grasa sea innecesario. Así logran su
objetivo: plantas que ya desde el campo
producen un aceite que se puede freír por
mucho tiempo, el cual no es necesario endurecer. Junto con la empresa de alimentos
de actividad mundial Cargill, Bayer distribuye plantas de canola cuyo aceite contiene
hasta 65 por ciento de ácido oleico monoinsaturado y menos de tres por ciento de ácido linolénico. Estas plantas se conocen como canola HOLLi (High Oleic Low Linolenic).
Su aceite es conservable por naturaleza, no
es necesario endurecerlo y, por lo tanto, no
contienen ácidos grasos trans nocivos para
la salud, pero que en cambio tiene todas las
demás características saludables.
La canola es la segunda semilla
oleaginosa más importante del
mundo, después de la soya
Con una cantidad de cosecha récord mundial de 72 millones de toneladas en el año
2014, de acuerdo con la información del
Ministerio de Agricultura de los EE.UU., la
canola es la segunda semilla oleaginosa
más importante del mundo después de la
Genética para mejores papas fritas
El ADN determina las características de la planta de canola. La planta inicial produce muchos ácidos grasos mayormente insaturados. Con la hidrogenación para freír, dichos ácidos grasos se convierten en grasas trans no saludables. La solución: investigadores de
Bayer optimizan el ADN de la canola para que ésta forme menos ácidos grasos poliinsaturados.
Las modificaciones por
casualidad (mutaciones) se
introducen en la herencia
genética de la planta de canola.
ADN de la
planta inicial
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Las mutaciones deseadas
disminuyen el contenido
de ácidos grasos
poliinsaturados.
Al cruzar y seleccionar las plantas solo
quedan las mutaciones deseadas.
Canola AGRICULTURA
soya. Junto con Canadá, China y la India,
la Unión Europea pertenece a las mayores
regiones de cultivo de canola. El auge de la
canola inició en 1974 cuando llegaron al
mercado las primeras especies aptas para la
fabricación de aceite de mesa. La así llamada
canola cero casi no contenía anti-nutrientes
como el ácido erúcico, el cual hacía hasta
entonces el aceite de canola incomible e incluso alarmante para la salud. A mediados
de los años 1980s vino entonces la canola doble cero, en la que además la harina
desgrasada de semillas de canola - un producto secundario de la obtención de aceite
de mesa - estaba libre de glucosinolatos.
Estas sustancias amargas también le dan,
por ejemplo, a la mostaza su sabor picante.
Dado que las nuevas especies de Canola se
desarrollaron en Canadá, se establecieron
bajo el nombre de canola (abreviación de
Canadian oil, low acid).
Sobre todo Norteamérica
apuesta por las grasas para
freír innovadoras
“Cumplimos con los requisitos de los grandes clientes de aceite en el mundo”, dice
Tom Schuler, responsable de Global Seeds
& Traits Marketing para la canola en Bayer.
“Cuando se trata de perfiles de aceite innovadores para grasas para freír, en primer
lugar se encuentra el mercado de EE.UU. Si
Las plantas con la
herencia genética
optimizada producen
semillas con menor
ácido linolénico y un
mayor contenido de
ácido oleico.
Semillas
“Gran potencial”
“research” conversó con el doctor Curtis
Rempel, vicepresidente del Canola Council of
Canada, sobre los nuevos híbridos InVigor H.
En la actualidad, Norteamérica es el mercado
más importante para las especies de aceite
de canola con beneficios para la salud.
¿Qué oportunidades ofrecen
las especies de canola de Bayer
para una alimentación saludable?
Para la gastronomía ofrece un aceite para
freír más sano con una funcionalidad
mejorada. En la industria de los alimentos,
el aceite se puede utilizar para la fabricación de numerosos alimentos procesados,
como galletas saladas, galletas o cereales para el desayuno. También se puede
emplear para productos o aceites para
continúa la tendencia, Europa y Asia podrían
ser igual de importantes.” Bayer colabora en
la comercialización de nuevas especies de
canola con perfil de aceite optimizado con
la empresa Cargill.
El objetivo es seguir mejorando continuamente las especies híbridas actuales de
la canola. “Nuestros desarrollos HOLLi son
Las semillas de las
plantas de canola
optimizadas se
siembran
Curtis
Rempel
rociar bajos en grasa. Esperamos que la
demanda de aceite de mesa vegetal natural estable y, a su vez, saludable aumente
considerablemente en el futuro.
¿Qué papel tendrán los aceites de canola
HOLLi en el futuro?
Los aceites de mesa tienen un papel muy importante en un estilo de vida más saludable - por
ejemplo, en la prevención y el manejo de la obesidad, la diabetes o enfermedades cardiovasculares.
actualmente todavía productos especiales.
Pero estamos plenamente convencidos de
que los aceites especiales de hoy encontrarán el camino hacia el mercado masivo”,
dice el investigador de la canola Engelen.
“En el futuro, todos los aceites de canola
en el comercio podrían estar dotados de un
perfil de ácidos grasos optimizado.”
De las nuevas plantas
de canola se obtienen
aceites de alta calidad
con un elevado contenido
de ácido oleico, los
cuales son mucho
mejores para freír.
Aceite
de
canola
Bayer research 30 Noviembre 2016
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ACARBOSA: TRATAR LA DIABETES EN ASIA
Sangre dulce en el reino del centro
Acumulación de azúcar: normalmente, las células del cuerpo absorben la glucosa (esferas en la gráfica superior) después de que el páncreas
liberó la molécula señalizadora insulina (esferas inferiores). En la diabetes tipo 2, este mecanismo ya solo trabaja de manera insuficiente y la
glucosa nociva se acumula.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Fotos: Michael Rennertz/Bayer AG (1), Bayer AG (2), All Mauritius Images/Jim Dowdalls/Science Source (1), dpa Picture-­‐Alliance/Zhang Tao Zz (1)
La diabetes avanza en todo el mundo, pero China rompe todos los récords. El ingrediente activo farmacéutico acarbosa les
ayuda a los pacientes diabéticos asiáticos a controlar el azúcar en su sangre. La producción de ingredientes activos de Bayer
optimiza ahora las bacterias que producen la sustancia con la ayuda de las tecnologías de biología molecular más novedosas.
Acarbosa MEDICINA
El Extremo Oriente se acerca cada vez
más al occidente, al menos en cuestiones
de estilo de vida y alimentación: en China, las hamburguesas y las alitas de pollo
van siendo más frecuentes en el menú
diario. “Con la economía creciente y la
modernización del país, se han modificado los hábitos alimenticios”, dice Xiaoqing Li, Gerente en el área de Medical
Affairs en Bayer, China. “En las últimas
décadas ha aumentado fuertemente la
obesidad en la población y la actividad
deportiva disminuye.”
El sobrepeso se extiende
también en China
Estos desarrollos llevan a un aumento de
determinadas enfermedades, principalmente la diabetes mellitus: entretanto, casi
una décima parte de la población china la
padece - todavía en 1994 era solo 2.5 por
ciento. Y la tendencia no se detiene: “La
diabetes mellitus (diabetes tipo 2) avanza
en China, no solo en el caso de personas de
edad avanzada, sino entretanto también en
los niños”, dice Li. Y solo cada tercera persona tiene conocimiento de su enfermedad.
La enfermedad del azúcar se puede
tratar bien en función del estadio. Así, en
China también aumenta la demanda de
antidiabéticos. Un medicamento antidiabético de Bayer contiene el ingrediente
activo acarbosa, el cual se produce en
Wuppertal, la sede de fundación de Bayer:
alrededor de 80 por ciento de la sustancia emprende el viaje al país asiático. “La
acarbosa se produce biotecnológicamente
mediante la bacteria Actinoplanes”, explica Till Zemke, responsable de las operaciones de la producción del ingrediente
activo acarbosa de Bayer en Wuppertal.
Debido a la gran demanda, desde hace
más de 20 años los investigadores de
Bayer trabajan continuamente en mejorar las condiciones de fabricación de la
acarbosa. Con la ayuda de tecnologías
novedosas, en los últimos años pudieron
analizar más detalladamente las cepas de
las bacterias Actinoplanes, las cuales se
utilizan para la producción de acarbosa.
En el cuerpo, el ingrediente activo
acarbosa retrasa la producción de moléculas de monosacárido, en especial glucosa, inhibiendo determinadas enzimas en
el intestino delgado, responsables de la
descomposición de moléculas complejas
de polisacáridos. De este modo, la acarbosa puede disminuir significativamente
el aumento del nivel de glucosa en la sangre después de una comida. Cuando en la
persona saludable las moléculas de monosacárido pasan a la sangre, la hormona
insulina hace que otras células del cuerpo
absorban pronto el azúcar en la sangre y
la utilicen como proveedora de energía.
Sin embargo, en los pacientes con
diabetes tipo 2 las células del cuerpo desarrollan una especie de resistencia a la
insulina que hace que las células ya no
puedan absorber como es habitual la glucosa de la sangre. Y la sangre dulce, enriquecida con glucosa, puede causar graves
daños en el cuerpo: los valores de azúcar
elevados afectan con el tiempo los vasos
sanguíneos. Sobre todo los capilares finos
en los ojos y los riñones padecen con ello.
Las consecuencias: daños en la retina del
ojo, insuficiencia renal, úlceras o eventos
vasculares cerebrales.
En los pacientes con diabetes tipo 2,
la acarbosa inhibe determinadas enzimas
digestivas del intestino delgado, retrasa la
liberación de glucosa de los polisacáridos
complejos y reduce de este modo considerablemente el aumento del nivel de azúcar
en la sangre después de una comida.
Nuevas herramientas para la
optimización de bacterias
Para cubrir la creciente demanda médica de acarbosa en Asia, los científicos de
Bayer planean ahora modificaciones controladas del genoma de la bacteria para
hacer todavía más eficiente la producción
de acarbosa y, a su vez, eventualmente seguir optimizando la calidad ya desde ahora muy elevada de la acarbosa producida.
“El desarrollo técnico permite nuevamente esquemas totalmente nuevos para
refinar incluso los procesos establecidos”,
asegura el doctor Winfried Rosen, responsable de operaciones de la producción del
ingrediente activo acarbosa en Wuppertal. Los científicos elaboran una especie
de mapa del genoma de la bacteria Actinoplanes, con todos los genes conocidos
y sus características. En él se puede ver
dónde está cada gen y cómo se diferencia entre sí el ADN de las distintas cepas
utilizadas también en el pasado.
Asiáticos con sobrepeso: en China, jóvenes entrenan con
el objetivo de perder los kilos de más.
“Para esta tarea recurrimos a especialistas del Centro de Biotecnología, abreviado CeBiTec, de la Universidad de Bielefeld”,
dice el señor Zemke. “Los expertos realizan
ahí investigación de punta en cuestiones
de bioinformática y secuenciación del
genoma.” Con su equipo de trabajo del
CeBiTec “Investigación del genoma de microorganismos industriales”, el profesor
Alfred Pühler secuenció todo el genoma
de las distintas cepas de Actinoplanes.
“Además, pudimos analizar qué genes son
particularmente activos y qué proteínas y
productos metabólicos producen las bacterias”, explica el profesor Pühler. Los investigadores analizaron detalladamente sobre
todo las rutas metabólicas que intervienen
en la producción de acarbosa. Por ejemplo,
también compararon cómo se diferencian
92.4
millones
de adultos en China
padecen de diabetes.
Fuente: Xu et al. 2013
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Till Zemke (foto izquierda) en la planta de producción de acarbosa de Bayer en Wuppertal. Bacterias producen la sustancia natural en fermentadores
enormes (foto derecha), el colaborador de Bayer Thomas Kiesl escruta la instalación.
las actividades genéticas con distintas
fuentes de nutrientes o fases de crecimiento. Se obtuvo con ello un enorme acervo
de conocimientos. “Estos conocimientos
podríamos aprovecharlos entonces para
modificar controladamente, si es el caso,
también la cepa de producción actual”, dice
el profesor Pühler.
Un regulador genético
promete una mayor producción
de ingrediente activo
Su equipo y los colegas de Bayer quieren
modificar, por ejemplo, un gen regulador.
Doctor ­Winfried
Rosen,
responsable de
operaciones de
la producción
del ingrediente
activo ascarbosa
en Wuppertal.
“A través de los avances tecnológicos también
podemos refinar los procesos establecidos.”
Para tener microbios más eficientes
Los grandes ayudantes pueden ser minúsculos: desde 1967, los investigadores de Bayer utilizan la cepa de bacterias Actinoplanes que produce la sustancia natural acarbosa. En las
últimas décadas, optimizaron la cepa mediante mutaciones casuales y una hábil selección
de las cepas con variaciones genéticas ventajosas. Gracias a una biología molecular moderna - las tecnologías Omics - actualmente los científicos mejoran los microbios con un fin
específico: por ejemplo, mediante la genómica, los investigadores leen todos los genes de una
cepa de bacterias y comparan sus microbios de producción y sus hermanos habituales. Así
encuentran genes que llevan a una mayor actividad de biosíntesis. Con la transcriptómica y
la proteómica analizan qué genes lee la bacteria, es decir, los utiliza. Los científicos obtienen
una instantánea del estado celular registrando todos los productos metabólicos en un así llamado estudio de metabolómica. Por ejemplo, mediante la modificación de los genes identificados, generan entonces bacterias de alto rendimiento que portan genes para una cuota de
producción elevada: de este modo, incrementan la eficiencia de la producción de acarbosa.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
“Influye en la región de ADN responsable
de la síntesis de acarbosa”, asegura Alfred
Pühler. Si los investigadores logran modificar este regulador de modo que incremente la actividad de esta región del ADN de
acarbosa, la bacteria podría producir más
ingrediente activo. Otro objetivo podría ser
inhibir la producción de componentes secundarios que normalmente se tienen que
retirar en costosas etapas de purificación.
En la teoría, estas mejoras se pueden
planear con los mapas genéticos de forma aún relativamente sencilla. Pero en la
realidad, los procesos y las relaciones en
la célula de la bacteria son mucho más
complejos. “Probablemente no sea solo un
‘interruptor’ que tenemos que conmutar. Es
más probable que tengamos que combinar
muchos ‘interruptores’ para lograr nuestro
objetivo”, señala el doctor Zemke.
Desde hace 20 años
los investigadores de Bayer
optimizan la cepa
La modificación controlada de determinados
genes no es posible sin el mapa del genoma. Antes, los investigadores de Bayer generaban mutaciones casuales en la herencia
genética de Actinoplanes ya sea mediante
agentes químicos o radiación UV. Después
probaban si estas modificaciones aumentaban el rendimiento de acarbosa. “El análisis
tomaba muchísimo tiempo. Teníamos que
seleccionar de miles de bacterias las pocas
que crecían bien y producían mucha acarbosa”, explica el doctor Zemke.
Acarbosa MEDICINA
La acarbosa reduce el nivel de azúcar en la sangre
En los pacientes diabéticos, las células del cuerpo solo absorben de forma insuficiente la glucosa de la sangre. La glucosa se acumula
entonces. El ingrediente activo acarbosa causa una menor absorción de la glucosa de los alimentos en el tracto digestivo y ayuda así a
evitar los daños causados por la misma.
En el estómago, la enzima
está inactiva.
La digestión de carbohidratos está en reposo.
Ya desde la boca, los polisacáridos
se predigieren. Esto se realiza mediante la
enzima
a-glucosilada, la cual tritura las
largas cadenas de azúcar.
Con acarbosa
Sin acarbosa
disocia los
En el intestino delgado, la enzima
polisacáridos
a
monosacáridos.
El intestino delgado puede absorber
los monosacáridos , con lo
que llegan al torrente sanguíneo.
En los diabéticos, el nivel de
azúcar en la sangre aumenta
desenfrenadamente.
.
Llegan menos
monosacáridos
al
torrente sanguíneo.
Hoher Blutzuckerspiegel
De este modo laborioso, los expertos de
Bayer entrenaron en los últimos 20 años a
los pequeños productores del ingrediente
activo para tener un rendimiento cada vez
mayor. En comparación: la cepa original de
las bacterias Actinoplanes producen menos
de 0.5 gramos de acarbosa por litro de medio
de cultivo, la cepa que se utiliza actualmente
produce cerca de ochenta veces más. “Con
la ayuda de nuevas tecnologías y gracias a
nuestro socio de cooperación del CeBiTec,
hoy también podemos comprender las modificaciones que en el pasado generamos
por casualidad”, describe el profesor Zemke
Al tomar una tableta de acarbosa
,
la enzima
se puede inhibir de forma
reversible. Se generan menos monosacáridos
Nivel de azúcar en
la sangre bajo
el potencial de la genómica y la bioinformática. “Podemos seguir la evolución controlada desde la cepa original hasta la cepa
de producción actual y volver a sacar de ello
nuevas conclusiones.” Los investigadores
caracterizaron de este modo cerca de dos
mil de estas mutaciones en el genoma de
Actinoplanes, las cuales causan una mayor
capacidad de rendimiento, y las registraron
como patente. Pero CeBiTec y Bayer ya preparan el siguiente paso tecnológico relacionado
con el Genome Editing: con nuevos métodos
biológicos moleculares, hoy se puede modificar controladamente el ADN en el genoma.
Casi como con una tijera molecular que les
permite a los investigadores recortar genes y
reemplazarlos. “Hemos adaptado el Genome
Editing a Actinoplanes”, reporta el profesor
Pühler. “De este modo, ahora podemos modificar controladamente mediante tecnología
genética determinados genes del organismo.”
En el proyecto, los investigadores de Bayer
y CeBiTec quieren optimizar conjuntamente
el Actinoplanes para que sea un productor
de ingrediente activo todavía más efectivo,
para seguir ofreciendo así a los pacientes
diabéticos en Asia y en todo el mundo una
terapia óptima.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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VIVIR DE CERCA LA INVESTIGACIÓN EN LOS LABORATORIOS DE ALUMNOS BAYLAB
El mundo de las ciencias naturales puede entusiasmar a los niños - mucho más si pueden verificar ellos mismos la teoría:
en los laboratorios de alumnos “Baylab”, Bayer ofrece auténticos experimentos de las Ciencias de la Vida, es decir, la
biología, la medicina, la química y también la física, en proyectos concebidos de acuerdo a las edades, como complemento
a las clases en la escuela. De este modo, Bayer quiere despertar y fomentar en los jóvenes desde temprano el interés por las
ciencias naturales y abrir oportunidades mediante la educación. El planteamiento tiene éxito alrededor del mundo.
Leverkusen - Baylab en el Baykomm.
Desde 2010, más de 24 mil alumnos
(grados 3 a 13). Salud y agricultura.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Fotos: Fotos: Jesus Diaz/Bayer AG (2), Wojciech Gardas/Bayer AG (2), Mateophotography/Bayer AG (2), Tai Van/Bayer AG (2), Ralf Berndt/Bayer AG (1), Pablo Genovesio/Bayer AG (1), Peter Ginter/Bayer AG (1), Jens Jeske/Bayer AG (1), Bayer AG (4), Privat (1)
Pequeños científicos gran curiosidad
BAYLAB
Ciudad de México - Baylab México. Desde 2011, más
de 206 mil visitantes (a partir de los 4 años). Química y
Ciencias de la Vida. Se tiene planeada una ampliación
para finales de 2016
La mayoría de las carreras de investigación empiezan desde pequeños: “En
el Baylab conocí por primera vez cómo se realizan los ensayos biológicos
en la práctica”, relata Joel Jaegers. En 2009, el joven hoy de 24 años visitó el
“Baylab” sobre el tema de biología molecular en el Centro de Investigación
Farmacéutica en Wuppertal. El día en el laboratorio para alumnos le dejó
una impresión e influyó más adelante incluso en la elección de su profesión.
En el “Baylab”, los niños y jóvenes conocen métodos de investigación
modernos. El punto de partida de la idea fue Wuppertal: ahí surgió en 1998
el primer laboratorio de alumnos, iniciado por la investigación farmacéutica.
“Vivir la ciencia” fue el lema. La idea también entusiasmó a los colaborado-
res en la sede de Berlín. “Desde 2008 experimentan con nosotros jóvenes de
casi todas las edades”, dice Martin Rimkus del equipo de “Baylab” en Berlín.
En 2009 abrió el “Baylab” en Monheim con acentuación en biotecnología vegetal. Entre otras cosas, los jóvenes científicos extraen ahí aceite
de semillas de canola. A través del “Baylab” en el Baykomm en Leverkusen,
desde 2010 los visitantes echan un vistazo a la investigación.
Dese finales de 2011, los laboratorios de alumnos también tienen éxito
a nivel internacional: “Baylab” México abrió sus puertas y algunos visitantes se convirtieron en clientes frecuentes: “Tenemos un fan de cinco
años que insiste en su viernes de ciencia”, dice Jorge Luis Pech Carmona,
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Baylab en Monheim. Desde 2009, más de 12 mil
alumnos (grados 9 a 13). Biotecnología vegetal.
Baylab en Wuppertal. Desde 1998, más de 45 mil alumnos
(grados 3 a 13). Química, biología, biología molecular,
física; cursos en vacaciones
responsable del equipo “Baylab” en la Ciudad de México. En Varsovia, en
2012 se creó el “Baylab” Polonia a partir de una pequeña iniciativa científica que hoy lleva por nombre “Baylab Innovation Center”. Ahí, estudiantes
y colaboradores explican de manera apta para niños cómo funciona, por
ejemplo, nuestro sistema cardiovascular.
En Bucarest, en 2014 abrió el “Baylab” Rumania, con acentuación
en salud y nutrición. Un año después, Ruxandra Pirojoc, responsable de
Comunicación en Rumania y Bulgaria, asumió la dirección del proyecto:
“Como madre conocía el aburrimiento de mis hijos en las clases de la escuela.” En cambio, quería fascinar a los niños mediante ensayos prácticos.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
En Sofía, Elisaveta Vladova se hizo cargo a partir de 2015 del “Baylab”
Bulgaria y de experimentos de Ciencias de la Vida.
Desde junio de 2016, un “Baylab” móvil visita en Sudáfrica las escuelas poco favorecidas en la región de Mpumalanga. El programa funciona
en cooperación con el programa de desarrollo Penreach. También en
Argentina, Bayer lleva a las escuelas los experimentos científicos. Con
los Science Kits, desde el año pasado maestros previamente capacitados
pueden experimentar ellos mismos con sus grupos. El miembro más
joven de la familia es la iniciativa “Baylab” en Vietnam con un libro
infantil, en el que se muestran ensayos sencillos con la intención de
BAYLAB
Vietnam - experimentos
adecuados para los niños.
A través de experimentos
sencillos, con el libro
infantil “Science Discovering
Adventure” se busca despertar
en los niños la curiosidad por
las ciencias naturales.
Sudáfrica - Baylab móvil. En 2016, el Baylab móvil quiere
impartir clases de matemáticas y ciencias naturales a más de
tres mil alumnos (en 12 escuelas).
“Me quedó especialmente
grabada la sensación de haber
obtenido por primera vez el
ADN en forma pura.”
Joel Jaegers, antes laboraba en “Baylab”, hoy
es laboratorista biólogo en Bayer
acercar las ciencias a los más pequeños. En los EE.UU., la
iniciativa de Bayer “Making Science Make Sense” iniciada
hace 20 años, tiene el objetivo de despertar el interés en los
niños por las ciencias naturales.
Los “Baylab” entusiasman a los visitantes en todo el
mundo. Este gusto y el interés por las ciencias naturales
ya no soltaron a Joel Jaegers. En lugar de un estudio de
electrotecnia, se decidió por una capacitación como laboratorista biólogo en Bayer y, como dice, se “divierte hasta
el día de hoy en el trabajo”.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Bucarest - Baylab Rumania. Desde 2014, más de siete mil
alumnos (de 6 a 12 años). Salud y nutrición.
Argentina - Cajas de experimentación. Desde 2016,
más de 15 mil alumnos (grados 1 a 6). Ciencia, nutrición,
agricultura y salud.
“Al principio fue la biología molecular”
Desde 1998, los laboratorios de alumnos “Baylab” ofrecen
experimentos científicos para niños y jóvenes. La doctora Birgit
Fassbender de la investigación farmacéutica de Bayer, creó los
“Baylab”. “En ese entonces me pregunté cómo podíamos hacer
participar a la nueva generación de la mejor manera posible en lo
que hacemos realmente en la investigación”, explica la doctora
Fassbender. La respuesta era literalmente palpable: “Hands-on”,
es decir, experimentación independiente. El equipo alrededor de
la doctora Fassbender empezó con la biología molecular para
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Bayer research 30 Noviembre 2016
niveles superiores. “Las escuelas participantes se mostraron
entusiasmadas y preguntaron directamente si también podíamos
ofreces algo para los más jóvenes. Posteriormente, ampliamos el
programa a todas las edades y también ofrecimos programas en
vacaciones”, describe el desarrollo la bióloga.
El objetivo no fue hacerles la competencia a las escuelas, al contrario: “Complementamos la vida diaria de las escuelas con ensayos que por lo general no se pueden realizar ahí, sobre todo porque
falta el material para hacerlos. Actualmente trabajamos en ofertas
BAYLAB
Varsovia - Baylab Polonia. Desde 2012, más de
14 mil alumnos (desde 8 años). Nutrición y salud.
Los laboratorios para alumnos Baylab ofrecen experimentos prácticos
(foto izquierda). La iniciadora de Baylab, doctora Birgit Fassbender (foto
derecha) durante la “Larga noche de ciencias” en Berlín.
para maestros y sobre todo también en hacer que participen en
nuestros programas nuevos grupos muestra, en el sentido de un
acceso de oportunidades adecuadas a la educación.”
En lo personal, para la doctora Fassbender es importante que, en
sus visitas, las alumnas y los alumnos puedan reunir la mayor cantidad posible de experiencia práctica e ideas. “Incluso si después
se deciden por otras profesiones, pueden desarrollar una mejor
consciencia por temas socialmente relevantes con antecedentes
científicos y participar en la conformación de soluciones.”
Bayer research 30 Noviembre 2016
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DIGITAL FARMING: AGRICULTURA MÁS EFICIENTE Y COSECHAS MÁS SEGURAS
El campo enredado
La agricultura se encuentra en cambio. La información digital sobre el clima, la constitución del suelo y el estado de las plantas le ayuda hoy día al agricultor moderno a optimizar el rendimiento de sus cosechas. Ahora, los expertos de Bayer quieren
proporcionar otros medios auxiliares digitales inteligentes e impulsar las redes en la agricultura. El objetivo: ahorrar recursos,
asegurar cosechas y cuidar el medio ambiente.
Silos inteligentes
Sensores supervisan la cantidad de
cosecha almacenada. La información
fluye a la base de datos del agricultor.
De este modo, tiene siempre el panorama
general sobre sus existencias actuales.
Fácil manejo
A través de su teléfono inteligente,
tablet o laptop, el agricultor recibe
predicciones de rendimiento,
recomendaciones sobre fitosanidad,
irrigación, etc. Sabe en todo momento
lo que pasa en sus campos de cultivo.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Digital Farming AGRICULTURA
Satélites y antenas de
telefonía móvil
Drones y
sensores de suelo
Drones elaboran mapas del
campo y proporcionan desde
el aire tomas infrarrojas que
permiten sacar conclusiones
sobre el estado de las plantas.
Sensores de suelo notifican el
contenido de agua y nutrientes
del mismo.
Lugar de transbordo de los datos.
La información enviada desde el campo
se transmite a servidores, después salen
comandos de la plataforma de análisis
o el agricultor a las máquinas, datos
climáticos de los satélites de radar a los
sistemas de advertencia, etc.
Robots agrícolas
Altamente especializadas y
automatizadas, las máquinas se
encargan del cultivo y la cosecha.
Pueden irrigar con una precisión de
centímetros cuadrados e implementar
medidas de fitosanidad - de acuerdo con
la información en los mapas del campo.
Fotos: Sabine Bungert/Bayer AG (2), Michael Rennertz/Bayer AG (2), Bayer AG (1), Fotolia (1), Volker Lannert/Universität Bonn (1)
Plataforma de análisis
La agricultura genera grandes cantidades de datos útiles.
Con base en los mismos, proveedores como Bayer le ofrecen
al agricultor con la ayuda de sus centros de cómputo
pronósticos de crecimiento y de rendimiento. A la maquinaria
agrícola le transmiten órdenes de fitosanidad e irrigación
para lograr efectos específicos. Para ello, reúnen, entre
otras cosas, también datos ambientales, amplia información
sobre agentes patógenos en las plantas, los cuales pueden
consultar en todo momento para una mejor gestión.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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AGRICULTURA Digital Farming
Análisis en el campo: una gran cantidad de información de todo tipo se reúne en la tablet o el teléfono inteligente de Tobias Menne (izquierda) y Ole Peters.
Ahí se agrupa y evalúa información climática, valores medidos por sensores y conocimiento sobre la constitución del suelo. Los dos expertos de la
División Crop Science de Bayer buscan proporcionar así bases óptimas para las tomas de decisiones de los agricultores.
Los ceros y unos serán pronto los ayudantes más importantes para los agricultores, pues la revolución digital modifica la
agricultura. Tractores y cosechadoras altamente automatizados, equipados con numerosos sensores, ya ruedan hoy sobre
campos de maíz, canola, soya y trigo. Recolectan datos sobre
la salud de las plantas, el rendimiento de la cosecha, la composición del suelo o la topografía del campo. También drones
y satélites les ayudan a los agricultores a optimizar su trabajo,
generan millones de datos relevantes. Ya desde ahora, los satélites permiten el análisis de una determinada superficie de
suelo con una resolución de 30 centímetros. Y la combinación
y evaluación de datos altamente precisos de un período de
cultivo en marcha con aquéllos de años anteriores, abre una
nueva dimensión totalmente novedosa para la agricultura moderna: “Los agricultores pueden predecir mejor las influencias
en la cosecha y reaccionar antes a los cambios. Así se pueden
implementar oportunamente las medidas y evitar pérdidas en la
cosecha”, explica Tobias Menne, responsable del área de Digital
Farming en la División Crop Science.
Mayores cosechas mediante la estrategia
de siembra adecuada para el suelo
La base de la agricultura optimizada de forma digital son los
datos individuales: “En el mundo hay miles de tipos de suelo
distintos y también en una región o en un solo campo pueden
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Bayer research 30 Noviembre 2016
variar considerablemente las calidades del suelo entre sí. Mientras más sepa el agricultor sobre sus suelos, mejor puede decidir
qué especie debe sembrar en una determinada superficie para
una cosecha óptima”, explica el señor Menne. Él y su equipo
quieren seguir impulsando la revolución digital en la agricultura.
Satélites en el espacio miden las plantas en el campo
“La digitalización puede proporcionar a los agricultores rápidos
fundamentos para decisiones, individualmente para cada campo
-desde la selección de la especie adecuada, pasando por una fertilización con una dosis lo más exacta posible y la determinación
del momento óptimo para la fitosanidad hasta la detección precoz
de factores de estrés en las plantas”, agrega Tobias Menne. Con los
datos satelitales, los expertos de Bayer no solo están en posibilidades de diagnosticar el estado de los campos a distancia y medir la
biomasa de cada sección del campo. “También podemos diferenciar
casi cada planta desde el espacio”, dice el señor Menne.
Para la revolución digital, los expertos agrícolas de Bayer recorren también caminos totalmente nuevos: por ejemplo, quieren
colaborar con la empresa de tecnología espacial Planetary Resources en Redmond, Washington, EE.UU. Un posible producto:
un índice sobre la humedad del suelo que tenga preparada información sobre la capacidad de acumulación de agua del suelo y
proporcione recomendaciones automatizadas sobre la estrategia
de fertilización óptima así como sobre la mejor irrigación posible.
Para el panorama general: una tecnología de sensores y aparatos de medición modernos proporcionan datos de alta resolución con la cual se generan mapas
(foto izquierda) que informan sobre el estado y la productividad del campo. También drones (foto derecha) ayudan en la supervisión detallada de campos.
Otro producto podría ser un aparato de monitoreo de la
temperatura superficial que prepare diariamente información y
recomendaciones de acción desde la siembra hasta la cosecha,
identificando zonas problemáticas en el campo.
Y ya desde 2015, Bayer tomó el sistema de geoinformación
Zoner de IntelMax, Calgary, Canadá. Con ello, los investigadores
de Bayer no solo obtuvieron nuevos colegas con amplios conocimientos sobre IT agraria, sino también un software innovador
con cuya ayuda se pueden evaluar y representar gráficamente
imágenes satelitales recabadas en el transcurso de 30 años de
superficies agrícolas selectas en Canadá, los EE.UU., Brasil, Francia, Alemania, Ucrania y Rusia.
Toda esta información lleva a una enorme cantidad de datos que ahora los expertos agrícolas de Bayer quieren combinar
inteligentemente. Trabajan en una herramienta de gestión para
el agricultor de mañana: con el “Agronomic Decision Engine” se
busca que el agricultor pueda responder en el futuro preguntas
decisivas de forma simple y rápida, por ejemplo: ¿Es conveniente
utilizar un agente fitosanitario en este campo? ¿Cuándo y dónde
necesito cuánto y cuál? ¿Qué semilla es la más apta para mi
terreno? ¿Con qué frecuencia debo irrigar?
El aspecto central es la plataforma de Bayer con
datos sobre el medioambiente, plantas y parásitos
Sin embargo, para poder dar las respuestas a estas preguntas, la
plataforma debe alimentarse primero con numerosos parámetros.
Para ello, los investigadores incluyen cuatro factores principales
en sus análisis. “En primer lugar consideramos el medio ambiente: se incluyen la constitución del suelo, la temperatura exacta
en el mismo, el desarrollo del clima y la cantidad de agua en el
campo”, señala el doctor Ole Peters, responsable técnico en el Digital Farming Team de Bayer. También son importantes los así llamados agentes patógenos u otros factores nocivos como hongos,
insectos, arácnidos, gusanos, malezas u otros parásitos. Como
tercera influencia, los científicos necesitan todos los datos sobre
las plantas que pudieran estar afectadas -desde sus reacciones a
los agentes patógenos hasta el consumo de agua, por ejemplo, de
las plantas de canola o soya, todo debe conocerse. “Y como cuarto punto también se incluye la gestión. Por ejemplo, los agentes
fitosanitarios utilizados hasta la manera en la que el respectivo
agricultor trabaja su suelo”, agrega el doctor Peters. El trabajo
de los investigadores de Bayer consiste entonces en determinar con exactitud cómo interactúan entre sí estas cuatro áreas.
Mejores cosechas gracias
a la luz infrarroja
En el año 2014, varios agricultores en los EE.UU. participaron
en un estudio que buscaba comparar nuevas especies de soya
con las ya establecidas. Las superficies ensayadas fueron analizadas mediante un avión no tripulado que llevaba un sensor
multiespectral. Las imágenes infrarrojas proporcionadas por el
sensor mostraban, por ejemplo, que zonas de un campo requerían de más atención. Gracias a la radiación infrarroja cercana,
los expertos de Bayer descubrieron factores de estrés nocivos
para las plantas, mucho antes de que fueran visibles para el ojo
humano, pues las imágenes infrarrojas proporcionan una gran
cantidad de información sobre la constitución de las plantas,
como su contenido de clorofila, un indicador de su vitalidad
general. Dado que las plantas saludables presentan un mayor
contenido de clorofila y son en general más fuertes, también
producen más material vegetal. Esto, a su vez, se refleja en un
grado de reflexión infrarrojo cercano más alto. Este aumento
se manifiesta por la coloración roja en las imágenes infrarrojas.
Mediante la evaluación de los datos de la superficie de ensayo
-y sin haberse acercado siquiera al campo, los agricultores y
especialistas saben con precisión qué parte de un campo de soya
exige de ellos más atención y cuidado.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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En la central de control: el entorno de trabajo del agricultor moderno es visiblemente más complejo. El potencial es inmenso - hoy se tiene a disposición
una cantidad de datos como nunca antes, la cual sirve como base para tomar decisiones fundadas. Se fusionan la agricultura, la informática y la
tecnología se sensores en una ciencia interdisciplinaria que podría ayudar a asegurar la alimentación de la creciente población mundial.
Tecnología digital para un
campo libre de maleza
Quien desee explotar eficientemente, requiere de datos concretos - en especial en la agricultura: “En Ucrania fui algunos años director de una holding
agrícola con alrededor de 250 mil hectáreas. Ahí seguimos muchos planteamientos de Digital Farming, pero los éxitos fueron difíciles de medir”, explica
el doctor Ole Peters. El director técnico en el equipo de Digital Farming de
Bayer quiere aprovechar sus experiencias de ese entonces. Con sus productos
digitales, él y sus colegas se enfocan en utilizar de forma óptima productos
de fitosanidad y semillas en distintas zonas del campo en un momento relevante. “Queremos llevarle al agricultor en el campo instrucciones de acción
concretas y vinculantes de manera simple y rápida”, dice Peters. Así, la División Crop Science de Bayer podría asumir en el futuro responsabilidad sobre
el resultado general en el campo: “Esto podría significar que le garanticemos
a un agricultor que sigue nuestras recomendaciones, un así llamado ‘Disease
Free Field’, es decir, por ejemplo, un campo en el que descartemos mediante
nuestras tecnologías una expansión relevante para el rendimiento (no la
existencia) de enfermedades en las plantas”, explica el experto de Bayer. “Con
nuestras recomendaciones, el agricultor solo utiliza exactamente la cantidad
de agente fitosanitario que se requiere indispensablemente. De este modo,
Bayer contribuye a una agricultura que cuida los recursos. Y les ayudamos a
los agricultores en todo el mundo a abastecer suficientes alimentos a la creciente población mundial”, indica el doctor Peters.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Es algo que tenemos que descubrir mediante el cálculo de muchos modelos. Solo así podemos emitir recomendaciones exactas
y beneficiosas para el agricultor.”
Mediante un esparcimiento todavía más preciso
se utilizan menos agentes fitosanitarios
Para ello, los científicos también alimentan sus bases de datos
con información sobre la eficacia de sus agentes fitosanitarios -es
decir, por ejemplo, en qué estadios del crecimiento actúan mejor
determinados herbicidas contra las malezas. Junto con la información de los campos, los agentes fitosanitarios se pueden aplicar
entonces con una precisión de metros cuadrados -solo ahí donde
realmente se necesiten. La consecuencia: se requiere el uso de
menos ingrediente activo. En verano de 2016, el equipo de expertos
probó por primera vez un programa de tiempos y dosificación a
nivel europeo junto con selectas empresas agrícolas.
“Sin embargo, las nuevas tecnologías también permiten personalizar los agentes fitosanitarios mediante las recomendaciones individuales”, explica Menne. Para ello, los expertos de Bayer utilizan
los llamados mapas de aplicación. “Dichos mapas le proporcionan
al agricultor información sobre la mejor dosificación de nuestros
productos para cada uno de los sectores de su campo”, agregó. En
el futuro, los agricultores también podrán generar ellos mismos
estos mapas, escaneando con su teléfono inteligente el código QR
en el envase de un agente fitosanitario de Bayer. Un software de
Bayer genera entonces un mapa con base en imágenes satelitales
actuales, datos del suelo y datos topográficos, y ajusta la información al producto escaneado y al respectivo campo del agricultor.
Digital Farming AGRICULTURA
Anne-Katrin
Mahlein
“Supervisar remotamente
grandes cantidades de plantas”
“research” conversó con la doctora Anne-Katrin Mahlein, de la
Universidad de Bonn, sobre la manera de detectar más rápidamente
las enfermedades de las plantas.
¿Qué aporta Big Data a los campos?
Con frecuencia, las enfermedades y los estados de deficiencia
apenas se detectan cuando las plantas ya muestran síntomas
claros, es decir, cuando de hecho ya es demasiado tarde para
intervenir. Esto puede implicar grandes pérdidas en las cosechas.
Cuando los agricultores tomen decisiones en el futuro con base
en la información proporcionada por modernas tecnologías de
sensores y software inteligente, pueden explotar mejor.
¿Cómo pueden ayudar a los agricultores sus cámaras
hiperespectrales?
Amable con el usuario: una tablet comercial (foto inferior)
es suficiente para acceder a la agricultura digital del futuro.
Rolf Schmidt (foto superior), colaborador de Bayer en la granja
Laacher Hof, obtiene en la cabina del tractor un panorama
general sobre el estado del campo de canola.
Las plantas reflejan la luz solar y las cámaras hiperespectrales
registran este reflejo en varios rangos llamados bandas. Podemos registrar de forma muy sensible y específica información,
por ejemplo, de plantas y su fisiología. En el rango de la luz
visible obtenemos información sobre el balance de pigmento,
en el rango infrarrojo cercano sobre la estructura de las hojas
y el balance de agua y en el infrarrojo de onda corta, sobre ingredientes y el balance de agua. Las plantas enfermas muestran
registros espectrales distintos a las saludables.
¿Y qué se puede hacer a final de cuentas con esta información?
“Las moderna maquinaria de irrigación puede leer estos mapas de
aplicación y ejecutarlos con precisión.”
La agricultura de precisión incrementa las
cosechas, disminuye costos y cuida el ambiente
“Si en el futuro los agricultores pueden planear mejor cada semilla y cada milímetro de agente fitosanitario, esto ayudaría a evitar
posibles pérdidas en la cosecha, a incrementar el rendimiento
a nivel mundial y, de este modo, se cuida tanto el bolsillo del
agricultor como también el medio ambiente”, explica Menne. En
su recopilación de datos, él y su colega también consideran el
tema de la protección de datos: “No queremos convertirnos en
el rastreador de datos de la agricultura”, dice el señor Menne.
“Pero necesitamos datos muy concretos de los agricultores para
que nuestros análisis funcionen.” En todo esto, para Menne y su
El objetivo es supervisar de este modo grandes cantidades de
plantas. Así detectamos desde lejos, por ejemplo, enfermedades
en las plantas y estrés por falta de agua y nutrientes. A partir
del espectro de luz, también se pueden detectar, por ejemplo,
agentes patógenos e incluso la gravedad de la infección. Así, el
agricultor puede reaccionar oportunamente y evitar pérdidas en
la cosecha mediante acciones fitosanitarias o fertilizantes.
equipo es de vital importancia la transparencia para el agricultor
y el control sobre sus datos personales, pues el objetivo de los
investigadores de Bayer es asistir al agricultor con las nuevas
herramientas digitales y obtener así lo mejor de su suelo.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Fotos: Dominik Butzmann/Bayer AG (5), Privat (1)
Lucha contra los tumores: la bioquímica doctora Anette Sommer quiere encontrar nuevos medicamentos contra los tipos de cáncer agresivos.
La bioquímica nunca pierde su optimismo, si bien la investigación de ingredientes activos es ardua y constantemente hay reveses.
Doctora Anette Sommer SEMBLANZA
SEMBLANZA: LA DOCTORA ANETTE SOMMER DESARROLLA CONJUGADOS ANTICUERPO-INGREDIENTE ACTIVO
En busca de nuevos
medicamentos contra el cáncer
Aproximadamente, una de cada tres personas tendrá un tumor durante su vida y cerca de la mitad muere a causa del mismo.
El número de medicamentos efectivos contra el cáncer aún es pequeño. Por ello, la bioquímica doctora Anette Sommer busca
sustancias para nuevos fármacos. Los llamados conjugados anticuerpo-ingrediente activo son un esquema muy prometedor.
¿Un tumor que no se puede tratar? La doctora Anette Sommer aguza de inmediato
el oído. La bioquímica es científica líder en
la investigación oncológica de la División
Pharmaceuticals de Bayer en Berlín. Se ha
planteado como tarea “desarrollar medicamentos contra el cáncer que sean eficacias
y a la vez tolerables”. “Cada tumor es distinto y, por lo tanto, debe tratarse de manera
distinta”, explica. Esto la impulsa y, por ello,
lleva 20 años trabajando en la investigación
del cáncer. “No quiero hacer otra cosa”, dice
la científica de 48 años y explica su motivación: “Si bien la mayoría de los medicamentos contra el cáncer que se encuentran
actualmente en el mercado actúa y prolonga la vida de los pacientes con cáncer, pocas
veces mejoran también la calidad de vida.”
Fatiga, graves molestias digestivas, dolores
nerviosos y caída del cabello atormentan a
los pacientes. Por ello, la investigadora de
Bayer quiere desarrollar ingredientes activos que tengan el menor número posible de
efectos adversos y, al mismo tiempo, desarrollen una gran eficacia en el tumor.
Un ingrediente activo óptimo
atacaría solo el tumor
La doctora Sommer tiene la mirada puesta
sobre todo en aquellos tumores en los que
existe una necesidad particular de acción:
tipos de cáncer agresivos contra los que
hasta el momento no hay ningún medicamento efectivo, por ejemplo, algunos tipos
de cáncer de mama, cáncer de estómago o
cáncer de páncreas. Contra estas enferme-
Compensación deportiva: la doctora Anette Sommer le hace frente a la cotidianeidad
estresante del laboratorio con movimiento. Cada día asiste en bicicleta al trabajo.
dades, la bioquímica desarrolla sustancias
que ataquen en lo posible solo al tumor
y cuiden el tejido saludable. Para lograrlo,
ella y su equipo se valen de algunos trucos: “Acoplamos los ingredientes activos
altamente efectivos a un anticuerpo que
reconoce específicamente determinadas
proteínas en las células tumorales, solo se
acopla ahí y transporta el ingrediente activo a la célula cancerosa”, explica. Anette
Sommer toma un lápiz y empieza a dibu-
jar: anticuerpo, células tumorales, puntos
de acoplamiento. “Los científicos llaman
a estas moléculas híbridas conjugados
anticuerpo-ingrediente activo”, señala,
abreviado ADC (del inglés Antibody-Drug
Conjugate). “Son parecidos a un caballo
de Troya.” La estructura básica es un anticuerpo. Está programada para acoplarse
en determinadas proteínas en la célula tumoral. Estos marcadores de tumor se presentan ya sea solo en células cancerosas o
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Objetivo común: el trabajo en equipo
en el laboratorio es importante para la
doctora Anette Sommer. Junto con sus
colaboradores y colegas como Rukiye
Tamm (foto derecha), Linda Caparusagi y
Jörg Willuda (foto inferior), la bioquímica
busca nuevas posibilidades de atacar a
los tumores de manera efectiva. Para ello
trabaja en su oficina en la computadora
(foto izquierda), lo mismo que en el
laboratorio.
se presentan con mucho mayor frecuencia
en las células tumorales que en las células
saludables del cuerpo.
“Y aquí se manifiesta la genialidad
del concepto de ADC”, se entusiasma
la doctora Sommer. El ADC lleva en el
equipaje un ingrediente activo letal para la célula tumoral, ambos están unidos entre sí a través de un así llamado enlazador. En cuanto el conjugado
se acopla y es absorbido, descarga su
carga en la célula cancerosa. El medicamento empieza a actuar y la célula
cancerosa muere. “Al menos en teoría,
lamentablemente no es tan sencillo”,
dice la doctora Anette Sommer.
84
Bayer research 30 Noviembre 2016
¿Qué es lo que hace tan difícil el trabajo con las moléculas híbridas? “Los ADCs
combinan moléculas de dos mundos”,
explica la Sommer. “El ingrediente activo
es la parte química. El anticuerpo es como
proteína la parte biológica.” Por ello, para
verificar el efecto del ADC son esenciales
numerosas pruebas de laboratorio.
La científica es perseverante,
en el mejor sentido de la palabra
“La búsqueda de un nuevo ingrediente
activo es una ciencia experimental”, dice
y agrega que justamente eso es lo que la
hace tan interesante, aunque en ocasiones
también extremadamente laboriosa. Su
motivación: “Quiero desarrollar candidatos de sustancias que tengan posibilidades
de ser verificadas en la clínica y después
alcanzar la aprobación para el mercado.”
Quien se encuentra con la investigadora
de Bayer queda rápidamente convencido de
que algún día lo logrará. La doctora Sommer
es perseverante, en el mejor sentido de la
palabra. “Cuando se decide por algo en la
investigación, también hay que mantenerse
en ello”, opina. Con esta perseverancia practica también su pasatiempo: correr. Entrena
para carreras de cinco y 10 kilómetros y
participa periódicamente en competencias, individuales y en equipo. Desde 2005
Doctora Anette Sommer SEMBLANZA
participa casi cada año con colegas en el relevo 5x5 kilómetros en el zoológico de Berlín.
Este año, el equipo se llamó (cómo podría ser distinto): “The Flying Antibodies”.
“Nuestra mascota fue obviamente un anticuerpo alado”, cuenta la doctora Anette
Sommer. El entrenamiento consume una
gran parte de su tiempo libre: “Me divierte mucho procurarme de esta manera una
compensación de movimiento al trabajo.” Ha
demostrado una perseverancia similar durante toda su trayectoria de investigación,
a pesar de que constantemente hay reveses.
La carrera profesional de la doctora Sommer
sigue de forma sorprendente exactamente
las etapas de la investigación farmacéutica
en el desarrollo de ingredientes activos.
Desde sus estudios se decidió
por la oncología
Todo desarrollo de medicamentos inicia
con la identificación del objetivo. Describe
la búsqueda de un punto de ataque en el
cuerpo al cual podría dirigirse un nuevo
ingrediente activo: “En cuanto sabemos
contra qué tipo de cáncer hace falta un
medicamento adecuado, analizamos con
mayor detalle el tumor”, explica la doctora. “Buscamos, por ejemplo, receptores que
se presenten con una frecuencia particular
en las células tumorales y a los que podría
atacar un medicamento.” Directamente
después de su tesis doctoral en la Escuela
Superior de Medicina de Hannover, Anette
Sommer trabajó en este campo. Se encargó
sobre todo de cáncer de mama resistente a
las hormonas y cáncer de próstata.
El segundo paso en el camino hacia un
nuevo medicamento es la validación del objetivo. Este es el trabajo principal de la doctora Sommer desde que en el año 2004 se
cambiara al área de Enabling Technologies.
Los investigadores verifican, por ejemplo,
en recortes de tumor si el punto de ataque
previamente definido realmente abre una
oportunidad de tratamiento. Si se confirma
el objetivo, puede iniciar la fabricación de un
ingrediente activo específico que se acople
exactamente al tejido del tumor. Esta así llamada estructura guía, el anticuerpo principal, lo analizan entonces detalladamente los
investigadores. Lo optimizan en todas sus
características y afinan, por ejemplo, las características de acoplamiento del anticuerpo. “El desarrollo de ADCs es una colabora-
ción de expertos de distintas especialidades
como especialistas en anticuerpo, químicos
médicos, expertos en farmacocinética, toxicólogos y farmacólogos, explica Sommer.
Así, numerosos experimentos llevan al verdadero candidato a ingrediente activo.” Los
resultados de todas las pruebas llegan a ella.
Desde enero de 2015, es “Coordinadora de
la cartera de ADCs en la investigación temprana de ingredientes activos.” Además del
trabajo de proyecto, la científica es competente para las cooperaciones internacionales
con socios académicos, en la actualidad, por
ejemplo, con Cancer Research UK y distintas
instituciones en Sinagpur.
En retrospectiva, la doctora Sommer está muy contenta de haber empezado “en la
base de la investigación de ingredientes activos”. Dice que esto le dio una comprensión
de la relevancia de la identificación y validación del objetivo para los programas de detección de ingredientes activos que se fundamentan en ello, y también del estrés que
reina en los departamentos que investigan
en este campo. Ella hace frente a su propio
estrés con movimiento: con la bicicleta, la
doctora Sommer se desplaza cada mañana
por Berlín, desde Prenzlauer Berg hasta Wedding y por la tarde de regreso. “Necesito el
deporte para desconectarme.” Si el ciclismo
y correr no son suficientes, va al gimnasio en
las instalaciones de Bayer o hace yoga. “Es
una buena compensación del barullo que en
ocasiones reina en el laboratorio.”
Le gusta el trabajo en el equipo y
traspasar las fronteras. “Aquí colaboran
muchas personas de distintos países, todas con el mismo objetivo: ayudar a los
pacientes con tumores.”
Tuvo en su padre
a un modelo profesional
Anette Sommer heredó su preocupación
por los pacientes y su empatía de su padre.
Trabajaba como internista y gerontólogo,
especializado en marcapasos, y fue un verdadero modelo para ella. “En ese entonces
pensaba que todo lo que sabía hacer en el
manejo de pacientes era ya algo admirable.”
Por ello, no estudió medicina como él, sino
bioquímica. Su entusiasmo por la genética
y las moléculas bioquímicas lo descubrió
desde la escuela. Al igual que su padre,
quiere ayudar de este modo a los pacientes, pero no como médica en el lecho del
Afición por la ciencia: durante su trabajo de doctorado en 1997
en la Escuela Superior de Medicina de Hannover, la doctora
Sommer se sentó con frecuencia frente al microscopio.
Ya desde entonces investigaba en el área de oncología.
enfermo, sino como investigadora en el
desarrollo de medicamentos.
De cientos de candidatos potenciales a
ingrediente activo, su equipo solo manda verificar en la práctica a los más efectivos. “Se
trata sobre todo de analizar y comprender
las interacciones de los ingredientes activos
en el organismo”, explica. “Exclusivamente
la mejor sustancia se prueba en cuanto a
tolerabilidad y efectividad en pacientes con
tumores.” Lo antes en ese momento, los investigadores saben entonces si el ingrediente
activo tiene potencial. “No importa lo que
hagamos, no puede causarle ningún daño al
paciente”, aclara la doctora Sommer.
La bioquímica ya logró llevar a un candidato a ingrediente activo hasta la primera fase clínica. “Pero después tuvimos que detener
el desarrollo porque la sustancia no funcionó
como esperábamos.” En la vida de los investigadores hay constantemente estos puntos de
inflexión. “Fue una decepción, pero sin lugar
a dudas la mejor decisión”, dice, “pues deseamos desarrollar medicamentos que sean
seguros y efectivos.” La científica sabe: más
de 90 por ciento de todos los nuevos planteamientos fracasan en algún momento, ya
sea porque el ingrediente activo no actúa de
forma óptima o porque causa efectos adversos inaceptables. “Pero si con los demás medicamentos se pueden salvar vidas, entonces
vale la pena el esfuerzo.”
Bayer research 30 Noviembre 2016
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AYUDA EN EL SÍNDROME DEL OVARIO POLIQUÍSTICO
Pequeña píldora contra un
gran trastorno hormonal
Millones de mujeres padecen del síndrome del ovario poliquístico (SOPQ) -una enfermedad que genera la virilización
de su cuerpo y sobrepeso. Investigadores de Bayer desarrollan ahora una terapia novedosa contra uno de los trastornos
hormonales más difundidos entre las mujeres.
Malhechor atractivo: la hormona sexual masculina testosterona, en la imagen muy amplificada en forma de cristal, también se genera en el
cuerpo femenino. Si una mujer produce demasiadas hormonas masculinas, a menudo tendrá que luchar con vello excesivo en el cuerpo (por
ejemplo, crecimiento de barba), esterilidad o arteriosclerosis.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Síndrome del ovario poliquístico MEDICINA
Cuando las hormonas se comportan tan
alocadamente, las mujeres lo viven como
un ataque masivo a su feminidad: pierden
cabello, y al mismo tiempo prolifera vello
en la barbilla, el labio superior, el pecho
y alrededor del ombligo. La piel se torna
grasosa y brotan granos. El ciclo menstrual
es irregular. Constantemente dejan de aparecer la ovulación y el sangrado mensual
y algunas mujeres afectadas son estériles.
También cambia el metabolismo, aparece
sobrepeso u obesidad y arteriosclerosis
(calcificación en los vasos sanguíneos) con
mayor frecuencia que el promedio. Además
de las molestias físicas, los síntomas con
frecuencia también afectan intensamente
la psique de las mujeres en cuestión -se
sienten en parte estigmatizadas.
En la mayoría de los casos, estas mujeres padecen un trastorno metabólico
llamado síndrome del ovario poliquístico
(SOPQ). Entre cinco y 10 por ciento de
todas las mujeres en edad de procrear lo
presentan. Por lo general, la enfermedad
se diagnostica por primera vez entre los
20 y los 30 años de edad, pero las primeras señales aparecen desde antes.
Fotos: Thorsten Futh/Bayer AG (2), Sidney Moulds/SPL/Agentur Focus (1), Barcroft Media/Bulls (1), Stewart Williams/The Sun/Bulls (1)
SOPQ: un exceso de andrógenos
“El resultado principal en caso de SOPQ es
un exceso de hormonas sexuales masculinas -llamadas andrógenos-, que circulan en la sangre de las mujeres”, explica
Thomas Zollner, responsable de Investigación de Terapias Ginecológicas en Bayer.
La enfermedad le debe su nombre a los
quistes en los ovarios que aparecen en la
mayoría de las mujeres afectadas. Si bien
los quistes no causan ninguna molestia
en sí, pueden generar infertilidad.
“En congresos especializados en ginecología, escucho con mucha frecuencia la
urgencia con la que se requiere una opción de tratamiento”, dice el biólogo Martin Fritsch, Senior Scientist en la División
Pharmaceuticals de Bayer en Berlín. “En
EE.UU. no existe ninguna terapia aprobada
para esta enfermedad, la cual viene acompañada de una mayor mortalidad.” Junto
con su equipo, desarrolla un ingrediente
activo para una nueva terapia que podría
aportarles considerables alivios a millones
de mujeres afectadas. El ingrediente activo
bloquea los receptores centrales de los andrógenos y ya pudo probarse con éxito en
Investigación para mujeres: el doctor Martin Fritsch (der.) desarrolla junto con colegas
como Juliane Hundt un nuevo ingrediente activo contra el trastorno hormonal femenino.
ensayos preclínicos. En la siguiente etapa,
se probaría en un primer estudio clínico.
Pero no solo la búsqueda de un medicamento adecuado es un reto: también
el diagnóstico de la enfermedad es por lo
general complicado para los médicos, pues
los síntomas típicos se presentan con distintas intensidades en cada mujer. Los médicos aún saben poco sobre el surgimiento
del SOPQ. Y sus posibilidades de terapéuticas son restringidas. El tratamiento estándar se limita en muchas ocasiones al alivio
de los síntomas individuales. Por ejemplo,
los médicos tratan el acné y la diabetes
o prescriben una píldora anticonceptiva
para regular el ciclo menstrual. En estudios experimentales, a mujeres con SOPQ
muy acentuado se les administraron antiandrógenos que normalmente se utilizan
sobre todo contra el cáncer de próstata.
Sin embargo, dado que causan efectos adversos muy marcados, este tratamiento no
entra en consideración para el uso general. “Hasta el momento no se ha aprobado
ninguna terapia específica con la cual se
pueda tratar ampliamente el SOPQ”, explica el doctor Fritsch.
Los investigadores de Bayer quieren
corregir esta deficiencia con su nuevo
ingrediente activo. Su esquema está
dirigido al receptor de andrógenos que
produce la mayor parte de las manifestaciones típicas del sexo en los hombres.
Interesantemente, también se encuentra
en muchas células corporales de mujeres. El receptor androgénico controla,
por ejemplo, el metabolismo tanto en
el tejido adiposo masculino como en el
femenino. Si una hormona sexual masculina como la testosterona o la dihidrotestosterona se acopla en el receptor androgénico, se activan distintos genes que
son responsables de una acentuación del
aspecto masculino.
El nuevo ingrediente
activo evita el efecto de
las hormonas masculinas
“Nuestro ingrediente activo se enlaza al
receptor androgénico sin activarlo y evita
de este modo que los andrógenos como la
testosterona puedan desarrollar su efecto”, explica el doctor Zollner el mecanismo
del antagonista del receptor androgénico.
Pero se busca que la sustancia no
solo inhiba la virilización visible externamente. También debe combatir los
Hasta
10
por ciento
de las mujeres en edad reproductiva padecen en el mundo de SOPQ.
Fuente: National Institute of Child Health and Human Development (NICHD)
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Señales de virilización
En las pacientes con SOPQ, el equilibrio hormonal se ha vuelto loco. La enfermedad puede manifestarse con distintas
intensidades, algunas mujeres no perciben casi nada externamente. Otras observan que su cuerpo cambia marcadamente y
cada vez se ve más viril. Esto también constituye una carga psicológica para las mujeres.
Por el exceso de andrógenos, en muchas
pacientes con SOPQ se presentan
entradas. Sus cabellos se pierden
como ocurre en los hombres.
Un síntoma es el acné causado por
el mayor nivel de andrógenos y que
en caso de SOPQ aparece con mucha
frecuencia.
A menudo, los andrógenos causan
un marcado vello en el cuerpo y el
crecimiento de barba.
Los quistes en los
ovarios (aquí en el
ovario derecho) le dan
su nombre al síndrome.
Se presentan en 80 %
de las pacientes con
SOPQ.
Un ciclo menstrual irregular y una
menor fertilidad son con frecuencia
síntomas del SOPQ, relacionados
directamente con los quistes en los ovarios.
En muchos casos, las células
corporales de las pacientes con
SOPQ se vuelven resistentes a la
insulina. La hormona insulina, la
cual se produce en el páncreas
(aquí resaltado en amarillo), ya no
actúa en el cuerpo. La diabetes
La obesidad es una de las consecuencias tipo 2 puede ser la consecuencia.
más frecuentes del SOPQ y agrava aún
más la enfermedad.
Investigación sobre la salud femenina
A menudo, el origen de las típicas molestias en las mujeres son los trastornos hormonales. Científicos de Bayer investigan
numerosos esquemas para mejorar la salud de las mujeres y su calidad de vida: desarrollan modernos anticonceptivos
hormonales así como nuevos esquemas terapéuticos para aliviar, por ejemplo, molestias menstruales y enfermedades
ginecológicas como miomas y endometriosis. En esta última enfermedad, el tejido de la mucosa de la matriz se mueve
por el cuerpo y se establece en regiones del abdomen en las que puede causar dolores intensos, una menor fertilidad y la
sinequia de órganos abdominales.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Síndrome del ovario poliquístico MEDICINA
Contra el tabú
Esta mujer padece de un trastorno metabólico llamado síndrome del ovario
poliquístico, abreviado SOPQ. Pero Harnaam Kaur del sur de Inglaterra ha
aceptado el reto de la enfermedad y lo maneja abiertamente. Su intenso
crecimiento de barba y vello inició desde su pubertad (en la foto de la izquierda
aparece a la edad de 13 años). Otras mujeres padecen adicionalmente de
síntomas como esterilidad y sobrepeso.
“Si los trabajos
siguen siendo así de
prometedores, esperamos
poder iniciar pronto la
fase clínica I.”
Doctor Thomas Zollner,
Responsable del Departamento
de Investigación de Terapias
Ginecológicas de Bayer en Berlín
síntomas que a menudo acompañan al
síndrome del ovario poliquístico: en especial la resistencia a la insulina como en
la diabetes tipo 2 y el sobrepeso. “Éstos
hacen incluso que las mujeres con SOPQ
tengan a largo plazo una morbilidad y
una mortalidad significativamente más
elevadas”, dice el doctor Zollner. Es decir,
las mujeres afectadas son más propensas
a desarrollar otras enfermedades y tienen una menor expectativa de vida.
El ingrediente activo que prueban
ahora él y su colega el doctor Fritsch, fue
seleccionado originalmente para el tratamiento de una enfermedad totalmente
distinta. Los experimentos realizados en
ello hicieron avanzar considerablemente
a los científicos en el departamento de
Investigación de Terapias Ginecológicas:
una serie de resultados de investigación
anteriores se pudo aprovechar para el desarrollo de la sustancia y aplicar para la
nueva indicación de SOPQ. Sin embargo,
faltan los resultados específicos de SOPQ
en cuanto a la eficacia. Por ello, los científicos realizan diversos ensayos en células
y también en animales, para verificar si
su candidato efectivamente desarrolla el
efecto correspondiente contra el SOPQ:
“Controlamos el aumento de peso, se pudo
restablecer el ciclo menstrual de los animales y se logró eliminar la resistencia a
la insulina”, dice el doctor Fritsch.
Pero la optimización de un nuevo tratamiento potencial se encuentra en la cuerda
floja: “Se busca que dosis reducidas de la
sustancia produzcan ya el efecto deseado.
Además, también se debe garantizar que ni
el ingrediente activo ni sus productos de
descomposición causen efectos adversos”,
dice el doctor Zollner. En este sentido se
han realizado amplios estudios. El doctor
Zollner indica: “Si los trabajos siguen siendo
así de prometedores, esperamos poder iniciar pronto la fase clínica I.” Por lo regular,
los candidatos a nuevos medicamentos deben pasar por tres fases de estudio antes de
ser aprobados para el uso comercial.
Los investigadores quieren
comprender mejor los
fundamentos del SOPQ
Además de los resultados hasta ahora muy
prometedores, los doctores Fritsch y Zollner quieren también comprender mejor los
fundamentos de la enfermedad. Si bien los
médicos saben que la llamada hormona
luteinizante es producida en mayor cantidad por la hipófisis y que una resistencia
a la insulina, como la que se genera en
la diabetes tipo 2, agrava la enfermedad,
pero la razón exacta por la que el nivel de
testosterona es más alto en las pacientes,
es algo que hasta ahora solo se especula.
En experimentos propios, los investigadores de Bayer quieren descubrir, entre otras
cosas, como se genera la testosterona en
el tejido adiposo de las pacientes con SOPQ y cómo influye en su actividad.
Los resultados podrían ayudar en la
búsqueda de otros candidatos a ingrediente
activo. Con el bloqueo del receptor androgénico, los científicos de Bayer ya tienen
un mecanismo central del SOPQ en la mira.
“Pero queremos encontrar otras posibilidades para complementar el tratamiento del
SOPQ”, asegura el doctor Fritsch.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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MICROORGANISMOS EN LA INVESTIGACIÓN DE PLANTAS
El tesoro del congelador
Preparación para los nuevos ensayos: Janelle Ciafardoni y Rakhi Singh (de izquierda a derecha) aíslan bajo una así llamada carpa anaerobia,
microbios que solo pueden sobrevivir en un entorno libre de oxígeno.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Fotos: Peter Ginter/Bayer AG (5)
Los genes de las bacterias ayudan a los investigadores de Bayer a mejorar las características de las plantas útiles para
los agricultores. Con el uso de biotecnología, ya existen semillas que son resistentes contra los agentes fitosanitarios
así como contra insectos y nematodos dañinos y que producen mayores cosechas. Las mejoras se pueden conseguir
transfiriendo una parte de la enorme diversidad genética del reino de las bacterias a importantes plantas útiles. Los
grandes avances en la automatización y en la bioinformática les facilitan a los científicos de Bayer la búsqueda de
nuevos genes valiosos. Con las nuevas tecnologías, los especialistas pueden trabajar en la actualidad con un gran
número de cepas de bacterias y conocer más sobre sus funciones a través de su código genético.
Bacterias AGRICULTURA
El doctor Jon Giebel y su equipo de Trait Research en la
División Crop Science se encargan cada día del bienestar
de una impresionante colección de bacterias. Cada una de
las 116 mil cepas de bacterias, las cuales están guardadas a
menos 80 grados centígrados en los congeladores del Centro
de Innovación de Bayer en Morrisville, Carolina del Norte,
podría ser la clave para ayudar a los agricultores a satisfacer
la creciente demanda de alimentos. En estos microbios dormitan características valiosas con las que los investigadores
quieren desarrollar en el futuro nuevas especies de plantas
con características mejoradas. “Muchas de estas bacterias
contienen genes que les proporcionan a las plantas útiles
resistencia contra los parásitos o las hacen tolerantes a los
herbicidas. Otras cepas se utilizan en la fabricación de nuevos productos fitosanitarios biológicos o químicos”, describe el doctor Giebel su tesoro viviente. Con un promedio de
cinco mil genes por organismo y 116 mil organismos, los
investigadores de Bayer cuidan una biblioteca gigante con
más de quinientos millones de genes, de los cuales pueden
seleccionar los más prometedores.
Nuevos microbios para la colección: Sebastian Doerfert toma muestras
de suelo en un terreno propio de Bayer en Carolina del Norte. En el
laboratorio se aíslan en ellas bacterias vivas.
La diversidad microbiana ayudará a los
agricultores a superar sus retos
La colección de Bayer de 116 mil cepas de bacterias sigue creciendo. El doctor Giebel y su equipo amplían la diversidad biológica de esta biblioteca, en ello centran su atención. En ello,
Bayer considera todas las leyes que regulan la recolección de
muestras de campo - incluyendo todas las leyes aprobadas
con la firma del protocolo de Nagoya. En lugar de buscar
nuevos organismos en todo el mundo, los investigadores de
Bayer se concentran en la diversidad que encuentran en el
terreno propio de la empresa. “Una cucharada de tierra de
nuestro estacionamiento contiene más microorganismos diferentes que los que encontraríamos en todos los zoológicos de
Norteamérica”, explica el doctor Giebel. “Para nosotros como
personas resulta difícil hacernos una imagen de la comunidad
de microbios que nos rodea. Si nos imaginamos una lombriz
y un león, pensamos en dos organismos muy distintos. Pero
si colocamos como referencia la diversidad de la comunidad
de microbios, en realidad la lombriz y el león son parientes
cercanos.” Lo decisivo es capturar esta diversidad genética en
el laboratorio. Adicionalmente, los científicos de Bayer intentan seleccionar aquellos microbios en los que la probabilidad
es alta de que sus genes preparen características ventajosas
para las plantas.
Cuando llegan nuevas muestras a Morrisville, se cultivan
en el laboratorio. Partiendo de estos cultivos, los trabajadores
de Bayer aíslan nuevos microbios singulares y los almacenan
de manera segura. Entonces empieza el verdadero trabajo: la
búsqueda de características muy prometedoras. Se prueban
los microbios para saber si están potencialmente en condiciones de combatir a insectos y nematodos o inhibir el crecimiento de hongos nocivos. Los científicos analizan si estos
microbios pueden degradar agentes fitosanitarios químicos o
mejorar la salud general de las plantas.
En cuanto una cepa de bacterias demostró alguna de estas
características ventajosas, los investigadores de Bayer intentan
comprender la causa y trabajan en que esta característica también esté disponible para agricultores. Si encuentran un gen de
microbio que se relacione con la característica deseada, lo transfieren a la planta útil como, por ejemplo, soya. Así crean una
planta genéticamente modificada con la característica ventajosa.
Dos novedades aceleraron el proceso. Hace 18 meses, los
investigadores de Bayer empezaron a secuenciar los genomas
de toda la colección. Y en primavera de 2017 se pondrá en
operación un robot que lleva por nombre “Automated Storage and Handling”, abreviado ASH. Automatizará el almacenamiento, la extracción y la preparación de las muestras
de bacterias. Hasta ahora todo esto era trabajo manual. “En
lugar de mil 500 cepas por semana, podremos preparar mil
700 cepas al día”, dice el doctor Giebel. Toda la inversión en
tiempo y material que hizo Bayer en la construcción de esta
instalación, se pagará con la velocidad con la que serán posibles las innovaciones en el futuro.
1,700
cepas de bacterias
al día pueden analizar los investigadores
gracias a la instalación automatizada.
Fuente: Bayer
Bayer research 30 Noviembre 2016
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El doctor James Doroghazi y el doctor Jon Giebel (foto superior
izquierda) analizan los antecedentes genéticos de las bacterias. Para
probar nuevas estrategias contra el microorganismo en el laboratorio, los científicos (foto superior derecha) en una caja realizan experimentos con larvas de insectos en una caja (foto inferior izquierda).
Dado que se secuenció la herencia genética de las bacterias
en la colección, los investigadores pueden identificar de forma
más rápida y exacta que hasta ahora nuevos genes que actúen
contra los parásitos.
Así, la búsqueda de nuevos genes se basa entonces menos en
ensayos prácticos y más en el conocimiento disponible.
Los científicos prueban si las bacterias seleccionadas
actúan contra los parásitos relevantes
Un microbio muy prometedor, el cual se necesita para comprobar
las hipótesis del análisis de datos, se envía al sistema ASSH. La
máquina con las dimensiones de un pequeño departamento de un
espacio extrae entonces sets de las cepas deseadas de la profundidad del congelador a la superficie. En minutos, las muestras se han
descongelado y se pueden cultivar en el laboratorio para prepararlas para ensayos de comida con insectos o nematodos (filarias).
En el siguiente paso, las bacterias seleccionadas se someten
a pruebas de actividad para confirmar las predicciones con base
en las computadoras hechas por los investigadores. Las bacterias se le dan de alimento con su respectivo parásito mezcladas
con alimento sintético. La laboratorista Ellis Driver muestra el
resultado de una prueba con un pentatómido que ataca la soya
y otras legumbres: en uno de los recipientes que sostiene en
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Bayer research 30 Noviembre 2016
la mano, seis de ocho larvas del insecto alimentadas con la
mezcla de bacterias se encuentran muertas en el fondo. En un
segundo recipiente con las mismas bacterias mezcladas, están
muertos incluso todos los parásitos. “Es un resultado realmente
bueno”, dice la señora Driver. “Las larvas en el grupo de control
sin aditivo de bacterias están muy bien, el grupo tratado están
en su mayoría muerto.”
Posteriormente, los científicos tienen que confirmar qué genes son responsables del efecto. Un procedimiento muy efectivo
para ello es la llamada genómica comparativa. El colega de Giebel, el doctor James Doroghazi, explica cómo funciona: “Supongamos que tenemos cinco cepas de bacterias que son mortales
para un parásito y cinco que no tienen este efecto, aunque presentan muchas similitudes en sus secuencias genómicas. Después
buscamos genes que aparezcan en las cinco primeras cepas pero
no en las segundas cinco y analizan dichos genes en cuanto a la
actividad potencial.”
Además de la genómica comparativa, los investigadores de
Bayer utilizan otros métodos para determinar lo que hace efectiva a una cepa de bacterias contra insectos. Bioquímicos extraen
y separan proteínas de estas bacterias eficaces para determinar
después en experimentos de comida con insectos, qué grupo
muestra la actividad deseada. El objetivo es aislar una proteína
o muy pocas proteínas, las cuales sean responsables del efecto.
Después, los investigadores pueden determinar los genes que
portan la información para la formación de las proteínas activas
equiparando la secuencia de proteína con la secuencia de ADN.
Después del descubrimiento de un gen responsable de un
efecto contra parásitos, los científicos se encuentran frente al
siguiente reto: deben introducir el gen del microbio en el genoma
de la planta. Si los genes se activan como se desea en la planta,
producen las mismas proteínas que los microbios, lo cual ayuda
a la planta a protegerse ella misma contra los parásitos.
El paso es difícil, pues si un gen de microbio transferido a
la planta no trabaja limpiamente o daña a la planta, el ensayo
fracasa. De ser así, Giebel, Doroghazi y el resto del equipo empiezan de nuevo y buscan una solución para el problema. Si todo
Bacterias AGRICULTURA
Cómo pueden proteger a las plantas los genes de bacterias
Algunos microbios liberan ingredientes activos biológicos que combaten agentes patógenos y/o parásitos. Cuando los científicos
descubren una bacteria con la actividad biológica deseada, pueden aplicar al menos tres estrategias para proteger con ella a las plantas
de los parásitos:
Los investigadores identifican una bacteria que produce
biológicamente una sustancia química. Ésta actúa
contra un parásito y/o una enfermedad de la planta.
Bacteria
Moléculas activas
Químicos fabrican sintéticamente los
llamados derivados de las sustancias
biológicas, es decir, sustancias muy
parecidas, que causan el efecto
deseado. Así desarrollan nuevos
agentes fitosanitarios.
marcha bien, los investigadores han logrado el primer paso para
desarrollar una nueva planta genéticamente modificada con resistencia a los parásitos integrada. Con este método se han identificado varios genes en los últimos años y se han probado en plantas
que generan una defensa contra los parásitos del maíz, el algodón
y la soya. Este tipo de plantas de ensayo crecen en invernaderos
en la sede principal de la División Crop Science de Bayer en el
Research Triangle Park a solo pocos de kilómetros de distancia. Los
investigadores de los grupos de Trait Discovery esperan acelerar el
descubrimiento de genes útiles mediante sus nuevas posibilidades.
Quieren ofrecer nuevos productos a los agricultores, los cuales
reduzcan las pérdidas en las cosechas causadas por los parásitos.
Con la ayuda de bacterias se puede fortalecer de muchas
maneras la capacidad de resistencia de las plantas
Los investigadores que desarrollan nuevos agentes biológicos,
también utilizan la colección de bacterias, pero persiguen otro
esquema. Utilizan bacterias vivas en su totalidad para fabricar
Equipos de investigación de agentes
biológicos desarrollan un spray o una
camisa protectora para las plantas
útiles y sus semillas. Estos productos
contienen las bacterias responsables
del efecto biológico deseado.
Los genetistas introducen ADN de
la bacteria en las plantas útiles
que después producen ellas mismas
moléculas activas.
productos que protejan y mejoren las plantas - para sprays para
hojas y recubrimientos para semillas. Los microbios en estos productos protegen a las plantas, entre otras cosas, contra parásitos
insectos o la infestación de hongos.
Un ejemplo de ello es el desinfectante Poncho/VOTiVO. Protege
las semillas de soya, maíz o algodón de doble manera: en primero
lugar, las semillas se cubren con una mezcla de esporas bacterianas, las cuales forman una barrera viva contra daños por nematodos. En segundo lugar, el agente contiene un químico sistémico
que es absorbido por las raíces. Así, este químico sistémico actúa
contras muchos parásitos de insectos que atacan la planta en la
fase de crecimiento temprana particularmente crítica. Además, en
los EE.UU. el desinfectante se utilizan a menudo para semillas que
con la modificación genética poseen adicionalmente una tolerancia a los herbicidas y una resistencia a los parásitos integrados.
El microbiólogo Giebel está seguro de que de su colección
de bacterias pueden surgir muchos otros productos de Bayer.
Por ello, él y su equipo seguirán cuidando y ampliando su tesoro congelado.
Bayer research 30 Noviembre 2016
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INVESTIGADORES DE BAYER QUIEREN CONTENER EL ZIKA, LA MALARIA Y EL DENGUE
Lucha contra el riesgo de los mosquitos
Chupasangre peligrosos: el aspecto casi elegante del mosquito de Egipto (Aedes aegypti) es engañoso. El mosquito con las rayas blancas mide
solo tres a cuatro milímetros, pero en muchas partes del mundo está clasificado como uno de los insectos más temidos.
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Bayer research 30 Noviembre 2016
Fotos: Sabine Bungert/Bayer AG (2), Your Photo Today/All Medical (2), Privat (3), Liverpool School of Tropical Medicine (1)
Filigranas, minúsculos, pero extremadamente peligrosos: los mosquitos transmiten numerosas enfermedades y amenazan la salud
de miles de millones de personas. La lucha contra estos animales es difícil y, además, cada vez desarrollan más resistencias contra
los insecticidas existentes. En todo el mundo, investigadores de Bayer trabajan en controlar a los transmisores de enfermedades y
proteger a las personas contra las mismas. Ahora, dos productos novedosos pueden ayudar a hacerlo.
Zika, malaria y dengue ESPECIAL
El virus del Zika (foto izquierda) se transmite por la picadura de mosquitos infectados. En los laboratorios de screening de Bayer en
Monheim (foto derecha) los investigadores prueban la efectividad de nuevas sustancias destinadas a detener los mosquitos y, así, las
enfermedades que transmiten.
El mayor enemigo de Brasil porta un uniforme de batalla blanco
y negro. Mide solo pocos milímetros, pero es más malicioso que
cualquier depredador: el mosquito de Egipto. Su hambre de sangre
humana hace extremadamente peligroso al Aedes aegypti: en Sudamérica, puede estar infectado con virus de dengue, fiebre amarilla,
chikunguya o Zika. Pero los insectos también son peligrosos en todo
el mundo: alrededor de tres mil millones de personas corren el riesgo
de sufrir por enfermedades transmitidas por mosquitos. Cada año
mueren más de 700 mil personas, mayormente de malaria (transmitida por mosquitos de la especie Anopheles), fiebre amarilla o
dengue. “Así, el mosquito es el animal más letal del mundo”, explica
Frederico Belluco, responsable de Marketing and Vector Control para
Latinoamérica en Environmental Science de la División Crop Science
de Bayer en Brasil. Apoya el trabajo conjunto contra los mosquitos. Él
y sus colegas tienen en la mira sobre todo la especie Aedes.
Los mosquitos de Egipto se han adaptado muy
bien a la vida cerca de los humanos
En ocasiones, una sola picadura es ya una sentencia de muerte, si
el mosquito transmite agentes patógenos. Para cada quinto enfermo de fiebre amarilla, la ayuda llega entonces demasiado tarde. Y
una infección de Zika en mujeres embarazadas puede causar microcefalia en su bebé, una malformación cerebral que con frecuencia produce discapacidades mentales o la muerte. Las imágenes de
recién nacidos con el cráneo atrofiado atraen mucho la atención
en el brote de Zika actual en Sudamérica, pero solo constituye una
pequeña porción en el problema global de los mosquitos.
“Ningún país en el mundo ha logrado hasta ahora controlar
a largo plazo los mosquitos”, dice Belluco, pues el mosquito es
un verdadero artista de la supervivencia -resistente y adaptable
como ningún otro ser vivo. La descendencia no es muy exigente,
una corcholata llena de agua de lluvia es suficiente para la incubación. Después de pocos días eclosionan tropas de mosquitos.
Cada vez con mayor frecuencia, los insecticidas convencionales
son inefectivos. Los investigadores se encuentran frente a dos
problemas enormes: “Por un lado, los mosquitos se vuelven resistentes contra los ingredientes activos existentes, y por el otro,
a menudo es difícil acceder a los seres diminutos y controlarlos
eficientemente”, explica Federico Belluco.
Los investigadores hace tiempo que buscan
agentes eficaces contra los transmisores de
enfermedades
Ahora, los investigadores de Bayer persiguen un nuevo esquema
muy prometedor contra los transmisores de la malaria: el primer
proyecto de producto que se basa en una combinación especial
de dos ingredientes activos, Fludora Fusion. Durante seis años, los
investigadores trabajaron en la composición adecuada del agente.
Pronto podría estar disponible para el uso contra los transmisores
zumbadores de enfermedades. Así lo espera también el doctor Kurt
Vandock, Senior Scientist en el negocio de Environmental Science de
la División Crop Science en los EE.UU. “Simplemente no acepto que
las personas mueran por causa de los mosquitos”, dice el investigador. Vivió desde temprano lo mucho que los mosquitos amenazan
50
Por ciento
de la humanidad vive en una región
con amenaza de dengue.
Fuente: Bayer
Bayer research 30 Noviembre 2016
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Los mosquitos no conocen fronteras
Dengue - la amenaza tropical
Los enfermos de dengue sufren primero brotes de fiebre y síntomas similares a una
gripa. En casos graves, pueden ocurrir sangrados internos y fallas en los órganos. Hasta
el momento no existe ningún medicamento eficaz contra el dengue. Desde finales de
2015 hay una vacuna contra el virus. El agente patógeno está particularmente difundido
en Asia, Centroamérica y Sudamérica. De acuerdo con estimaciones de la OMS, cada
año enferman hasta 100 millones de personas. Los mosquitos transmisores son las
hembras del mosquito de la fiebre amarilla o mosquito de Egipto (Aedes aegypti), el
cual existe sobre todo en el trópico, así como el mosquito tigre (Aedes albopictus),
quien es oriundo originalmente de los trópicos y subtrópicos del sur y sureste de Asia.
Contrario al mosquito Anopheles que transmite la malaria, el cual solo sale de caza con
el crepúsculo, el Aedes también está activo durante el día. Así incrementa inmensamente
sus posibilidades de encontrar una víctima para picar.
Zika - alto riesgo para los nonatos
Los investigadores descubrieron el virus del Zika en 1947 en monos para ensayos en el
bosque de Zika en Uganda. Al igual que el dengue, es transmitido a las personas por los
mosquitos hembra de la especie Aedes. Las hembras necesitan de la proteína en la sangre
humana para su descendencia. En la actualidad, el virus se propaga sobre todo en Centro
y Sudamérica así como en Asia e infecta ahí a millones de personas. Solo cerca de 30% de
las personas infectadas desarrollan síntomas como erupción cutánea, dolor de cabeza, de
articulaciones y musculares y, en ocasiones, fiebre.
la vida de las personas: antes de estar en Bayer, el doctor Vandock
se desempeñó como capitán del ejército estadounidense en Oriente
Medio. Ahí presenció la muerte de muchas personas por enfermedades transmitidas por mosquitos, entre ellas la malaria.
Un control vectorial eficaz puede ayudar a
controlar la transmisión de enfermedades
“La armada de succionadores de sangre es más peligrosa que cualquier ejército enemigo. En los últimos diez años, el número y la difusión del Aedes aegypti han explotado a nivel mundial”, dice el doctor
Vandock. La creciente población mundial, el turismo y la urbanización hacen que sea fácil que el mosquito pueble nuevas regiones y se
multiplique rápidamente: “Quien quiera controlar el dengue o Zika,
tiene que poder combatir efectivamente a los mosquitos”, indica el
doctor Vandock. Los expertos hablan entonces de control vectorial.
Todos los animales se consideran entonces vectores que transmiten
enfermedades. Desde hace cerca de 60 años, Bayer se compromete
en este campo. Esto incluye, por ejemplo, el desarrollo de redes para
insectos y distintos insecticidas. “Un control vectorial exitoso reduce
dramáticamente la población de mosquitos y evita o limita la propagación de agentes patógenos”, señala el doctor Vandock.
Con este objetivo también trabaja su colega alemán, el doctor
Sebastian Horstmann, responsable del laboratorio Screening en la
96
Bayer research 30 Noviembre 2016
División Crop Science. En sus laboratorios de ensayos en Monheim
analiza detalladamente nuevos ingredientes activos y formulaciones
para insecticidas. “Actualmente hay solo pocas clases distintas de
insecticidas recomendados por la OMS para el control de mosquitos”,
explica el doctor Horstmann. Los productos utilizados hasta el momento contienen solo un ingrediente activo cada uno. Esto genera
cada vez más problemas: “En cuanto un mosquito es resistente a un
ingrediente activo, el producto ya no es efectivo contra él en el grado
inicial”, dice el experto de Bayer. “Una combinación de dos insecticidas con mecanismos de acción distintos podría ser de ayuda.” Así
se podrían lograr efectos complementarios.
Por ello, desde 2010 Bayer está siguiendo un nuevo camino
contra los mosquitos transmisores de la malaria: mediante una
combinación de dos ingredientes activos se busca lograr un efecto más sólido contra los mosquitos. “De este modo, también se
puede dificultar y retrasar el desarrollo de resistencias”, explica el
investigador de Bayer. Si existe una resistencia a un ingrediente
activo, siempre puede seguir actuando el otro. “En la agricultura
ya ha demostrado varias veces su valía la combinación de dos
ingredientes activos en un producto.” Ahora, los investigadores
aplican este principio también en el control de mosquitos, y con
éxito: “Una mezcla de dos insecticidas es una solución muy efectiva cuando existe el riesgo de resistencias”, confirma el doctor
Frédéric Schmitt, responsable del Science Senior Global Project en
Zika, malaria y dengue ESPECIAL
El mapa muestra los países afectados por la malaria,
el dengue y el Zika. En África predomina la malaria
(áreas rojas), mientras que en Sudamérica se han
propagado mucho el dengue (verde) y el Zika (azul).
El sureste asiático presenta más o menos la misma
cantidad de los tres agentes patógenos.
Zika
Malaria
Dengue
Fuente: OMS, CDC
Quelle: WHO, CDC
la División Crop Science en Lyon. Y dado que los investigadores basaron su nuevo agente Fludora Fusion en dos ingredientes activos
aprobados en muchos países, se redujo inmensamente el tiempo
de desarrollo. En vista de la situación de emergencia urgente en los
países afectados, esto es un punto a favor muy importante, pues
mientras antes esté disponible un agente y ayude a controlar a los
transmisores de la enfermedad, más personas se pueden proteger.
Los requisitos para un producto
eficaz y seguro son altos
Aun así, de la idea hasta el producto terminado, los investigadores de Bayer tuvieron que superar un obstáculo: primero tuvieron
que encontrar una receta para el producto que pudiera combinar
dos ingredientes activos distintos con características parcialmente diferentes. Posteriormente pudieron iniciar la segunda fase de
prueba en los laboratorios de Screening -y encontrar respuestas a
numerosas preguntas: ¿Qué concentraciones deben tener los ingredientes activos para que sean perfectamente suficientes para actuar
efectivamente contra los mosquitos, pero a la vez ser tan poca su
cantidad que sean inocuos para las personas y el medio ambiente?
¿Cuánto dura el spray aplicado sobre paredes? ¿Cómo influyen las
condiciones externas en el efecto de las sustancias, como el pH de
las paredes de concreto? Y, ¿existen tipos de mosquitos que no reac-
El único tratamiento posible consiste en aliviar los síntomas.
Una infección de Zika es particularmente peligrosa en el caso de
mujeres embarazadas, para el bebé neonato: el virus puede causar
en el feto malformaciones en el cerebro - llamadas microcefalia que producen discapacidades.
Malaria - África es la zona de riesgo
El agente patógeno de la malaria es transmitido por mosquitos
hembra de la especie Anopheles. La enfermedad se ha propagado
principalmente en África, Asia y Sudamérica, siendo África la más
afectada con cerca de 90% de los casos.
Es causada por agentes patógenos unicelulares de la especie
Plasmodium, que atacan a los glóbulos rojos en el cuerpo
humano. Los síntomas son fiebre alta, dolor de cabeza, escalofríos,
sudoración, náuseas, mareo y dolor en las extremidades. Sin
tratamiento, la malaria puede dañar el sistema nervioso o causar
daños en órganos, lo cual con frecuencia tiene un desenlace
letal. A esto se agrega la así llamada malaria cerebral, en la que
el parásito obstruye los finos capilares del cerebro. En todo el
mundo, cada año mueren al menos 425 mil personas por malaria
tropica, por lo general niños menores a cinco años - a pesar de
que existe tanto una profilaxis como también medicamentos.
cionen a la nueva formulación, es decir, a la composición del agente?
El equipo de desarrollo de Environmental Science verificó el efecto
de Fludora Fusion en muchos tipos de mosquitos que presentan
distintas resistencias. Las pruebas fueron exitosas. Se trata entonces
del primer Indoor-Residual-Spray (IRS) para el control de mosquitos
cuyo mecanismo de acción se basa en dos sustancias activas diferentes. Ahora se está verificando si la OMS aprueba el spray para la
protección de la salud pública contra los mosquitos de la malaria.
Frederico Belluco,
Crop Science Brasil
“Solo si colaboran la población
y los investigadores, existe la
posibilidad de éxito.”
Bayer research 30 Noviembre 2016
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El doctor Kurt Vandock, Senior Scientist, Crop Science EE.UU., se reunión con el director de CDC*, doctor Tom Frieden (foto izquierda, de izq. a der.).
El doctor Frédéric Schmitt, Senior Global Project Leader, Crop Science Lyon (foto derecha, al centro) probó nuevos productos contra el dengue junto con
colegas en el lugar y el Institute of Medical Research en Malasia.
* Centers for Disease Control and Prevention
En total existen tres categorías de sprays de insectos contra
mosquitos adultos. Sus requisitos son distintos dependiendo del
lugar donde deban actuar: en paredes internas, en el aire (para
controlar insectos que estén volando) o en paredes externas.
Un producto para el control de mosquitos tiene una
composición distinta dependiendo de su aplicación
Un IRS como Fludora Fusion debe durar el mayor tiempo posible
sobre la superficie, antes de tener que volver a aplicar: “Buscamos
tiempos de acción de más de seis meses”, dice el doctor Horstmann.
Los Space Sprays, en cambio, se desarrollan para el uso externo y
protegen áreas más grandes al combatir de inmediato mosquitos
adultos. Solo deben actuar por corto tiempo, directamente en el
momento de su aplicación. El desarrollo Space Spray más reciente
de Bayer se lanzó al mercado ahora en EE.UU. DeltaGard utiliza una
tecnología que actúa incluso en dosis pequeñas y que es inocuo de
acuerdo con la autoridad ambiental estadounidense EPA.
“Los ingredientes activos volátiles como la transflutrina, que
utilizamos en el nuevo Fludora Space Spray, son especialmente
ventajosos para ello”, dice el experto en insecticidas. La transflutrina pertenece al grupo de los insecticidas piretroides, pero la
estructura molecular se diferencia de la mayoría de los ejemplares
de esta clase. “Así, los insectos resistentes a los piretroides convencionales, no pueden hacer que la transflutrina sea inocua y, por
ello, no son resistentes a la misma”, explica el señor Horstmann.
Los animales más letales del mundo
La mayoría de las personas les tienen miedo a los tiburones. Pero estadísticamente, hay otros animales peligrosos, como lo demuestran las cifras de la
OMS: de acuerdo con ellas, los mosquitos y las enfermedades que transmiten, causan el mayor número de muertes al año con 725 mil. 100 mil personas
mueren por mordeduras de serpientes, 60 mil por la rabia transmitida por los perros. El tiburón es responsable de aproximadamente diez muertes al año.
725,000
muertes por los agentes patógenos transmitidos
100,000
por el veneno
10
por mordeduras
60,000
por la rabia
500
por ataques
98
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1,000
por mordeduras
Fuente: WHO
Zika, malaria y dengue ESPECIAL
Hilary
­R anson
“Utilizar los nuevos
insecticidas con prudencia”
El doctor Sebastian Horstmann analiza nuevas formulaciones de
insecticidas en sus laboratorios de pruebas en Monheim.
La enzima que normalmente descompone el ingrediente activo en
el mosquito, no encuentra ningún punto para acoplarse y no puede desactivar la sustancia. Se prevé que en 2018 llegue el Fludora
Space Spray al mercado y ayude a combatir los mosquitos.
Un buen agente también se debe aplicar
correctamente para poder actuar de manera óptima
Otro esquema para controlar las poblaciones de vectores, sobre
todo en EE.UU., son los Outdoor-Residual-Sprays, con los cuales se
rocían las paredes externas de las casas. “El spray y los ingredientes
activos en él deben resistir al viento y al clima. Por ello es importante no solo el ingrediente activo, sino la composición exacta”,
explica el doctor Horstmann. También analiza la composición en
sus laboratorios: “En la formulación actual, utilizamos una matriz
polimérica que retiene el ingrediente activo una vez que se aplicó
sobre la superficie. De este modo, la sustancia es más resistente
contra las influencias del clima”, explica el experto. Para verificarlo,
no hay nada que detenga a los investigadores: el doctor Horstmann rocía distintos materiales de construcción y deja que llueva
sobre ellos en el laboratorio, para verificar cuánto tiempo perdura
realmente el Outdoor-Residual-Spray. Así, los investigadores llegan
en algún momento a la formulación óptima. Con este concepto, los
investigadores desarrollaron un producto, Suspend PolyZone, que
actualmente se utiliza como Outdoor-Residual-Spray en EE.UU. “La
carrera evolucionaria entre biólogos y mosquitos es un trabajo de
nunca acabar. Pero se ve muy prometedor para nosotros”, agregó
el doctor Horstmann.
Aun así: no es suficiente simplemente desarrollar un buen producto. “También se debe aplicar correctamente”, dice Belluco. “En la
lucha contra las enfermedades y sus transmisores, la información
y la colaboración activa de la población son esenciales.” Pues sobre
todo las personas en las zonas de peligro tienen que conocer a qué
adversario se enfrentan. “Solo si la población y los investigadores
colaboran, existe una posibilidad de éxito”, añade Belluco. “Solo
así podemos salvar vidas.” Por ello, capacitadores especialmente
entrenados les enseñan en Brasil a las personas en el lugar la mejor
manera de evitar que se reproduzcan los mosquitos y cómo aplicar
“research” conversó con la profesora Hilary Ranson sobre
estrategias contra las resistencias a los insecticidas. Dirige el
departamento de Biología de Vectores en la Liverpool School
of Tropical Medicine y creó en 2011 el “Liverpool Insect Testing
Establishment” (LITE).
El instituto verifica la eficacia de los nuevos insecticidas en tipos
de mosquitos resistentes, centrándose en la malaria.
¿Cuál es el reto en la lucha contra los mosquitos transmisores de
enfermedades?
El mayor problema es la creciente resistencia de los mosquitos a los
pocos insecticidas eficaces de los que disponemos.
¿Existe siquiera una manera de prevenir las resistencias?
En teoría, podemos adelantarnos a la formación de resistencias
planeando cuidadosamente desde antes el uso de las clases de
insecticidas con distintos mecanismos de acción. Los expertos lo
llaman Gestión de Resistencia a los Insecticidas, abreviado IRM. En
la práctica, esto significa que se deben utilizar alternadamente los
piretroides, carbamatos y organofosfatos. El IRM es más efectivo si se
reemplaza un insecticida antes de que siquiera surjan resistencias.
¿Por qué no funciona esto siempre en la realidad?
Lamentablemente, en el uso diario los insecticidas apenas se
reemplazan cuando ya existen resistencias o el producto utilizado ya
no actúa, y no cuando sería razonable utilizar otro ingrediente activo.
¿Existe una esperanza de éxito a pesar de esto?
El uso de otros métodos que no se basen en insecticidas será más
importante en el futuro. Me aventuro a tener una perspectiva
optimista respecto a lo que viene: probablemente se tengan nuevos
insecticidas hasta finales de esta década. Debemos utilizarlos desde el
principio de forma prudente para que las nuevas resistencias surjan
lo más tarde posible o ni siquiera surjan.
correctamente los insecticidas y los respectivos utensilios. O, como
lo formula el doctor Vandock: “Cualquier ejército se puede atacar,
incluso el escuadrón aéreo blanco y negro de los mosquitos, solo
hay que saber cómo.”
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MEDICINA VETERINARIA Abejas
SALUD DE LAS ABEJAS: COMPRENDER EL CICLO DE VIDA DEL ÁCARO VARROA
El enemigo público en la colmena
Sordo y ciego, el ácaro varroa anda a tientas por la colmena de las abejas melíferas. Su objetivo es llegar a las celdas de
incubación. Ahí se reproduce, infecta a la descendencia con enfermedades y debilita así a toda la población. Los apicultores
disponen solo de pocos agentes contra el parásito. Por ello, expertos de Bayer trabajan no solo en nuevos mecanismos de acción,
sino que también estudian cómo se puede aplicar el agente de manera eficiente para cuidar así a las abejas y a la descendencia.
2 Con frecuencia, las abejas obreras
arrastran consigo el ácaro varroa y lo
introducen en la colmena. Aunque es
sordo y ciego, gracias a su sentido del
olfato y a muchos pelillos finos y sensibles en sus patas, el ácaro encuentra el
camino a las celdas de incubación. Ahí,
las hembras de los ácaros se deslizan
sin que se note junto a las larvas poco
antes de que las obreras cierren la celda.
3 Solo pocos días después,
el ácaro pone los primeros
huevecillos. Del primero eclosiona
siempre un macho. Después siguen
hasta cinco más, de los cuales
eclosionan las hembras del ácaro.
4 Para alimentar a su descendencia, el ácaro madre
perfora un orificio de alimentación en la pupa de la
abeja que entretanto se ha desarrollado. Antes de
que salga la abeja, los ácaros se aparean - durante
la temporada de abejas, la población
de varroa en una colmena puede
duplicarse cada cuatro semanas.
5
4
1 La reina es la
1
más grande de la
colmena. Pone hasta
2 mil huevecillos al
día en las celdas de
incubación.
2
3
5 Cuando la abeja sale, ya se encuentra
muy debilitada y enferma, pues los
ácaros también transmiten virus
peligrosos como el virus que deforma las
alas, contra el que aún no hay ningún
medicamento efectivo. Además de la
descendencia, el ácaro varroa también
ataca a las abejas adultas.
El parásito en dimensión
Un ácaro comparado con una abeja es
como si un parásito del tamaño de un
conejo atacara a una persona.
100
Bayer research 30 Noviembre 2016
Doctor Christian Maus,
responsable de Global Pollinator
Safety del Bayer Bee Care Center
Fotos: Jasmin Herzog/Bayer AG (1), Bayer AG (1)
Peligro mortal: sin ayuda de los humanos, una colmena de
abejas melíferas europeas infestada de ácaros muere por lo
regular en el transcurso de tres años. Por ello, investigadores
de Bayer desarrollaron una tira de plástico para la entrada
de la colmena que libera un ingrediente activo acaricida y
de este modo busca controlar la infestación con ácaros.
El producto llegará al mercado en 2017 y podrá ser utilizado
entonces por los apicultores en el marco de sus programas
integrales para el control del ácaro varroa.
“Solo si conocemos mejor el
ácaro varroa, podemos seguir
optimizando las medidas para el
tratamiento”
Directorio
Más research en internet
Además de los artículos, las fotos y las infografías en la revista, en
research online encontrará complementos multimedia: los videos le dan
vida a la investigación. Galerías de imágenes muestran más detalles de
los laboratorios.
Las animaciones ilustran
la ciencia.
www.research
Aprender de forma digital e interactiva
En ocasiones, un video vale más que mil libros de texto: los maestros y alumnos
pueden tener la experiencia de los materiales didácticos digitales de Bayer en
el iPad. La versión más reciente de “Forschung aktuell” [Investigación actual]
explica cómo lucha nuestro sistema inmunológico contra agentes patógenos
y también contra células propias
descontroladas como el cáncer.
Gráficas interactivas ilustran, por
ejemplo, el principio de una vacuna y
cómo puede ayudar contra el cáncer.
www.research.bayer.de/de/unterrichtsmaterialien.aspx
Infografías: comprender
la investigación directamente
LAS SIMULACIONES POR COMPUTADORA AYUDAN A MEJORAR LOS RASGOS DE LAS PLANTAS
Criar más rápidamente
con matemáticas
Los cultivadores tienen que experimentar por lo general durante años con miles de plantas para obtener una especie con rasgos
mejorados. Sus métodos de crianza son exitosos, pero es difícil cumplirlos con los requisitos cada vez más complejos de los consumidores. Por tal motivo, matemáticos de Bayer desarrollaron un programa de computadora que puede facilitar considerablemente la
crianza. Recomienda una receta para llegar al objetivo con muchas menos generaciones de cruces que hasta el momento.
Genes responsables del
tamaño de la fruta.
Esquema
de cruces
estándar
Genes responsables de la
resistencia al moho
5,000 plantas
6 generaciones
1,700 plantas
5 generaciones
66% menos plantas
17% más rápido
Las estrategias de crianza estándar no siempre arrojan resultados óptimos cuando se deben incluir varios genes distribuidos a
lo largo de toda la herencia genética. Ahora, investigadores de Bayer reprodujeron genotipos y pasos de cruces en fórmulas
matemáticas: la Computional Breeding puede hacer más rápida, económica y mejor la crianza de nuevas especies de plantas.
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Bayer research 30 November 2016
Servicio de abono
Fotos: Sabine Bungert/Bayer AG (3), Bayer CropScience AG (1), Imagebroker/mauritius images (1), Privat (1)
Con el apoyo
de métodos
matemáticos
¿Cómo funciona la terapia
genética? ¿Cómo aceleran
las matemáticas la crianza
de plantas? Los hechos
complejos se pueden comprender mejor con gráficas
bien planeadas. Puede
descargar aquí más de 50
infografías sobre temas de
investigación:
www.research.bayer.de/
grafiken
Responsable del contenido: doctor Michael Preuss
Dirección de redacción:
Doctora Katrin Schneider
Redacción:
transQUER GmbH - wissen + konzepte, Múnich
Asesoría científica:
Doctora Birgit Faßbender, Utz Klages, Joël Kruse, doctor Arnold
Rajathurai, Irini Roumboglou, doctora Julia Schulze,
Doctora Katharina Jansen
Edición de imágenes:
Alexandra Romero, transQUER GmbH
Frank-Michael Herzog, TERRITORY
Diseño: grintsch communications, Colonia
Textos: transQUER GmbH - wissen + konzepte, Múnich
Ilustraciones: páginas 11, 14, 23, 25, 28, 36, 46/47, 64/65, 69,
76/77, 88, 93, 96/97, 100: grintsch communications, Colonia
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Fax: 5728-3115
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Fecha de publicación:
Marzo 2017
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research en Internet: XXXXXX
research aparece dos veces al año en los idiomas alemán,
inglés y portugués. Se permite su reproducción señalando
la fuente, se solicitan originales.
Los productos señalados como™ son marcas del grupo Bayer
o sus distribuidores, que en muchos países están protegidas
como marcas registradas
En todos los textos de la revista, el nombre/la denominación
“Bayer-Division Pharmaceuticals” y “Pharmaceuticals” se refieren siempre a Bayer Pharma AG
D 2910386656 ISSN 0179-8618
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Editor:
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Afirmaciones prospectivas
La presente revista de investigación contiene afirmaciones de carácter
prospectivo basadas en supuestos y pronósticos actuales de la dirección
del Grupo Bayer o sus sociedades operativas. Existen diversos riesgos,
incertidumbres y otros factores, algunos conocidos y otros no, que pueden
provocar que los resultados, la situación económica, la evolución y el
rendimiento reales de la compañía en el futuro difieran sustancialmente de
las estimaciones que aquí se realizan. Dichos factores incluyen los descritos
por Bayer en informes publicados por la empresa, que pueden consultarse
en el sitio Web de Bayer www.bayer.com. La compañía no se compromete a
actualizar dichas afirmaciones de carácter prospectivo ni a adaptarlas a sucesos
o acontecimientos posteriores.