Desde las células madre hasta las solares de los satélites, los israelíes investigan...

POR JOSH P. ROBERTS

Fuente: Science Magazine | 27/07/2021

Fotografía: GETTY

Desde las células madre (en la foto) hasta las células solares de los satélites, los investigadores israelíes trabajan en diversos proyectos STEM innovadores

Investigación sin límites: las universidades israelíes aportan innovaciones a problemas mundiales

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El sistema de educación superior de Israel, de renombre mundial, sigue haciendo importantes contribuciones científicas.

Las instituciones de enseñanza superior de Israel sustentan una vibrante comunidad intelectual que apoya la investigación innovadora. Desde los minúsculos satélites hasta los vastos océanos, desde la ciencia computacional y la tecnología virtual hasta las nuevas formas de hacer frente a la todavía muy real pandemia del COVID-19, Israel actúa en la escena científica mundial.

Todos a la piscina

Con todos los laboratorios prácticamente cerrados durante la pandemia, Moran Yassour, bióloga computacional que estudia cómo se transfiere y establece el microbioma intestinal infantil, quiso ayudar.

Se unió a otros profesores de la Universidad Hebrea de Jerusalén, dirigidos por Dana Wolf y Yuval Dor, que buscaban formas de hacer más eficiente el cribado de COVID-19. En lugar de comprobar cada muestra individualmente, podían agruparlas, volviendo a analizar sólo las muestras de las agrupaciones que daban positivo, y podían reducir el número total de pruebas realizadas, ahorrando así tiempo del personal, reactivos y, en última instancia, costes.

"A menudo, si tienes muestras positivas, provienen de la misma residencia, del mismo grupo de personas en la oficina o de la misma residencia de ancianos", señala Yassour. Pronto descubrieron que cuando había una distribución no aleatoria de muestras positivas en los grupos, la eficiencia -es decir, el número total de pruebas que había que realizar- mejoraba aún más.

"Lo bueno es que se trata de un sistema relativamente sencillo y fácil de aplicar en cualquier laboratorio de tamaño medio que tenga un volumen suficiente de pruebas", añade. "Si se hace el cálculo de la hoja de cálculo, podríamos haber llevado la agrupación aún más lejos, no a 8 sino a 16 muestras por agrupación, y eso aún nos daría una sensibilidad aceptable".

Una pluma en la gorra

La propagación del SARS-CoV-2 y sus variantes subraya la necesidad de seguir siendo diligentes en el desarrollo y la distribución de vacunas.

Los investigadores de la Universidad Technion combaten el COVID-19 desde varios ángulos, entre ellos un algoritmo llamado PhysioZoo, que examina los datos de saturación de oxígeno en la sangre procedentes de un pulsioxímetro. CORTESÍA DEL CONSEJO DE EDUCACIÓN SUPERIOR DE ISRAEL

Itamar Yadid se doctoró en el Instituto Weizmann de Ciencias de Rehovot (Israel), donde aprendió a hacer buenas preguntas y a resolver problemas. Uno de esos problemas es llevar las vacunas a "lugares donde el transporte, la refrigeración o la sanidad son muy difíciles", dice.

Él y sus colegas del Instituto de Investigación MIGAL Galilea, en Kiryat Shmona (Israel), estaban desarrollando una nueva vacuna oral contra el coronavirus del pollo, uno de los primeros coronavirus descubiertos y que sigue siendo un problema importante en la industria avícola. Cuando apareció el SARS-CoV-2, decidieron adaptar esa vacuna avícola al patógeno humano.

La vacuna, basada únicamente en proteínas, sin virus vivos o atenuados ni material genético, se administra por vía oral, lo que le confiere varias ventajas más allá de la mera logística. "Algunas personas tienen miedo o están en contra de recibir inyecciones; nuestra vacuna es muy fácil de aplicar y no se necesita personal altamente capacitado", explica Yadid.

Fabricar una vacuna oral no es trivial, "sobre todo si hay que pasar por el sistema digestivo que está diseñado para digerir las proteínas", dice. "Pero la tecnología que se desarrolló en MIGAL... no sólo supera, sino que aprovecha el sistema digestivo para presentar esos antígenos al sistema inmunitario".

Calmar la tormenta (de citoquinas)

Aquéllos que tengan la mala suerte de sufrir una reacción excesiva del sistema inmunitario (llamada tormenta de citoquinas) como consecuencia de la COVID-19 podrían beneficiarse en última instancia del trabajo de otra doctora graduada en Weizmann. Veronique Amor-Baroukh es la jefa de desarrollo de Enlivex, con sede en Ness Ziona (Israel), que actualmente está probando Allocetra, una terapia celular diseñada para reprogramar macrófagos, reguladores clave del sistema inmunitario.

Allocetra se compone de células mononucleares de sangre periférica de donantes sanos, a las que se les ha inducido un estado apoptótico temprano, exponiendo ciertos receptores en su membrana que actúan como señales de "cómeme". "Cuando estas células se transfunden por vía intravenosa, son absorbidas por los macrófagos del paciente, lo que conduce a la reprogramación de esos macrófagos para que vuelvan a su actividad normal, y al sistema inmunitario a un estado homeostático", explica Amor-Baroukh.

Esta terapia universal lista para usar se ha probado en un total de 21 pacientes con COVID-19 grave o crítico en múltiples centros de Israel y ha demostrado una seguridad y eficacia prometedoras. Enlivex tiene previsto solicitar la aprobación reglamentaria en Europa y otros territorios. La empresa también ha probado con éxito Allocetra en 10 pacientes con sepsis, lo que ha llevado a la resolución completa de su estado séptico. "En realidad, nuestra terapia es relevante para cualquier enfermedad en la que el sistema inmunitario reaccione de forma exagerada, es decir, cuando el sistema inmunitario esté desequilibrado", señala Amor-Baroukh.

Montar la burbuja

Cada año se utilizan literalmente toneladas de anticuerpos en medicina, y es probable que ese número siga aumentando. Pero el proceso de purificación de estos anticuerpos fuera de la matriz celular en la que se producen no ha cambiado mucho en décadas. Esto puede estar a punto de cambiar, gracias al antiguo estudiante de doctorado Gunasekaran Dhandapani y a su mentor Guy Patchornik, de la Universidad Ariel, en Ariel (Israel), quienes, junto con su colaborador Mordechai Sheves, del Instituto Weizmann, encontraron una forma no cromatográfica de purificar anticuerpos utilizando "micelas de ingeniería" conjugadas, que son básicamente agregados submicroscópicos de jabón.

Los anticuerpos extraídos presentaban una pureza y unas propiedades físicas similares a las obtenidas mediante el patrón de oro, la cromatografía de la proteína A. "[Esta plataforma es] muy eficiente y funciona con una variedad de anticuerpos... lo que significa que tiene el potencial de convertirse en una plataforma general para la purificación de anticuerpos", dice Patchornik.

La innovación de las universidades israelíes y de sus graduados repercute en un amplio abanico de la ciencia en todo el mundo, y más allá.

Aunque en última instancia no supere a la proteína A en la purificación de la inmunoglobulina G (IgG) -la clase más abundante de anticuerpos utilizada por la industria farmacéutica-, la plataforma tiene claras ventajas sobre la proteína A a la hora de purificar fragmentos de anticuerpos, que cada vez interesan más a la industria farmacéutica porque son más pequeños, tienden a ser menos inmunógenos y se eliminan de la circulación mucho más rápidamente que los anticuerpos intactos. La plataforma también es capaz de tratar los anticuerpos IgM pentaméricos, que de otro modo serían difíciles de purificar, lo que posiblemente abra ese mercado a la innovación.

La Dra. Shulamit Levenberg, ingeniera de tejidos pionera de la Universidad Technion, ha llevado a la clínica muchos descubrimientos de laboratorio, como la innovación en la reconstrucción facial y la carne cultivada en laboratorio. CORTESÍA DEL CONSEJO DE EDUCACIÓN SUPERIOR DE ISRAEL

Ahora lo veo claro

Los investigadores israelíes han encontrado la manera de separar el trigo de la paja, por así decirlo, también en las imágenes submarinas. Tali Treibitz dirige el Laboratorio de Imágenes Marinas de la Escuela de Ciencias Marinas Charney (CSMS) de la Universidad de Haifa. Ha desarrollado microscopios y cámaras submarinas que utilizan algoritmos de inteligencia artificial (IA) para mejorar la visibilidad, el contraste y el color de las imágenes, para "eliminar el ruido", explica Ilana Berman-Frank, directora de la CSMS.

La tecnología tiene muchos usos, desde la investigación científica hasta el buceo recreativo, y desde la defensa militar hasta la protección del medio ambiente. Treibitz ha fundado una empresa derivada, SeaErra, para sacarle partido. "Esto es realmente bueno para lugares como el Mar del Norte, donde hay muchas bombas y minas que no han detonado y que tienen que limpiar, y [donde] no se puede ver nada", señala Berman-Frank como ejemplo.

Otros dos investigadores del CSMS, Dan Tchernov y Roee Diamant, forman parte de la Iniciativa de Traducción de Cetáceos (CETI), financiada por el Proyecto Audaz de TED. Los investigadores utilizan una red de sondas acústicas submarinas para escuchar a las ballenas y la IA para reconstruir su lenguaje. Luego "volverán con lo que han descifrado para ver si las ballenas lo entienden", explica Berman-Frank.

Cajas de zapatos en el espacio

La Universidad de Tel Aviv (TAU) se ha sumado a la revolución del "nuevo espacio", diseñando, construyendo y utilizando satélites del tamaño de una caja de zapatos para aprender, enseñar y explorar el medio ambiente, dice Colin Price, director de la Escuela de Estudios Medioambientales Porter de la TAU, que también dirige un nuevo centro de nanosatélites.

Investigadores de la Universidad de Tel Aviv trabajan en nanosatélites del tamaño de una caja de zapatos que recogerán información del espacio. CORTESÍA DEL CONSEJO DE EDUCACIÓN SUPERIOR DE ISRAEL

La industria espacial civil del "viejo espacio" -a la que pertenecen la NASA y la Agencia Espacial Europea- necesitaba cientos de millones de dólares, cientos de ingenieros y al menos una década para construir un satélite enorme, dice. Pero en los últimos 10-15 años se ha desarrollado toda una industria en torno a los CubeSats, llamados así porque están formados por pequeñas cajas modulares (10 cm × 10 cm × 10 cm). "En las cajas están todos los ordenadores, las baterías, el equipo de comunicaciones y las cargas útiles -cámaras o cualquier otra cosa con la que se quiera medir- con paneles solares en el exterior", dice Price.

El primer CubeSat de la TAU, lanzado en febrero, investiga la meteorología espacial: "básicamente las tormentas en el sol, que afectan al entorno cercano a la Tierra", explica Price. Empezaron a recibir datos a través de una antena en el tejado unas tres horas después del lanzamiento del satélite desde la Estación Espacial Internacional.

"Es principalmente un proceso educativo: aprendizaje basado en proyectos; pero al mismo tiempo, también se puede hacer investigación científica con los CubeSats", dice Price.

Las futuras misiones de CubeSat de la TAU, que pueden costar menos de un millón de dólares estadounidenses y pasar de la idea al lanzamiento en tan sólo 18 meses, pueden estudiar cuestiones medioambientales como la cartografía de las emisiones de metano de los oleoductos y gasoductos; el cielo no tiene límites.

La innovación de las universidades israelíes y de sus graduados repercute en un amplio abanico de ciencias en todo el mundo, y más allá.

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