Premi Nobel de medicina o fisiologia 2018: Les claus de la immunoteràpia contra el càncer

dimarts , 2/10/2018

Ahir es va anunciar que el Premi Nobel de Medicina o Fisiologia 2018 l’han concedit a James P. Allison i Tasuku Honjo pels seus descobriments sobre “teràpies contra el càncer basades en la inhibició de la regulació immunitària negativa”. Aquest any m’ha fet gràcia ja que fa dos dies vaig fer un post sobre el sistema PD1/PD-L1, i precisament aquest va ser el descobriment de Tasuko Honjo.

El nom amb el que han concedit el premi sembla una mica recargolat, però essencialment vol dir que han trobat maneres de tornar a activar el sistema immunitari per atacar als tumors. En el cas de Allison a través d’una proteïna anomenada CTLA4 i en el cas de Honjo per una de diferent anomenada PD1.

Els dos mecanismes són molt similars i es basen en que el sistema immunitari té diferents sistemes de control per evitar que les seves cèl·lules, essencialment unes anomenades limfòcits T, ataquin al propi organisme. Amb els exèrcits sempre cal tenir sistemes per mobilitzar-los ràpidament, però també sistemes per desactivar-los quan ja no cal o per mantenir-los quietes si no hi ha enemics aliens a la vista.

En el cas d’Allison, ell estava estudiant els sistemes de control dels limfòcits i es va centrar en una proteïna anomenada CTLA-4, per les sigles de proteïna 4 associada als limfòcits T citotòxics (o en anglés: cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4). No va trigar a adonar-se que CTLA-4 actuava frenant l’activitat dels limfòcits. De seguida van haver grups que van intentar controlar malalties autoimmunes actuant sobre CTLA-4, però l’Allison va triar fer-ho en el cas del càncer.

Va aconseguir un anticòs que bloquejava CTLA-4 i el va administrar a ratolins als que els havia induït tumors. Els tumors podien créixer ja que el sistema immunitari tenia el fre (CTLA-4) posat, però quan van administrar l’anticòs va ser com treure el fre a un cotxe i deixar que agafi tota la velocitat. El sistema immunitari es va despertar i va destruir els tumors sense problemes. Després es va provar amb pacients amb melanoma i els resultats també van ser espectaculars. La immunoteràpia entrava en escena!

Un mecanisme semblant el va descobrir Honjo, però en aquest cas, la proteïna era PD-1. Una proteïna que també està en els limfòcits T i que actua de manera similar, encara que no exactament igual. No és un fre que està sempre mantenint el limfòcit inactiu sinó que es tracta d’un sistema de frenada d’emergència quan detecta que el que té al davant es un teixit que no s’ha de danyar. Això ho fa perquè els teixits expressen una altra proteïna anomenada PD-L1 que posa en marxa la frenada induïda per PD1.

És interessant notar que els dos sistemes consisteixen en inhibir els sistemes d’inhibició del sistema immunitari. Fa que per entendre-ho calgui pensar-hi una mica. Allò de que una doble negació és una afirmació es pot aplicar aquí. Si bloquegem el sistema de bloqueig, tot plegat es torna a posar en marxa! I posar en marxa el sistema immunitari contra el càncer és exactament el que es pretén.

Evidentment no és un mecanisme general. Hi ha tumors que esquiven la resposta immunitària per altres mecanismes, de manera que no sempre resulta efectiva. Però quan funciona, els resultats són molt satisfactoris. El somni dels metges de poder controlar les defenses de l’organisme per fer-les servir contra el càncer es va començar a fer realitat gràcies a les observacions d’Allison i d’Honje.

La cocaïna i la necrosi del nas

dilluns, 1/10/2018

La cocaïna és una de les drogues més consumides per aquestes contrades. No cal dir que per la salut és una mala idea ja que la llista d’efectes nocius és àmplia i diversa, però els seus efectes addictius i el fet de ser un dels  productes “de moda” fa que es passi per alt la part dolenta, es minimitzi, s’ignori, es digui que no n’hi ha per tant… i després vas al cirurgià a veure si pot reconstruir el nas. Això és perquè, dels molts efectes que té, un dels més coneguts és la destrucció del septe nassal.

En realitat el dany no es limita al septe sinó que es pot estendre fins al paladar (al tanto! Les imatges fan una mica d’angúnia). No son infreqüents les perforacions simultànies de septe nassal i paladar associades al consum de cocaïna.

El motiu d’aquesta destrucció localitzada és bastant evident: la manera d’administració, inhalant la ratlla de cocaïna. Fer-ho així el producte s’absorbeix per la mucosa nassal de manera prou ràpida, però a la zona del nas hi arriba una quantitat de cocaïna totalment concentrada. Hi ha qui creu que els danys són pel fet de ser un pols irritant… bé, això pot contribuir, però el problema és un altre.

Un dels efectes més marcats de la cocaïna (a part del seu efecte sobre les neurones) és que actua com vasoconstrictor. De fet, altera força les parets dels vasos sanguinis i el nombre d’infarts es triplica en consumidors d’aquesta droga. El cas és que la cocaïna fa que les parets dels vasos sanguinis es contraguin d’una manera molt marcada. Això fa que augmenti la pressió ja que a la sang li costa més circular per un conducte més estret. Naturalment, la intensitat de la constricció depèn de la dosi, i en la zona del septe nassal, on hi entra tota de cop, la dosi és tremenda. Tant, que fa que els capil·lars sanguinis afectats es tanquin del tot.

Això és un problema ja que la sang deixa de circular per allà. Ah! Però és que les cèl·lules no poden viure que els arribi sang portant nutrients i oxigen, de manera que immediatament comencen a morir. El que desencadena la cocaïna és un procés de necrosi pel septe nassal i, segons els vasos sanguinis afectats, també pel paladar. Tot plegat és un mal rotllo, perquè la necrosi també genera inflamació i la inflamació accentua la necrosi. Tot plegat fa que el procés de dany es vagi mantenint molt després de la desaparició del desencadenant.

Altres vasos sanguinis de la resta del cos també queden afectats, però és clar, la cocaïna ja s’ha anat repartint per tot arreu i les quantitats que arriben a cada vas particular són menors. Els del cervell pateixen perquè és un teixit molt sensible als canvis de flux sanguini, però res comparable al que li passa a la zona de les fosses nassals.

La necrosi i el forat final al septe nassal és un problema que obliga a reconstruir el nas. Si a sobre queda afectat el paladar tot plegat passa a ser encara més desagradable. Quan menges sopa, purés o qualsevol salsa, aquestes poden sortir pel nas ja que el forat al paladar connecta les dues cavitats. En casos extrems el paladar està tan fumut que no es pot reconstruir i només queda alimentar-se a través d’una sonda.

Cadascú fa el que li sembla amb la seva salut, però jugar a necrosar-te el nas i la boca…. vols dir?

Entendre els tumors per actuar contra ells

divendres, 28/09/2018

Per derrotar al teu enemic cal disposar d’armes més potents, de la capacitat de fer-les servir, de l’enginy per fer-ho sense generar danys col·laterals i de determinació per no fer-te enrere a l’hora de la veritat. Però sobretot, cal conèixer i entendre l’enemic. Això s’aplica de manera intensa en la biomedicina, una especialitat dedicada a entendre les malalties fins als detalls més subtils. Com millor coneixes la malaltia, més fàcil resulta trobar punts on mirar d’interrompre la seva progressió o on fer-la desaparèixer.

Un bon exemple el tenim en l’estudi de com s’ho fan les cèl·lules canceroses per evitar que el sistema immunitari les ataqui. Sospitem que al llarg de la vida tots tenim, en un moment o altre, cèl·lules canceroses creixent al nostre cos però la majoria no arriben a donar problemes ja que tan bon punt els limfòcits les detecten activen la resposta immunitària i el tumor incipient és destruït.

De manera que si un càncer arriba a créixer prou com per donar problemes és que se les ha enginyat per desactivar la resposta del cos. Ho pot fer de diferent maneres, però descobrir com anava una de les més enginyoses va conduir a dissenyar noves estratègies terapèutiques contra el càncer.

La clau està en un parell de proteïnes que treuen el nas sobre la superfície de les cèl·lules. La primera la tenen els limfòcits i serveix per fer que es morin. Per això li van posar el nom de PD1, per les sigles en anglès de “mort cel·lular programada” (Programmed cell death-1). Sembla una bestiesa fer que els limfòcits es morin, però de vegades cal que ho facin. La idea és que si tens una infecció cal activar la resposta immunitària, però només per la zona de la infecció. Més enllà ja no fa falta i només portaria problemes. De manera que els teixits sans que envolten la zona infectada han d’espavilar-se per avisar als sistema immunitari que “per allà no ja cal actuar”.

El sistema per fer-ho és fabricar una segona proteïna, també a la superfície però en aquest cas de les cèl·lules del teixit, que s’enganxa a la PD1 dels limfòcits. Com que s’uneix (es lliga físicament) a PD1 li van posar de nom PD-L1, de nou per l’anglès “Lligand de PD1” (Programmed death-ligand 1). D’aquesta manera, si un limfòcit arriba a la zona on ja no cal actuar es trobarà amb PD-L1 que s’unirà a la seva PD1, això farà que el limfòcit es mori i la resposta immunitària ja no actuarà per allà. És com si PD1 fos una bomba i PD-L1 el detonador. En canvi, per la zona afectada no hi haurà PDL1 i els limfòcits podran atacar els la infecció amb tota la seva força.

Per cert, aquest sistema també participa en la manera com els fetus eviten que el sistema de la mare l’identifiqui com un cos estrany i l’ataqui.

De manera que sí, de vegades cal desactivar els limfòcits. Però no sempre. I resulta que hi ha cèl·lules tumorals que el que fan és fabricar també PD-L1. En fer-ho aconsegueixen desactivar la resposta immunitària. Encara que el cos detecti que hi ha un tumor i que cal atacar-lo, quan els limfòcits arriben, es troben amb PD-L1 que fa que es morin i així, la principal defensa del cos contra el tumor queda sense efecte.

Naturalment no és que el tumor sigui maquiavèl·lic. Les cèl·lules canceroses són cèl·lules que tenen moltes alteracions i, de vegades, una d’aquestes alteracions consisteix en fabricar PD-L1 sense motiu. Si això passa, aquelles cèl·lules tumorals tindran la sort d’esquivar la resposta immunitària. Les que no fabriquin PD-L1, simplement seran eliminades i mai no donaran problemes.

Això ha permès desenvolupar estratègies d’immunoteràpia contra el càncer. Ja hi ha tractaments basats en “tapar” PD-L1 o PD1, de manera que no es puguin unir ni activar la mort dels limfòcits, de manera que el sistema immunitari recuperi l’activitat contra el tumor. Aquest és un tractament que en molts casos ha funcionat i ha permès revertir el tumor o ha facilitat molt l’acció de la quimioteràpia.

També cal dir que de vegades bloquegem PD-L1 i el tumor segueix creixent. Encara no tenim clar el motiu, de manera que caldrà seguir estudiant com s’ho fa per seguir trobat més i més punts febles per on actuar.

L’essencial per un tractament “detox”

dijous, 27/09/2018

Les dietes “detox” estan de moda des de fa un temps. Després de fer excessos durant l’estiu, ja toca trobar la manera de fer fora del cos aquelles toxines que hem anat acumulant mentre gaudíem del bon menjar i el bon beure. D’aquí uns mesos tornarà a ser necessària una tanda de detoxificació per eliminar els tòxics provinents dels menjars hivernals, més rics en greixos i calories. A més, cal eliminar totes les restes de química que hi ha en el menjar que ens ofereix la indústria alimentària. No tothom disposa d’un hort per conrear el seu menjar!

Sistemes per detoxificar n’hi ha molts i si repasseu les corresponents estanteries de qualsevol llibreria trobareu dietes, sucs, batuts, tractaments i sistemes diversos per aconseguir-ho. La majoria, però, presenten febleses i imperfeccions que qualsevol nutricionista us pot explicar (i que si reflexiones una mica, pots intuir).

Però no cal patir. Aquí hem esbrinat quin és el millor sistema “detox”. Una manera natural de fer fora totes les toxines, restes químiques i productes nocius que insidiosament ens van intoxicant. Per aconseguir-ho només calen uns pocs elements, tots totalment naturals, que ens ajudaran a restablir l’equilibri que el nostre cos mereix.

Per començar ens cal tenir un fetge i deixar que faci la seva feina. Les cèl·lules del nostre fetge són les campiones absolutes quan es tracta d’agafar productes químics i descompondre’ls en elements prou simples com perquè ja no facin mal. El fetge disposa d’enzims que esclafen, trituren i aniquilen les restes dels excessos de greix o de proteïnes que ingerim, però també la majoria de medicaments que prenem o els additius alimentaris. La majoria d’enllaços químics sospitosos de no formar part del nostre metabolisme són degradats al fetge. Els hepatòcits disposen de coses com el citocrom p450 que és un superheroi de la detoxificació.

També ens cal tenir pulmons. Normalment pensem en els pulmons com l’òrgan encarregat de la respiració. Això és cert, és clar, però el pulmó fa més coses, i una de les més importants és degradar xenobiòtics, és a dir, aquelles molècules poc freqüents en el metabolisme dels éssers vius. És normal ja que, com que el pulmó és l’òrgan d’entrada dels tòxics inhalats, l’evolució l’ha dotat d’una bateria d’enzims encarregats de degradar-los. De nou trobem el citocrom p450, però també hi ha epòxid hidrolases, flavin monooxigenases, diverses transferases… Quan la sang passa pels pulmons, a més d’oxigenar-se, es detoxifica a fons.

Un altre element que necessitem és tenir ronyons. Ells filtren uns cent vuitanta litres de sang cada dia, triant el que cal mantenir dins la sang i el que cal eliminar. La majoria de restes de les toxines desactivades al fetge i als pulmons seran enviades cap enfora al passar pels ronyons. Per unes estructures fantàsticament complexes es van separant els productes fisiològics de les restes tòxiques que s’aniran acumulant a la orina i poc després enviades fora del cos.

Un bon tub digestiu ens resulta molt útil. Bona part dels productes tòxics que mengem simplement no travessen la paret del budell i acaben excretats per la femta. Altres coses com l’excés de sals biliars que fem servir per pair els aliments o la fibra que no digerim, acabaran sortint pel final del tub digestiu.

La pell també juga un cert paper en qualsevol sistema detox. Hi ha toxines que les eliminem amb la suor. Aquesta funció passa desapercebuda fins que menges all i la suor, per imperceptible que sigui, fa una olor particular. Altres restes tòxiques que cal eliminar no fan olor però marxen igual, dipositades sobre la pell per les glàndules sudorípares i poc després evaporades. Comparat amb els altres sistemes és poquet i hi ha una certa tendència a exagerar la seva capacitat, però també hi és.

En general, si tens fetge, pulmons, ronyons, intestins i pell funcionant de manera raonablement correcta, no hi ha cap batut, cap dieta ni cap massatge que superi la seva activitat. Aquests òrgans componen el millor còctel detox i si ells no poden, cap batut podrà… En tot cas si els volem ajudar n’hi ha prou amb intentar menjar una mica millor. Ja sabeu, dieta més variada, més vegetals, menys carn, pocs processats, menys alcohol… res que no sapiguem tots.

També va bé deixar de pensar que estem “bruts” o “plens de toxines” per dins. Que moltes vegades, més que toxines, el que tenim són manies.

Les putes urnes i la teoria de grafs

dimecres, 26/09/2018

Donde estarán las putas urnas, hostia?” La frase pertany a un fragment d’un dels vídeos que han sortit a la llum on es veu l’actuació de la policia cercant les urnes el dia 1 d’Octubre de fa un any. Es pot veure com, després d’entrar als col·legis i d’anar obrint les portes, resulta que no poden localitzar les urnes. Sense entrar en el fons del que va passar (que aquí no toca), podem aprofitar el problema d’aquells nois per veure com ho haurien d’haver fet per revisar tot l’edifici de manera eficient.

En el fons no deixa de ser un problema topològic. La topologia és la branca de les matemàtiques que s’encarrega de l’estudi de les propietats espacials. Hi ha moltes especialitats, però una de les primeres aplicacions va ser investigar els algoritmes que permetien sortir d’un laberint.

El més conegut consisteix, simplement en triar un costat (dret o esquerra) i sempre anar seguint el mateix. Si hem triat la dreta, a cada cruïlla triar anirem cap a la dreta. Si arribem a finals de túnel, tornarem enrere i seguirem escollint la dreta. A la pràctica és com si poséssim la mà tocant la paret d’un costat i sempre anéssim enganxats a aquella paret. Abans o després arribarem a la sortida.

El que passa és que en aquest cas, el que volien no era sortir del laberint (és a dir de l’escola) sinó recórrer totes i cada una de les sales del laberint. Estrictament, els armaris i racons també els consideraríem sales a explorar. Essencialment la policia s’havia de comportar com un robotet aspirador, que ha de cobrir tota la zona del terreny. No hi ha problema! També per això s’han establert diferents algoritmes.

A finals del segle XIX, el matemàtic francès Gaston  Tarry ja va proposar un sistema que permet recórrer la totalitat del laberint. Un algoritme similar va ser proposat en la mateixa època per l’enginyer, també francès, Charles Trémaux. La idea és que cada vegada que arribes a un creuament pots fer tres coses: triar un passadís nou, triar un passadís que ja has explorat o tornar pel passadís d’on vens. El mètode de Trémaux consisteix en:

- No seguir el mateix camí dues vegades.

- Quan s’arriba a una cruïlla nova, tant se val quin camí agafis.

- Quan s’arriba a una cruïlla vella, o a un lloc sense sortida, retrocedir fins a l’entrada del camí.

- Si un camí vell porta a una cruïlla vella, triar un camí nou, i si no n’hi ha, agafar-ne qualsevol.

Amb això i paciència, acabes per recórrer tot el laberint.

Un altre sistema, proposat pel matemàtic americà Oysten Ore funciona a partir de nivells. Camines fins la primera cruïlla i la marques amb un 1. Després agafes qualsevol camí i en arribar a la següent cruïlla poses un 2 i tornes enrere. Fas el mateix per tots els camins.  A continuació vas fins la primera de les cruïlles marcades amb 2 i repeteixes el procés marcant amb un 3 totes les noves cruïlles. Amb paciència aniràs recorrent tots els nivells, encara que repetiràs molts camins moltes vegades.

Pels matemàtics, un laberint de seguida el veuen com un “graf”, una estructura matemàtica feta per un conjunt de vèrtex i arestes connectades de diferents maneres. Entenent aquestes connexions (d’això se n’encarrega la teoria de grafs) es poden fer estudis sobre coses tan diferents com la transmissió de malalties infeccioses, els resultats de les eleccions polítiques, la optimització del flux de dades per internet, l’anàlisi d’estructures lingüístiques o la predicció de reaccions químiques. I, és clar, sobre com sortir d’un laberint o sobre com recorre’l tot.

Qui ho sap? Potser un millor domini de les matemàtiques els hauria servit per trobar les urnes. Més que res perquè generalment és millor pensar una mica i aplicar els coneixements científics que aplicar la força bruta.

La hipòtesi de Riemann… demostrada?

dimarts , 25/09/2018

L’any 1859, el matemàtic Georg Friedrich Riemann va publicar un article a la revista de l’Acadèmia Prussiana de Ciències. El treball tractava sobre els nombres primers i feia servir una funció matemàtica anomenada “funció zeta de Riemann” que ell mateix havia desenvolupat a partir d’una funció similar i finalment suggeria que “la part real de qualsevol zero no trivial de la funció zeta de Riemann és igual a ½”. Aquesta frase, que ens sona a xinés a la majoria de mortals va esdevenir el sant greal de la matemàtica i es coneix com la “Hipòtesi de Riemann” Durant cent seixanta anys els matemàtics han estat intentant esbrinar si la hipòtesi es certa o és falsa, fins ara sense èxit.

En general, la majoria de matemàtics pensen que deu ser certa i hi ha molts estudis en aquest camps que comencen dient “Si assumim que la hipòtesi de Riemann és certa, aleshores…”, però el cas és que demostrada no està i això és empipador i estimulant alhora. De fet, hi ha un premi d’un milió de dòlars per qui pugui demostrar la certesa o falsedat de la hipòtesi.

Per entendre la hipòtesi i la seva importància, cal tenir un bagatge en matemàtiques que la majoria no tenim. Però una petita aproximació ens permet entendre per on van les coses. El tema està relacionat amb els nombre primers, aquells que només és poden dividir per u i per ells mateixos. Pels matemàtics són com la pedra angular de les matemàtiques, però resulten particularment desconcertants. Sabem que hi ha infinits nombres primers, però no sabem en quin ordre apareixen. Encara més, sospitem que deu haver-hi un ordre, però ignorem quina és la regla que quan trobem un nombre primer ens permetria dir “el proper apareixerà després de tantes xifres”.

Riemann va establir una funció que semblava que podia posar un cert ordre en el caos dels nombres primers. La funció zeta de Riemann, que per acabar de fer el tema enrevessat, fa servir nombres complexos. Aquests son els que s’obtenen al multiplicar nombres reals per nombres imaginaris. I aquests són els que s’obtenen al multiplicar per l’arrel quadrada de -1. Aquesta arrel en principi no existeix (d’aquí el nom) però si existís surten coses molt interessants i útils, de manera que els matemàtics els fan servir sense manies.

Tot molt senzill, no?

La funció zeta pot tenir molts valors depenent dels valors que li apliquem, però de vegades el resultat és zero. Riemann va observar que quan al fer els càlculs li sortia zero, la part real del nombre al que li aplicava la funció era ½. Ho va anar provant per molts casos i sempre que sortia zero, la part real del nombre era ½. Potser hi ha casos en els que això no és compleix, però el cas és que no se sap. Riemann va proposar que sí, però en matemàtiques les coses s’han de demostrar. És més fàcil demostrar que no ja que, per exemple, si trobessin un cas en el que no es complís, la hipòtesi quedaria demostrada com a falsa. Amb els ordinadors moderns s’han calculat trilions de possibilitats i sempre ha sortit 1/2 però, és clar, comparat amb l’infinit, un trilió és no-res.

La part real d’un número? El valor zero? La funció zeta? Confessem-ho. No s’entén un borrall a no ser que ja estiguis ficat en aquests problemes matemàtics. Tampoc esperaríem que un dels majors problemes de les matemàtiques fos simple d’entendre. La cosa important a recordar és que si la hipòtesi es demostra certa, es podrà posar molt ordre en el camps dels nombres primers. I bona part dels sistemes de criptografia que es fan servir es basen en que no sabem aquest ordre. De manera que petar la hipòtesi de Riemann, es permetre petar els sistemes de seguretat informàtica.

Pensàveu que només era un problema matemàtic? La propera vegada que escriguis un password o que posis el número secret de la targeta de crèdit recorda que la suposada seguretat està en les mans de la proposta que va fer Riemann fa cent  seixanta anys.

I el cas és que ahir, Sir Michael Atiyah va proposar una demostració. Ell és un dels grans matemàtics vius actualment, de manera que quan parla, tothom l’escolta. Hi havia escepticisme ja que molts altres ho han intentat i al final va resultar que estaven equivocats. En aquest cas, ell treballava en un problema lateral i al resoldre’l es va adonar que havia demostrat la hipòtesi de Riemann. Tothom esperava un treball enorme però el va resumir en una única imatge!

Els detalls matemàtics els deixem pels entesos, però l’estratègia ha sigut la clàssica reducció a l’absurd: assumir que hi ha un cas en el que no és compleix la hipòtesi i demostrar que això porta a una contradicció. Segur que en pocs dies sabrem si hi ha algun error o si finalment ha caigut un dels grans problemes (hi ha qui diu, “el gran problema”) de les matemàtiques. Passades unes hores de la demostració, l’ambient entre la majoria de matemàtics és, com a mínim, d’escepticisme. Però més per la senzillesa de la demostració o pel fet que fa referències a treballs poc coneguts que no pas per poder assenyalar algun punt i dir “aquí hi ha un error”. Ja es veurà. En tot cas, Atiyah ha aconseguit que es parli amb entusiasme de les matemàtiques!

Doncs era un animal!

dilluns, 24/09/2018

Fa uns sis-cents milions d’anys va passar una cosa fantàstica al planeta Terra: van aparèixer els organismes pluricel·lulars. Fins aleshores, la vida s’havia limitat a organismes fets per una única cèl·lula i el planeta resultava un indret més aviat avorrit. Però al registre fòssil es pot veure com, en relativament poc temps, van aparèixer una quantitat enorme de formes de vida molt més complexes. Per això es parla de la “explosió del cambrià”.

De totes maneres, el nom pot resultar enganyós ja que abans del període cambrià ja hi havia organismes pluricel·lulars. En un període geològic anterior, anomenat “ediacarià” ja hem trobat restes inequívoques d’organismes pluricel·lulars. Potser en algun moment descobrirem algunes restes anteriors i tot, però de moment, aquests són els organismes més antics que tenim identificats.

Tot i que parlar d’identificar és una mica exagerat. Com que es tracta dels primeres experiments que feia la evolució amb formes de vida complexes, els organismes d’ediacara ens resulten ben estranys. Tant, que en la majoria de casos no podem dir si es tracta d’animals, plantes, fongs, larves, o alguna cosa que no encaixi en cap de les categories actuals. De fet, sovint ignorem si tenim un organisme sencer, o un fragment del cos d’un altre organisme incomplert.

Però cara a entendre que estava passant a la Terra fa sis-cents milions d’anys, acabem de fer un pas en la bona direcció. Un dels organismes que estaven en discussió acaba de ser catalogat com “animal” amb un nivell de certesa més que raonable.

Es tracta de l’anomenat “Dickinsonia”, una mena cuc esclafat, medusa o similar, del que s’han trobat restes fòssils que mesuren des de poc més d’un mil·límetre, fins una mica més d’un metre. El seu aspecte, a part de bonic, no dona gaires pistes sobre quina mena de criatura tenim al davant, però ara han fet anàlisis químiques dels fòssils, intentant trobar restes de biomarcadors. Coses que fins fa poc no es podien fer però que ara ja són possibles gràcies a que cada vegada anem afinant millor la tecnologia.

La idea de l’estudi era aprofitar que hi ha una diferència important entre animals i plantes pel que fa al tipus de greixos que contenen. A les cèl·lules dels animals hi ha colesterol, en canvi les plantes tenen diferents tipus de fitosterols. Moltes de les seves funcions son similars ja que químicament no deixen de ser esterols, però els animals han triat un tipus d’esterol i les plantes uns altres.

I el cas és que a les restes de Dickinsonia el que hi han trobat són derivats del colesterol. En canvi, no hi ha estigmasterol, un dels fitosterols típics dels vegetals. De manera que Dickinsonia és un animal. Un dels primers que va habitar el planeta.

I tot plegat fa pensar… si ens costa tant saber què era exactament un organisme que va viure al nostre planeta, amb el que estem emparentats evolutivament, amb el que compartim bioquímica, codi genètic i capacitat per habitar un determinat medi ambient… quins problemes no tindrem quan intentem identificar formes de vida extraterrestres? Podem dubtar (i molt) fins i tot de si, quan arribi el moment, sabrem identificar que el que tenim al davant es una forma de vida.

Transmisió de càncer per un transplantament

divendres, 21/09/2018

A la vida només tenim la certesa que no hi ha gaires certeses. I, per descomptat, la ciència no és cap excepció. Amb l’excepció de les matemàtiques, la major part del coneixement científic el podem catalogar com “el millor que tenim fins ara, però ja veurem…”. Encara més marcat és aquest paper de la incertesa en la medicina. Just en un dels temes on voldríem més garanties ens trobem que tampoc n’hi ha tantes. De nou, a l’hora d’aplicar un tractament les coses es fan de la millor manera possible, però després ja es veurà com va tot. Cada cas, cada pacient, és un món.

Un exemple d’aquest fet el tenim en el que s’ha publicat fa uns dies. El cas d’una dona que en morir va cedir els seus òrgans per trasplantaments. En aquest cas es van aprofitar cinc òrgans: el cor, el fetge, els dos ronyons i els pulmons. En total cinc pacients que estaven a les respectives llistes d’espera van poder ser trasplantats. Ara ja no impressiona gaire, però no està de més recordar la proesa tecnològica que implica poder trasplantar òrgans.

En aquest cas, però, les coses no van anar bé. Inicialment el receptor del cor va morir als pocs mesos degut a una sèpsia, però l’inquietant va ser que entre un any i mig i quatre anys després del trasplantament els altres quatre receptors (dos de ronyó, un de fetge i un de pulmons) van desenvolupar càncer. Un càncer que després es va veure que eren metàstasis provinents d’un càncer de mama que patia la donant dels òrgans i que no s’havia detectat. Tres dels receptors van morir com a conseqüència del càncer mentre que l’últim va aconseguir sobreviure.

D’entrada sobta ja que s’espera que un pacient amb càncer no sigui candidat a donar òrgans. En aquest cas el que va passar és que el tumor de la donant era massa petit per ser detectat. La dona estava en les primeres etapes de la malaltia . Ella ignorava que tenia càncer i les anàlisis que es fan (probes de laboratori i radiografies) no tenen prou sensibilitat per detectar-lo quan el procés està en etapes molt inicials. El mateix procés del trasplantament també pot “activar” cèl·lules tumorals inicialment inactives.

Tot plegat no és una sorpresa i se sap que en entre un 0,01 % i un 0,05 % dels trasplantaments d’òrgans també es poden trasplantar inadvertidament cèl·lules canceroses. Aquesta vegada, al ser un multitrasplantament va afectar molts receptors. Això requeria un altre cop de mala sort. Els tumors molt petits poden ser un problema pel receptor de l’òrgan en particular. Aquesta vegada, però, hi havia molts òrgans afectats. Segurament es tractava de micrometàstasis. Normalment els tumors triguen un temps a tenir la capacitat d’enviar cèl·lules tumorals a altres òrgans, però de vegades passa que d’entrada ja tenen la capacitat de fer-ho i quan es detecta el tumor inicial resulta que ja hi ha metàstasis (tumors secundaris) en altres indrets del cos. Sembla que aquest va ser el cas.

D’altra banda, el càncer no és una malaltia transmissible. No es contagia per estar en contacte amb cèl·lules canceroses d’altres persones ja que el sistema immunitari les detectarà i les eliminarà. Però com que eren pacients trasplantats, estaven prenent medicació immunosupressora per evitar el rebuig del nou òrgan. Aquesta medicació va ser la que va impedir que el sistema immunitari del cos eliminés les cèl·lules tumorals alienes.

El cas també recorda que cada persona és un món. La pacient amb el trasplantament de pulmó va ser la primera en desenvolupar càncer un any i mig després del trasplantament. Malgrat el tractament, va morir un any després. Va ser aleshores quan es va fer un estudi a fons del tumor i es va detectar que l’origen eren cèl·lules del donant. Aleshores es va avisar a la resta de receptors i es va veure que també estaven tenint processos similars. A la pacient que havia rebut el fetge li van proposar de sotmetre’s a un altre trasplantament, però va declinar-ho. Ho havia passat malament durant el primer trasplantament i va preferir triar un tractament pel càncer que inicialment va funcionar. Set anys després, però, el tumor en el fetge va rebrotar i finalment va morir. En el cas dels receptors dels ronyons, en un cas no es podia fer el retrasplantament per motius tècnics i cinc anys després va detectar-se el càncer. En aquest cas van triar limitar-se a tractaments pal·liatius.

El darrer pacient va sobreviure perquè sí que se li va treure l’òrgan trasplantat i es va suprimir la medicació. Això va permetre que el seu sistema immunitari es recuperés i junt amb la quimioteràpia va poder superar el càncer. L’any 2017 tornava a estar en llista d’espera per un nou trasplantament de ronyó.

Aquest cas és un bon exemple de com la medicina disposa de tecnologia, tractaments i opcions que permeten fer coses impensables fa anys però que segueixen havent perills i que no tindrem mai la garantia total que les coses aniran bé. Però sobretot, que al final cada cas és particular i que els pacients, les famílies i la situació personal de cada persona tenen un pes important en triar una opció o una altra.

L’últim experiment de Lavoisier

dijous, 20/09/2018

Hi ha científics que participen en experiments fins i tot després de morir. Un cas ben conegut es el de John Dalton, un químic anglès que va descriure la malaltia del daltonisme (d’aquí el nom) ja que ell mateix la patia. Quan es va adonar que la seva visió dels colors era diferent de la de la majoria de la gent va aventurar la hipòtesi que el problema estava en el fet que l’humor vitri, el líquid de l’interior del globus ocular, devia tenir una coloració blava que absorbia els tons vermells. Va proposar que després de morir analitzessin els seus ulls per verificar la seva teoria. Així ho van fer i va resultar que estava equivocat, el líquid era transparent com el de tothom, però com que ja era mort, es va estalviar la decepció.

Un altre cas va ser el de Paul Broca, un anatomista que va fer grans contribucions a l’estudi del cervell. Ell va descriure una zona encarregada de processar la capacitat de parlar i que ara coneixem com l’àrea de Broca. L’estudi del cervell el va dur a recol·lectar cervells per mirar d’establir relacions entre les mides i les formes del cervell amb les característiques de les persones. I naturalment, va fer que després de morir, el seu propi cervell passés a formar part de la col·lecció.

Però un dels “experiments” més angoixants el va fer el gran químic francés Antoine Lavoisier. Ell va ser un dels millors científics de la història i es considera el creador de la química moderna. El problema va ser que també es va dedicar a cobrar impostos per al rei de França. Va aconseguir fer-ho amb molta eficiència de manera que el rei estava encantat perquè obtenia molts diners. Lavoisier també en treia partit i això li va permetre disposar dels millors laboratoris del món en aquell moment… però també va esdevenir un dels homes més odiats de França. A ningú li cauen bé els recaptadors d’impostos particularment eficients.

Això va fer que quan va esclatar la revolució francesa, Lavoisier caigués en desgràcia. Va ser arrestat, jutjat i condemnat. Ell  va intentar argumentar que “només era un científic”, però no va colar. En realitat el judici va ser més que dubtós i el van acabar acusant de conspiracions absurdes, però per molt absurd que fos tot el procés, qui te el poder el fa anar com vol i al final el van sentenciar a la guillotina.

La guillotina era un sistema d’execució pensat per acabar amb la vida dels condemnats de manera ràpida i sense dolor. Abans tallaven el cap a cops de destral i sovint calia fer molts talls per enllestir la feina. Era un procés brutal, fins i tot pels paràmetres d’aquells temps. La guillotina era un tall sec i eficient. El que no estava tan clar era que la mort fos immediata.

Doncs com a bon científic, Lavoisier va pensar en aprofitar la seva execució per mirar d’esbrinar quan temps trigava a morir un guillotinat.

El que va fer va ser demanar a un deixeble seu que es situés a primera fila durant l’execució. Era evident que amb el cap tallat no podria parlar ja que ja no hi hauria uns pulmons empenyent l’aire a passar per la gola, però podia fer un altra cosa. Podia parpellejar. El que havia de fer el seu company era cronometrar durant quant temps anava obrint i tancant els ulls després de la decapitació.

No és que hi hagi un registre fiable i hi ha qui posa en dubte que això realment passés, però es diu que efectivament ho van fer i que el cap de Lavoisier va estar parpellejant durant uns quinze segons després de caure a la cistella. Un temps que sembla raonable ja que les cèl·lules del cervell son molt sensibles a la falta de reg sanguini, però tot i així, han de trigar uns segons a quedar-se sense prou oxigen per funcionar.

No sabem com va percebre Lavoisier el resultat d’aquell darrer experiment i personalment prefereixo ni intentar imaginar-ho. Però de nou, va demostrar que l’esperit científic pot arribar a promoure experiments al límit de la vida i la mort.

(Crec que jo no tinc tanta passió per la ciència…)

Com es mesura un forat negre?

dimecres, 19/09/2018

Un dels plaers que proporciona la ciència és el d’aconseguir entendre alguna cosa que donaves per fet que mai de la vida entendries. Hi ha molts conceptes dels que en podem tenir una idea més o menys aproximada, i amb això ja anem fent, però en alguna ocasió agafes i dediques una estona a esprémer les neurones pel pur plaer de treure l’entrellat a alguna cosa que et fa gràcia saber. O simplement topes amb una lectura inicialment espessa però que t’atrapa i insisteixes fins que, bingo! Allò que semblava tan estrany esdevé fins i tot simple.

Això m’ha passat amb un concepte que donava per bo sense intentar aprofundir en els detalls. Amb els temes de física em passa sovint, però de vegades et pica el cuquet i aquesta vegada m’he endinsat en els detalls de l’horitzó de successos dels forats negres. En aquest cas hi havia dos problemes que em feien enrere. L’un era que calia entendre fórmules físiques per pescar el concepte i les fórmules sempre fan una mica de por. L’altre era el mateix nom de la cosa, i és que encara no tinc clar com coi es pronuncia: el radi de Schwarzschild!

El tema era esbrinar quina mida tindria la Terra, el Sol o la galàxia si esdevinguessin forats negres. Un forat negre és un estat de la matèria tan extremadament dens que el camp gravitatori que genera impedeix que en surti fins i tot la llum. Tot el que hi entra ja no pot sortir, mai, de cap manera. Bé, només fent servir un fenomen anomenat radiació de Hawking, però això son detalls menors que fins als últims dies de l’univers no tindran importància.

En realitat el problema no era massa complicat. Newton ja va descriure una fórmula per saber a quina velocitat has d’anar si vols escapar del camp gravitatori de qualsevol planeta. Només has de tenir en compte la massa del planeta, la constant de gravitació (que és una constant física fonamental amb valor conegut) i la distància a que estiguis del centre del planeta. Com que habitualment estem a la superfície, el que cal saber és el radi del planeta. Per calcular la velocitat de sortida (la velocitat d’escapament) només has de d’agafar el doble del valor de la constant de gravitació multiplicat per la massa del planeta i ho has de dividir pel radi del planeta. Del valor que en surti calcules l’arrel quadrada i ja ho tens. Si superes aquella velocitat podràs escapar de l’estirada gravitacional. Si vas més a poc a poc, la gravetat guanyarà i acabaràs caient de nou.

Si voleu la fórmula en detall, no és massa complicada. Simplement és:

En el cas del planeta Terra, la velocitat d’escapament és de 11,2 km/s, que no està gens malament. En el cas de la Lluna només cal anar a 2,4 km/s mentre que per escapar del Sol t’has de moure a 617,5 km/s.

El que va fer l’amic Karl Schwarzschild va ser tenir en compte que la velocitat de la llum és la màxima possible. Aleshores, fent servir la mateixa fórmula es pot reordenar per calcular fins quina mida s’hauria de comprimir un planeta per tal que la seva velocitat d’escapament fos, precisament, la velocitat de la llum. En aquell moment esdevindria un forat negre ja que, com que res pot anar més de pressa que la llum, res podria arribar a la velocitat s’escapament i, en conseqüència, res en podria sortir. Mirant la fórmula ja veiem que per que la velocitat es faci gran, el radi s’ha de fer petit. Molt petit. Per exemple, per convertir la Terra en un forat negre caldria que tot el planeta, tota la seva massa, es concentrés en una esfera de… uns nou mil·límetres!

En el cas de forats negres mes grans, dels que entusiasmen als astrofísics, aquest radi és el límit que no has de creuar mai. Si ho fas ja no en podràs sortir de cap manera. Això no t’amoïnarà perquè estaràs completament esclafat i desmembrat i el temps transcorrerà a velocitat diferent de la de fora del forat, però en tot cas, els teus àtoms es quedaran allà fins la fi de l’Univers i ni tan sols podràs explicar el que t’ha passat perquè cap missatge tampoc podrà sortir.

Però més enllà dels detalls aclaparadors de la física dels forats negres, trobo fantàstic que una fórmula tan senzilla serveixi per descriure fenòmens tan extrems.