Los avances científicos de 2021, según Science

CIENCIA

La capacidad de predecir la estructura tridimensional de las proteínas medianteinteligencia artificial encabeza este año el ranking de los hitos científicos según la revista Science, entre los que también figuran otros como los nuevos fármacos contra la COVID-19, medidas del muon que desafían el modelo estándar de la física, aplicaciones in vivo de CRISPR y la extracción de ADN humano antiguo en sedimentos.

La solución a un problema que ha tenido en jaque a los científicos durante casi 50 años es, para Science, el descubrimiento más destacado de 2021. Utilizando un algoritmo de inteligencia artificial, científicos han logrado predecir la compleja estructura tridimensional que adopta una cadena de aminoácidos al plegarse para dar lugar a una proteína funcional.

Dos artículos simultáneos publicados en Nature y Science presentaron los algoritmos de aprendizaje automático AlphaFold y RoseTTA Fold. Ambos resuelven el “problema del plegamiento de proteínas”, demostrando que pueden determinar la estructura en la que se pliega una proteína basándose solo en los aminoácidos que contiene. Todo un hito histórico en biotecnología.

Las vacunas están teniendo un papel crucial para frenar la pandemia, pero un nuevo actor se ha unido a ellas: los antivirales. Se ha informado de resultados positivos con PF-07321332 de Pfizer y Molnupiravir de Merck, y algunos genéricos como la fluvoxamina (usada en el tratamiento del trastorno obsesivo-compulsivo) también podrían resultar útiles, pero se sigue investigando. Estos antivirales representan otro de los logros del año para la revista Science, que apunta uno más en este campo: el desarrollo de medicamentos basados en anticuerpos monoclonales, ya que ayudan a luchar contra el SARS-CoV-2 y otros virus, como el VIH.

En abril de 2021 se publicaron las conclusiones del experimento Muon g-2, llevados a cabo en el laboratorio estadounidense Fermilab. Los resultados generaron un gran revuelo en la comunidad científica al mostrar que los muones —partículas fundamentales 200 veces más masivas que el electrón— se comportan de una forma distinta a la que predice el modelo estándar de física de partículas, lo que parece insinuar que están interaccionando con otras partículas o fuerzas desconocidas.

En julio de 2021 se publicaron los primeros datos del módulo de aterrizaje Insight de la NASA, diseñado para recoger la actividad sísmica del planeta rojo. Los editores de Science lo han elegido entre los hitos más representativos de la ciencia en este año porque Insight ha proporcionado información clave sobre la estructura interna y composición del cuarto planeta del sistema solar.

Las ondas sísmicas mostraron que el planeta rojo tiene una fina corteza, un manto poco profundo y un núcleo líquido inusualmente grande. Los nuevos datos ofrecen pistas sobre cómo se formó Marte hace miles de millones de años y cómo ha evolucionado a su estado actual.

Hace poco más de una década, Svante Pääbo revolucionaba el campo de la paleontología fundando la paleogenómica, el análisis de ADN antiguo a partir de restos fósiles. En 2021 se ha demostrado que ya no son imprescindibles esos restos humanos fósiles para secuenciar el ADN, si no que basta con analizar el sedimento de una cueva prehistórica para identificar a sus antiguos pobladores. Gracias a esta técnica, el equipo liderado por Benjamin Vernot, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, ha conseguido obtener ADN mitocondrial y ADN nuclear de varios individuos neandertales —de los que no existen restos fósiles— en dos yacimientos en Siberia y en Burgos.

 Las aplicaciones de la técnica de edición genética CRISPR-Cas9 no paran de aumentar. Hasta ahora, todos los tratamientos que usaban estas tijeras genéticas eran ex vivo, es decir, administrados en una muestra en el laboratorio. La revista Science destaca que este año se ha dado un paso más aplicando la tecnología CRISPR directamente en el cuerpo, in vivo. Para luchar contra la amiloidosis hereditaria mediada por transtiretina (AhTTR), una enfermedad en la que una proteína TTR mal plegada se acumula y daña los nervios y el corazón, investigadores de Intellia Therapeutics y Regeneron Pharmaceuticals administraron a seis pacientes diminutas bolas de grasa que con un ARN guía y las instrucciones de una enzima CRISPR para cortar el gen defectuoso y funcionó. En otra investigación, científicos de Editas Medicine inyectaron un virus inofensivo portador de ADN CRISPR en los ojos de seis adultos con un trastorno hereditario de la visión denominado amaurosis congénita de Leber y al cabo de unos meses dos pacientes, que habían estado casi completamente ciegos, podían percibir más luz.

El conocimiento de las primeras etapas del desarrollo embrionario ayuda a entender los abortos espontáneos y los defectos congénitos, así como a perfeccionar los protocolos de fecundación in vitro, pero limitaciones legales y éticas restringen el estudio con embriones humanos. Este año, la comunidad científica ha avanzado en posibles soluciones. En marzo un equipo consiguió alargar hasta 11 días (en lugar de 3 o 4 como hasta ahora) la vida de embriones de ratón extraídos de la madre. El paso clave es girar los frascos donde están, como si fuera una noria, de tal forma que los nutrientes llegan mejor. Los embriones se sometieron a una etapa de reorganización celular y les crecieron algunos órganos y las patas traseras.
Otros equipos crearon réplicas de blastocisto (una etapa embrionaria crucial) a partir de células madre embrionarias humanas o bien células adultas reprogramadas. Estos trabajos permitirán comprender mejor los defectos del desarrollo temprano y a avanzar en nuevas terapias de reproducción asistida. No son embriones reales, pero ayudan en la investigación y son menos controvertidos.

El trastorno de estrés postraumático es una dolencia psiquiátrica que afecta a la vida de cientos de millones de personas al año. El poder de alteración de la mente de las drogas psicodélicas ha suscitado la esperanza de que puedan aliviar enfermedades psiquiátricas como esta, pero pocos ensayos grandes y rigurosos han demostrado su eficacia.

En este contexto, en mayo se publicó un estudio que destaca la utilidad y efectividad de drogas recreativas actualmente ilegales, como el éxtasis o el alucinógeno psilocibina. Estas sustancias, combinadas con terapia conversacional, pueden crear una sensación de bienestar y empatía que ayude a las personas a procesar sus experiencias traumáticas.

Este año se ha producido un resultado que sorprendió a sus propios investigadores: una reacción de fusión que se acercó como nunca antes al ‘punto de equilibrio’ oficial, aquel en el que una reacción produce más energía que la que necesita el láser para encenderla. La fusión nuclear, que alimenta al Sol y otras estrellas, se considera como una futura solución a los problemas energéticos de la Tierra, pero conseguir las enormes presiones y temperaturas que requiere es extremadamente difícil. Muchos esfuerzos se centran en confinar un plasma supercaliente en un campo magnético mediante enormes electroimanes.