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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 18 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. Bayer research 30 Noviembre 2016 1 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. 2 Bayer research 30 Noviembre 2016 Especial Zika, Malaria, Dengue 94 4 6 32 Enfoque Noticias breves Entrevista Baylab: Pequeños investigadores, gran curiosidad Directorio 70 101 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) 8 34 38 46 66 82 86 AGRICULTURA Cultivar más rápidamente con matemáticas Disease Genomics 8 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 90 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. 100 FUNDACIONES Las fundaciones de Bayer promueven las Ciencias de la Vida, la medicina y la innovación social Bayer research 30 Noviembre 2016 54 3 ENFOQUE Cristales contra el cáncer 4 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. Bayer research 30 Noviembre 2016 5 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. 6 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. Bayer research 30 Noviembre 2016 7 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. 8 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 9 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 11 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. 12 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 13 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 17 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. 18 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 19 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. 20 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 21 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. 22 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 23 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 24 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 25 “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 26 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). Bayer research 30 Noviembre 2016 27 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- 28 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. Bayer research 30 Noviembre 2016 29 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. 30 Bayer research 30 Noviembre 2016 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. Bayer research 30 Noviembre 2016 31 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 32 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. Bayer research 30 Noviembre 2016 33 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. 34 Bayer research 30 Noviembre 2016 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 Bayer research 30 Noviembre 2016 35 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- 36 Bayer research 30 Noviembre 2016 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. Bayer research 30 Noviembre 2016 37 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. 38 Bayer research 30 Noviembre 2016 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 39 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 41 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 42 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 43 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 45 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 46 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 47 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 48 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. Bayer research 30 Noviembre 2016 49 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 50 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.” Bayer research 30 Noviembre 2016 51 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 52 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. Bayer research 30 Noviembre 2016 53 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. 54 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 55 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 56 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 57 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. 58 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. Bayer research 30 Noviembre 2016 59 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). 60 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 Bayer research 30 Noviembre 2016 61 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 62 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. Bayer research 30 Noviembre 2016 63 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 64 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 65 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. 66 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 67 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. 68 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 69 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. 70 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 71 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. 72 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 73 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 74 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 75 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. 76 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 77 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 78 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 79 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. 80 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 81 82 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 83 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 85 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. 86 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 87 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. 88 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 89 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. 90 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 91 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 92 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 93 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. 94 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 95 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 97 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 Bayer research 30 Noviembre 2016 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.” Bayer research 30 Noviembre 2016 99 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. 14 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 Derechos de reproducción: Bayer AG Domicilio de la redacción: Bayer AG, Communications, Government Relations and Corporate Brand Edificio W 11, 51368 Leverkusen Teléfono (02 14) 30-4 88 25 Telefax (02 14) 30-7 19 85 E-Mail [email protected] Traducción al español Bayer de México, S.A. de C.V. Communications and Public Affairs Tel.: 5728-3001 Fax: 5728-3115 [email protected] Fecha de publicación: Marzo 2017 Bayer en Internet México: www.bayer.com.mx 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 ¿Quiere recibir en adelante periódicamente la versión impresa de “research“ u ordenar un set de revistas para su grupo escolar? Lo puede hacer simplemente en línea o con el código QR: www.bayer.de/r30BE www.facebook.com/bayer Editor: Bayer AG, Communications, Government Relations and Corporate Brand, Leverkusen www.twitter.com/bayer 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.