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Brillantes rayos X iluminan virus peligrosos en 3D detallada
Diamond Light Source, la instalación nacional de sincrotrón del Reino Unido, está lanzando un nuevo laboratorio para estudiar las estructuras atómicas y moleculares detalladas de virus y bacterias peligrosos, incluidos los que causan enfermedades graves como el SIDA, la hepatitis y algunos tipos de gripe. Estudiar las estructuras detalladas de los patógenos de esta manera puede ayudar al desarrollo de nuevos tratamientos y vacunas.
Situado en el Campus de Ciencia e Innovación de Harwell, cerca de Oxford, Diamond es la primera y única instalación de este tipo en Europa, y solo una de dos en el mundo.
El sincrotrón genera rayos de luz de punta de alfiler muy intensos acelerando los electrones hasta cerca de la velocidad de la luz.
Los rayos excepcionales de alta calidad van desde rayos X hasta ultravioleta e infrarrojo y son extremadamente brillantes. Por ejemplo, los rayos X son alrededor de 100 mil millones de veces más brillantes que los de una máquina de rayos X estándar del hospital.
El nuevo laboratorio de Diamond, llamado Crystal, manejará patógenos de nivel de contención 3, que son aquellos que pueden causar enfermedades graves y la muerte y para los cuales existen tratamientos.
Este es un nivel inferior al Nivel 4, que cubre patógenos fatales como los virus Marburg y Ebola, para los cuales no hay tratamiento. Este nivel de patógeno solo puede ser manejado por laboratorios gubernamentales altamente seguros.
Katherine McAuley, líder científica de las instalaciones de Diamond, dice en un comunicado:
"Se espera que las capacidades únicas que ofrece la instalación atraigan a científicos de todo el mundo y establezcan el sincrotrón de la nación como un centro de investigación mundial en prevención de enfermedades".
Dave Stuart, Director de Ciencias Naturales en Diamond Light Source y Profesor de Biología Estructural en la Universidad de Oxford, presentó el último trabajo de Diamond sobre virus en la reunión anual de 2013 de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia, que se realizó del 14 al 18 de febrero en Boston.
En la reunión, Stuart también habló sobre el lanzamiento del nuevo laboratorio:
"Crystal ofrece instalaciones únicas en Europa para el estudio de virus graves. En ninguna parte del mundo las estructuras pueden resolverse tan fácilmente con la velocidad y la eficiencia que ahora está disponible en Diamond".
Él dice que el nuevo laboratorio es "una gran noticia para la comunidad de investigación del Reino Unido, ya que la instalación será un recurso con el potencial de proporcionar nuevas vías de tratamiento".
Él y sus colegas esperan que el anuncio atraiga el interés de otros grupos del Reino Unido como el Particle Imaging Center en Oxford, que también ha contenido laboratorios que incluyen un laboratorio de cristalización, que podría respaldar la preparación de muestras antes de estudiar en Diamond.
Los científicos de Diamond ya han estado estudiando patógenos en niveles más bajos de contención.
Por ejemplo, en 2012, un equipo chino y británico determinó la estructura del Enterovirus Humano 71 (EV71) que causa la enfermedad de manos, pies y boca.
La enfermedad de manos, pies y boca es común en niños pequeños, pero puede desarrollarse a cualquier edad. Los síntomas incluyen una erupción en las palmas de las manos y las plantas de los pies, acompañada de llagas en la boca. La erupción a veces puede extenderse a las piernas y las nalgas.
Sin embargo, EV71 también puede causar enfermedad grave del sistema nervioso central en los niños y plantea serias amenazas para la salud pública en toda la región de Asia y el Pacífico. Actualmente no hay tratamiento o vacuna.
Utilizando rayos brillantes de rayos X del sincrotrón, el equipo pudo visualizar EV71 en diferentes estados y recolectar una serie de estructuras. Estos revelaron una imagen 3D detallada del virus, donde parece estar "respirando" en lugar de solo comportarse como un objeto rígido.
Stuart dice que tales resultados crean oportunidades para desarrollar nuevos tratamientos. No solo descubrieron la estructura de EV71, sino que también descubrieron cómo se propaga a través de las células del cuerpo humano.
"Estos hallazgos ahora se pueden utilizar para desarrollar nuevos tratamientos para la mano-pie-boca, y también se traducen directamente a otros virus de la misma familia, incluida la polio y algunas formas del resfriado común", dijo Stuart.
Con la incorporación del nuevo laboratorio, los investigadores de Diamond planean aprovechar el éxito con EV71 y emprender estudios más complejos, de manera rápida y efectiva.
McAuley, Stuart y los aproximadamente 3.000 investigadores académicos e industriales esperan iluminar a Diamond en una amplia gama de aplicaciones que van desde la biología estructural, la salud y la medicina hasta la física de estado sólido, la nanociencia, la electrónica, la química y la ingeniería.
En biología y medicina, por ejemplo, esperan progresar en la lucha contra enfermedades como el Parkinson, el Alzheimer, la osteoporosis y muchos cánceres.
Diamond Light Source es una sociedad anónima sin fines de lucro, financiada como una empresa conjunta por el gobierno del Reino Unido a través del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología (STFC) en asociación con Wellcome Trust.
En un estudio publicado en la edición de enero de la revista Inmunidad, los investigadores en los Estados Unidos describen cómo identificaron una proteína antiviral natural que impide que el VIH y otros virus mortales entren en las células del huésped. Se espera que el descubrimiento también ayude a desarrollar nuevos tratamientos contra lo que se consideran "patógenos prioritarios" para fines de bioseguridad nacional.
El centro de imágenes de partículas de diamante
Escrito por Catharine Paddock PhD
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