17.2.08

Un innovador laboratorio utiliza satélites para combatir enfermedades

¿Quién diría que algún día sería posible salvar vidas en la Tierra utilizando satélites en el espacio?. “Cuando nos reunimos por primera vez, parecía como si estuviéramos hablando idiomas completamente diferentes”, dice Dale Quattrochi, de la NASA. Pero muy pronto empezaron a comprender cómo los datos obtenidos con satélites de la NASA se podían traducir en información vital para la salud pública.

“Comenzamos a ver que realmente coincidíamos. Fue maravilloso. ¡Como si de pronto se encendieran las luces!”, dijo Quattrochi.

Durante los últimos 50 años, los satélites han revolucionado los pronósticos del tiempo y también las comunicaciones. Entonces, ¿por qué no podrían hacer lo mismo con la salud de los seres humanos?

Los investigadores de la UAB y de la NASA se dieron cuenta de que se podía enfocar la ciencia de los cohetes hacia la microbiología y la salud pública con el fin de producir avances en ambos campos. Ese momento, digno de un “¡eureka!”, inspiró una idea tras otra sobre diferentes maneras de combatir los problemas en el ámbito de la salud pública utilizando datos proporcionados por satélites.

Una de las mejores ideas que surgieron fue la de enseñar a estudiantes de salud pública, quienes forman el grupo de investigadores y de personal médico del futuro, a utilizar el potencial de las técnicas de imágenes proporcionadas por satélites con el propósito de estudiar y combatir enfermedades de la actualidad. Esta idea condujo a la UAB a la creación de un laboratorio de detección a distancia para hacer precisamente eso (de hecho, es el primer laboratorio en Estados Unidos dedicado a la detección a distancia que ha sido utilizado para fines médicos y de salud pública).

Los estudiantes del laboratorio toman cursos de “capacitación cruzada” con científicos de NASA/NSSTC, tales como los doctores: Dale Quattrochi, Jeff Luvall, Douglas Rickman, Mohammad Al-Hamdan, William Crosson, y Maurice Estes, quienes están allí invitados como conferenciantes y expertos. Muchos de los científicos de NASA/NSSTC han sido contratados como profesores adjuntos en la Escuela de Salud Pública de la UAB. Y el innovador trabajo que realiza el laboratorio es de vanguardia.

“Este laboratorio, así como las investigaciones que apoya, ayudará tanto a nuestra generación como a las generaciones futuras”, dice Jeff Luvall, del NSSTC (Centro Nacional de Ciencia Espacial y Tecnología, en idioma español). “Este es un momento decisivo para la salud pública. ¿Quién sabe hacia dónde nos llevará todo esto?”

Algunos estudios auspiciados por el laboratorio ya han producido investigaciones importantes respecto de la lucha contra la malaria. Imágenes en infrarrojo, obtenidas por satélite, están ayudando a los científicos a localizar fuentes de agua tibia estancada (lo cual representa un ámbito muy fértil para la reproducción de mosquitos). De este modo, se pueden tratar las áreas con problemas de manera efectiva y precisa, deteniendo así la propagación de la enfermedad. Otros investigadores del laboratorio están utilizando imágenes proporcionadas por satélites para establecer correlaciones entre casos de infección con el Virus del Nilo Occidental y la proximidad a vertederos de neumáticos (otro lugar favorito para la reproducción del mosquito que transporta el virus).

La técnica de detección a distancia también ha resultado muy valiosa para rastrear las influencias del ambiente sobre el asma en los niños. Los datos proporcionados por satélites están ayudando a determinar los niveles de contaminación y otros factores ambientales en aquellos lugares habitados por niños para averiguar si son estos factores los que podrían estar provocando los ataques de asma. De ser así, muchos niños podrían ser tratados con terapias contra el asma que los protegan de estos efectos.

Otro estudio busca establecer vínculos entre las enfermedades del ambiente y las enfermedades cardiovasculares, incluyendo los derrames cerebrales. La UAB ha estado trabajando en un estudio de gran envergadura llamado REGARDS (sigla que en idioma inglés corresponde a Reasons for Geographic and Racial Differences in Stroke o Razones que explican las diferencias geográficas y raciales en casos de derrame cerebral, en idioma español).

Este estudio, financiado por el Instituto Nacional de Salud, tomó como muestra a más de 30.000 personas en todo Estados Unidos y utilizó observaciones internas que incluyeron la toma de la presión arterial y muestras de sangre así como la entrega de formularios con preguntas detalladas sobre la salud. El estudio se centró en la población afroamericana debido a que, según se ha demostrado, este grupo exhibe mayor riesgo de contraer alguna de las enfermedades que se están investigando (enfermedades cardiovasculares, hipertensión y derrames cerebrales, entre otras).

“Tanto la UAB como la NASA desean comprender, por medio de los datos proporcionados por satélites de la NASA sobre la calidad del aire, los índices de calor, la temperatura, la humedad y otros elementos ambientales, de qué manera influye el ambiente sobre las enfermedades que investiga el estudio REGARDS”, explica Quattrochi. “Los resultados de este estudio podrían ayudar a los funcionarios de salud para formular recomendaciones sobre la exposición ambiental y la salud”.

Ya se han planificado muchos estudios, y otros están en curso, acerca de los efectos del agua sobre la salud dental y también acerca de la relación entre el plomo, el mercurio y los pesticidas con los problemas de salud en las madres y los bebés en el extranjero.

Sólo imagine lo emocionado que estaría el diseñador de uno de los primeros satélites, construído hace 50 años, si se enterara de que ahora se los utiliza para combatir problemas de salud y salvar vidas.

En cualquier idioma, es una buena noticia.

Los circuitos integrados de silicio no tienen límites

En esta era mágica de los chips de silicio, la tecnología de procesamiento de los microchips se moderniza cada vez más rápido. Para cuando uno saca de su embalaje una flamante cámara digital, o un portátil nuevo, la tecnología empleada para fabricarlos ya está quedándose atrasada. Pero ya se vislumbra una solución a este problema. Los investigadores que trabajan en un proyecto llamado PICMOS, dotado con 2,5 millones de euros en fondos de la UE, han creado tecnologías nuevas con las que producir y combinar microláseres semiconductores con guías de ondas de silicio para permitir unas conexiones ópticas nuevas, potentes y eficientes.

Normalmente las distintas zonas de los circuitos integrados están conectadas con hilos de cobre diminutos, pero su uso resulta limitado, ya que pronto empezarán a restringir las velocidades de procesamiento de los microchips. Desde la aparición de la tecnología de los microchips no ha cesado el proceso de miniaturización de los mismos, de forma que el número de transistores que pueden acoplarse a un circuito integrado se duplica cada dos años.

Los microchips que se basan en obleas de silicio están acercándose a sus límites, dado que las propiedades físicas de los circuitos integrados de silicio próximos a la nanoescala empiezan a ser un obstáculo para su rendimiento. La velocidad de la transferencia de datos en los circuitos integrados está aminorando porque en la actualidad los datos se envían como electrones a través de unos hilos de cobre denominados interconexiones de cobre.

«Las interconexiones de hilo de cobre plantean limitaciones graves para el rendimiento de los circuitos integrados de silicio», declaró a ICT Results el Sr. Dries van Thourhout, del Grupo de Investigación Fotónica de la Universidad de Gante y del IMEC de Bélgica, un centro de investigación sobre micro y nanoelectrónica.

«Es difícil transmitir datos a través de estas interconexiones de un modo eficiente en cuanto a potencia y con la velocidad suficiente. Se trata de un problema de ancho de banda, y el cobre no aguantará la potencia de procesamiento que ofrecerán los microchips del día de mañana.»

Sería mucho más conveniente emplear conexiones ópticas en lugar de cobre, porque las ópticas emplean luz, y no electrones, para transmitir los datos. Además, ofrecen la capacidad de transmitir datos con mucha más eficiencia y con un consumo de potencia equivalente o menor. En lugar de pasar a través de hilos de cobre, los datos pasan por guías de ondas hechas de silicio, no de vidrio.

«Hay muchas investigaciones que demuestran que se pueden grabar guías de ondas en el silicio para el paso de fotones», según una cita del Dr. van Thourhout. «Lo cual es fenomenal, porque se utilizan los mismos materiales y las mismas tecnologías de fabricación que para crear los circuitos integrados. Pero hay un inconveniente importante: es extremadamente difícil conseguir que el silicio emita luz.»

Parte de la investigación del proyecto consistió en crear láseres de fosfato de indio grabados con un diámetro de tan sólo 7 µm, un tamaño suficientemente reducido para integrar varios miles en un chip de silicio de 2 cm x 2 cm. Podrían utilizarse de muchas formas, por ejemplo en sensores ópticos en miniatura como los detectores de tensión, o para construir biosensores ópticos potentes y de coste reducido.

Actualmente el coste de producir estos láseres es demasiado elevado para producirlos en grandes cantidades, pero los resultados de la investigación resultan alentadores. Está previsto que otro proyecto financiado con fondos comunitarios, WADIMOS, tome el relevo de la investigación realizada en PICMOS.

El origen evolutivo de los vertebrados



Investigadores ingleses han rastreado los inicios de la vida compleja, o sea los vertebrados, con el microARN. Según los científicos la evolución del micro ARN, que regula las expresiones de los genes, está detrás de la aparición de los primeros vertebrados.

El microARN es un tipo de moléculas diminutas que son muy diversas en casi todos los vertebrados, pero muy pocas fueron descubiertas en el genoma de los invertebrados.

“Este estudio no sólo apunta a comprender el origen evolutivo de nuestro linaje, sino que también ayuda a entender cómo nuestro propio genoa fue construido en los inicios”, dijo Kevin Peterson, uno de los autores del estudio, de la Universidad de Bristol. “Hubo un incremento explosivo en el numero de nuevos micro ARNs agregados al genoma de los vertebrados y esto no tiene paralelo en la historia evolutiva”, dijo Alysha Heimberg, otra investigadora del grupo.

Los investigadores estudiaron la genómica de peces primitivos, como los tiburones o las lampreas. Al reconstruir la historia de adquisiciones del micro ARN compartido entre los humanos y los ratones, los investigadores determinaron que el incremento más alto de innovaciones en el microARN en el linaje vertebrado ocurrió antes de la divergencia entre los peces vivos sin mandíbula como las lampreas y los peces con mandíbula como los tiburones, pero luego de la divergencia de los vertebrados de nuestros parientes cordados los invertebrados.