el proyecto nanodrive

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MARZO 20035,50 EURO

MEDIO SIGLO DE DOBLE HELICE: ENTREVISTA A WATSON

EL PROYECTO

NANODRIVE

EL PROYECTO

NANODRIVE

INTERACCIONES

SISMICAS

PIGMENTOS

CONTRA EL CANCER

EL CRANEO DE TOUMAI

ESTRUCTURA Y ESTABILIDAD

DE LAS PROTEINAS

INTERACCIONES

SISMICAS

PIGMENTOS

CONTRA EL CANCER

EL CRANEO DE TOUMAI

ESTRUCTURA Y ESTABILIDAD

DE LAS PROTEINAS

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Marzo de 2003 Número 318

PorfirinasNick Lane

Pigmentos que, expuestosa la luz, se tornancáusticos puedencombatir el cáncer,la ceguera y lascardiopatías. Su toxicidadfotoinducida pudieraexplicar el obscuroorigen de las leyendasde vampiros.

El Artico eurasiático durante el últimoperíodo glacialMartin J. Siegert, Julian A. Dowdeswell,John-Inge Svendsen y Anders Elverhøi

Una vasta capa de hielo cubrió en tiemposel mar de Barents. Su brusca desapariciónhace cien siglos proporciona una lecciónsobre la Antártida Occidental de hoy.

Nanounidades de memoriaPeter Vettiger y Gerd Binnig

Inventar el primer dispositivo nanotecnológicode almacenamiento de datos destinadoa la producción masiva y la utilizaciónpor el consumidor es una empresa gigantesca.

26

16

SECCIONES3

HACE...50, 100 y 150 años.

4APUNTES

34ENTREVISTAJames Watson

en el cincuentenariodel descubrimientode la doble hélice.

36CIENCIA Y SOCIEDAD

Lagos antárticos,el plancton...

Robledales de Españay Portugal...

Anomalía de Pelger-Huët.

42DE CERCA

Así estamos dejandolos fondos marinos.

SECCIONES84

CURIOSIDADES DE LA FÍSICANatación de los peces,

por J.-M. Courty y E. Kierlik

86JUEGOS MATEMÁTICOS

Más sobre números y palabras,por Juan M. R. Parrondo

88IDEAS APLICADAS

Balística.Cuando las rayas coinciden

por Mark Fischetti

90LIBROS

La doble hélice...Clásicos contemporáneos...

Genes del desarrollo.

96AVENTURAS PROBLEMÁTICAS

Carillón proteínico,por Dennis E. Shasha

44 El más antiguo de los homínidosKate Wong

¿Es la especie hallada en Chad con sietemillones de años de antigüedad el miembromás antiguo de la línea evolutiva humana?¿Podremos saberlo algún día?

54 Nueva pirámide de la alimentaciónWalter C. Willett y Meir J. Stampfer

Frente a la opinión extendida, el consumode ciertas grasas reporta beneficios para elcorazón; en cambio, hay numerosos hidratosde carbono dañinos.

62 Concatenaciones sísmicasRoss S. Stein

No se esperaba, pero los grandesterremotos interaccionan con las fallascercanas. Este descubrimiento afinalas predicciones de futuras sacudidas.

78 Ciencia del champánGérard Liger-Belair

Una física deliciosamente complejagobierna la bulliciosa efervescenciadel champán.

70 Estructura y estabilidadde las proteínasAna Rosa Viguera

En el avance de la proteómica importarádescubrir la relación entre las secuenciasde aminoácidos, la estructura tridimensionaly la función de las proteínas.

Portada: Slim Films

COLABORADORES DE ESTE NUMERO

Asesoramiento y traducción:

Luis Bou: Porfirinas y Aventuras problemáticas; Manuel Puigcerver:El Artico eurasiático durante el último período glacial y Concatena-ciones sísmicas; Juan P. Adrados: Nanounidades de memoria; CarlosLorenzo: El más antiguo de los homínidos; J. Vilardell: Ciencia delchampán, Hace..., Curiosidades de la física e Ideas aplicadas; AngelGarcimartín: Entrevista

Copyright © 2003 Scientific American Inc., 415 Madison Av., New York N. Y. 10017.

Copyright © 2003 Prensa Científica S.A. Muntaner, 339 pral. 1.a 08021 Barcelona (España)

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Difusióncontrolada

INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, marzo, 2003 3

...cincuenta años

ESCASEZ DE NITRÓGENO. “La paradoja de que es-casee el nitrógeno cuando tanto abunda exaspera a lahumanidad. El alimento de todo lo viviente en esteplaneta, animal o vegetal, debe contener nitrógeno. Noobstante, cuesta tanto incorporar el nitrógeno libre delaire a los productos alimenticios, que el hombre ha deacometer unas fatigosísimas faenas para conservar lasno muy grandes cantidades que la naturaleza capta yfija en el suelo. Pero desde 1949, un alud de descu-brimientos ha sacado a luz una insospechada cantidadde microorganismos que fijan el nitrógeno. Podemosilusionarnos con la posibilidad de que acaso algún díaseamos capaces de aprovechar la potencia de esos or-ganismos para ayudar al ciclo del nitrógeno natural aenriquecer nuestras tierras.”

UNA VÍA LÁCTEA NO CAPRICHOSA. “Según HarlowShapley, del Observatorio del Colegio de Harvard, puedeque el universo sea dos veces mayor, y dos veces másviejo, que lo hasta ahora supuesto por los astrónomos.Si todas las galaxias estuvieran el doble de lejos que loque habíamos pensado, también deberían ser el doblede grandes. En consecuencia, la Vía Láctea, una gala-xia que se presume excepcionalmente extensa, tendríamás o menos el mismo tamaño que la nebulosa deAndrómeda y muchas otras galaxias. Esto alivia a losastrónomos, quienes habían sidoincapaces de dar con una razónde que nuestra galaxia fueraun gigante monstruoso. Lanueva estimación despejaría otradiscrepancia. Se admitía antesque el universo rondaba los dosmil millones de años de edad,mientras que las pruebas geo-lógicas indican que la Tierrarebasa los tres mil millones deaños. La estimación revisadadel tamaño del universo doblala edad de éste hasta los cua-tro mil millones de años.”

...cien años

BIENVENIDO TODO EL MUN-DO. “Durante el año pasado de-sembarcaron en el puerto deNueva York 139.848 pasajerosde primera clase, más la enor-me cifra de 574.276 pasajerosde tercera clase. ¡Imagínense!Este país absorbe más de me-dio millón de extranjeros, ensu mayoría de los pueblos más

pobres e ignorantes de Europa, con tal facilidad y na-turalidad que no causa impresión visible en nuestrasrutinas cotidianas. Tan fácil asimilación de tan hete-rogéneos millones se debe a nuestro magnífico sistemade escuelas públicas, sin duda el principal medio paraconvertir a los hijos de los inmigrantes, ya nativos porsu nacimiento, en nativos también por sus cualidadesy preparación.”

PELIGROS FERROVIARIOS. “Los dispositivos de se-guridad y los aparatos automáticos que adopta el ferro-carril aminoran el riesgo de accidentes, pero el caba-llo de hierro nunca puede separarse del todo de lasfalibles manos humanas. Con sus caras húmedas y cuer-pos sudorosos, hora tras hora vigilantes, maravilla quelos conductores de esos corceles de acero cometan tanpocos errores. Mostramos un accidente en Belfast(Irlanda). En un día traicionero, un tren atravesó elmuro de la cochera.”

...ciento cincuenta años

EL AIRE DE LA LUNA. “Recientemente, M. Decuppis,selenólogo de Roma, ha llegado a la conclusión de quela Luna tiene atmósfera, aunque muy modesta, con unaaltura de sólo unos cuatrocientos metros, unas doscientasveces menos que la altura de la atmósfera terrestre.Hay quien cree que esa atmósfera somera podría ase-

mejarse a la que tuvo nuestroplaneta en el curso de su for-mación, cuando estaba com-puesta principalmente de ácidocarbónico gaseoso y las espe-cies de animales que aquívivían poseían unos órganosespacialmente adaptados paravivir en ella.”

FRAUDE PORCINO. “La adul-teración de la cochevira ame-ricana se explica fácilmente:en el oeste, muchos de los cer-dos se rinden a la fatiga du-rante su viaje en piaras hacialos mercados del este y debenser sacrificados sobre el terre-no. La única manera de apro-vechar económicamente suscadáveres es someterlos a laacción de una prensa que losconvierte en una sustancia quese vende como manteca, lacual, al no haber sido fun-dida, contiene necesariamentegrandes cantidades de mate-rias extrañas.”

HACE...

La tecnología ferroviariaen pos de la seguridad, 1903

Si un primate mira a alguna parte, otro podrá seguirlela mirada y fijar la suya en ese mismo punto. Un

chimpancé seguirá incluso la de un ser humano. Pero sise oculta un objeto en uno de dos recipientes, el chim-pancé no entenderá que una mirada dirigida a un reci-piente, o que se le dé un golpecito, indica que es elque guarda la prenda; a lo sumo, aprenderá tras mu-chos ensayos. Los perros, en cambio, sí lo entienden, ala primera. Comprenden incluso cuando un ser humanocoloca algún tipo de señal sobre el recipiente correcto,o cuando se desplaza hacia el contenedor equivocado

pero sin dejar de mirar el correcto. Los lobos no soncapaces de tanto; sí lo será, en cambio, un cachorro deperro doméstico que ni siquiera haya tenido mucho con-tacto con las personas. Sin embargo, en tareas que nosean sociales, lobos y perros no se portan de maneradiferente. Un grupo de antropólogos de Harvard, elInstituto Max Plank y el santuario de lobos de Ipswichdeducen de todo ello que, durante la domesticaciónprehistórica, se fue escogiendo a los perros que mos-traban unas habilidades sociocognitivas que lespermitían comunicarse mejor con las personas.

ETOLOGIA

Los perros nos entienden mejor

4 INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, marzo, 2003

APUNTES

Gracias al parecido a que se refiere sunombre, los insectos palo escapan de

la atención de los depredadores. Un análi-sis genético, de los que se emplean paradeterminar linajes evolutivos, ha descubiertoque ocultaban algo más: se trata de unaespecie alada que evolucionó a partir deancestros ápteros, los cuales, a su vez,derivaron de criaturas con alas. “Que se-pamos, es el primer ejemplo de un com-ponente corporal complejo que se hayaperdido en un linaje evolutivo y luego sehaya recuperado”, escriben Michael F. Whi-ting, de la Universidad Brigham Young, y

sus compañeros en Nature. Señalan másadelante que las nuevas alas no volvierona adquirirse desde la nada; las instruccio-nes genéticas debieron de permanecer la-tentes durante al menos 50 millones de años,hasta que llegó un momento en que se primóel vuelo antes que la fecundidad (los insectossin alas suelen poner más huevos).

—Steve Mirsky

BIOLOGIA

Reevolución

Los insectos palo perdierony recuperaron las alas

Se han descubierto hace poco un sello y fragmentosde una placa que portan extrañas inscripciones.

Quizá constituyan una muestra del primer lenguajeescrito del Nuevo Mundo.Han aparecido en Tabasco.Pertenecieron a los olme-cas y se remontan al650 a. de C. En el sellocilíndrico se representa unpájaro con símbolos que lesalen del pico. La imageninduce a pensar que esasinscripciones podían vocali-zarse. Los descubridorescreen que significan “ReyAjaw 3”: con “ajaw 3” losolmecas se referían tantoa una fecha del calendariosagrado de 260 días comoa un rey nacido en ella. La

escritura precede en 250 años a otras escrituras meso-americanas, entre ellas la de los mayas. De acuerdocon otra interpretación, sin embargo, los símbolos

quizá no sean más que dibujos y norepresenten el habla.

—Philip Yam

ANTROPOLOGIA

La escritura de los olmecas

CH

RIS

TOP

HE

R V

ON

NA

GY

(ar

riba)

; ALL

ISO

N W

HIT

ING

Brig

ham

You

ng U

nive

rsity

(ab

ajo)

Indicio de escritura: Este sello olmecalleva grabado un pájaro que, al pare-cer, dice: “Rey Ajaw 3”


El Estudio Digital Sloan de los Cielos ha descubierto unarco de estrellas alrededor de la Vía Láctea, a 60.000

años-luz de su centro, dos veces más lejos que el Sol.Quizá sea una parte de un anillo completo de 500 millonesde estrellas. Lo mantiene allí la fuerza de la gravedad,sobre todo de la invisible materia oscura que se cree rodeaa la galaxia. Podría contribuir a que se cartografiase esamateria de naturaleza aún desconocida. Según la interpreta-ción de dos de los descubridores, Brian Yanni y Heidi JoNewberg, el hallazgo respalda que la Vía Láctea se creógracias a la fusión de muchas galaxias pequeñas. El anillo,en concreto, sería el residuo del impacto con una galaxiaenana hará miles de millones de años.

—George Musser

ASTRONOMIA: LA GALAXIA

Un anillo de estrellas

El Estudio Digital Sloan de los Cielos consiste en la observación sistemática con un telescopio óptico —el de3,5 metros en Point Apache, Nuevo México— de una fracción considerable del cielo boreal para la determina-

ción de la posición y color de unos cien millones de objetos celestes. Hasta ahora se lleva concluida la mitad de latarea. Este año iba a empezar un proyecto similar en el hemisferio austral, el Estudio Stromlo de los Cielos delSur. Pero un incendio forestal destruyó el 18 deenero el telescopio encargado de ello, el GranTelescopio de Melbourne, de 1,27 m, un instrumentohistórico construido en 1868 —por entonces el ma-yor del mundo con montaje ecuatorial—. Lo trasla-daron al observatorio del monte Stromlo, a media-dos del siglo XX y lo remozaron por completo en1991; con él se llevo a cabo el proyecto MACHO,destinado a investigar las estrellas oscuras así de-nominadas. Se ha perdido también unespectrógrafo, casi acabado ya, que iba a instalarseen el telescopio Géminis Norte, de 8,1 metros, enMauna Kea. El equipo encargado del Estudio sepropone encontrar otro telescopio con el que puedasacarlo adelante.

ASTRONOMIA: LOS INSTRUMENTOS

Proyectos quemados

Así quedó el gran telescopio de Melbourne, tras elincendio del observatorio del monte Stromlo

Hasta ahora se conocían cuatro cuásares con un despla-zamiento al rojo cercano o mayor que 6. Cuanto ma-

yor sea esta magnitud más próximo al origen del universoestará el momento en que se emitió la luz que recibimos.El más lejano de esos cuatro cuásares tiene un desplaza-miento de 6,28. Ahora, un equipo encabezado por Xiaohui

Fan ha hallado, gracias a las imágenes en longitudes deonda visibles del Estudio Sloan de los Cielos, tres cuásaresmás con desplazamientos al rojo mayores de 6. Uno deellos, con un desplazamiento de 6,42, es el cuásar máslejano que se conoce. Nació cuando el universo debíade tener unos 800 millones de años.

ASTRONOMIA: LA COSMOLOGIA

El nuevo cuásar más lejano

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Un anillo de estrellas rodea la Vía Láctea

FE DE ERRATA: Un duende de imprenta desbarató la atribución de la imagen que publicamos en noviembre del cuásar por entonces máslejano: la correcta es: Donald Schneider y Xiaohui Fan, Colaboración SDSS; Brandt et al consiste en una imagen en falso color de la pos-terior observación en rayos X del mismo cuásar.


PorfirinasPigmentos que, expuestos a la luz, se tornan cáusticos

pueden combatir el cáncer, la ceguera y las cardiopatías.

Su toxicidad fotoinducida pudiera explicar

el obscuro origen de las leyendas de vampiros

Nick Lane

1. FARMACOS FOTOACTIVADOSde uso en terapia fotodinámica

podrían indicarse para enfermeda-des oftálmicas, cánceres de esó-

fago y alteraciones coronarias. SA

M O

GD

EN

El mundo del vampiro suele asociarse a la novela deBram Stoker y al personaje cinematográfico que en-carnó Bela Lugosi: un ser marginado, romántico, deintenso y morboso atractivo sexual, succionador desangre; un ser que aborrece los ajos y las cruces; so-bre quien la luz del sol tiene efectos fatales. En las le-

yendas populares, cuyo origen se pierde en la noche de lostiempos, los vampiros eran seres patéticos, lamentables, sepul-tos vivos. Ciertos investigadores, queriendo hallar alguna ver-dad subyacente en las leyendas de vampirismo, han especuladoque tales historias pudieron haber estado inspiradas en perso-nas de carne y hueso que sufrían de porfiria, una rara enfer-medad de la sangre. Y los científicos, al buscar tratamientospara este mal, se han topado con nuevas vías de tratamientode otras graves enfermedades, mucho más frecuentes.

La porfiria constituye, en realidad, un grupo heterogéneo detrastornos afines, en los cuales ciertos pigmentos, denomina-dos porfirinas, se acumulan en la piel, los huesos, y los dien-tes. Muchas porfirinas son benignas en la oscuridad; en cam-bio, la luz del sol las transforma en toxinas cáusticas, que, porasí decirlo, devoran las carnes. Sin el debido tratamiento, lasformas más severas de la enfermedad (como la porfiria eri-tropoyética congénita) pueden provocar mutilaciones grotes-cas, causando en sus fases terminales esa clase de horripilantedesfiguración que sería de esperar en los sepultos no acaba-dos de morir. Las orejas y la nariz aparecen carcomidas. Loslabios y las encías, roídos y descarnados, dejan al descubiertounos dientes de color rojo ladrillo, largos como colmillos. Lapiel queda cubierta de ampollas y lesiones, que confeccionanun centón de tejidos cicatriciales, con zonas de pigmentaciónintensa y otras de palidez mortal, que es reflejo de una ane-mia subyacente. Dado que la anemia puede ser tratada contransfusiones de sangre, historiadores hay que especulen que,en eras tenebrosas, los enfermos de porfiria hubieran podidobuscar remedio a su mal bebiendo sangre por conseja popu-lar. Y haya, o no, algo de verdad en ello, es seguro que quie-nes padecieran la porfiria eritropoyética congénita habrían


aprendido a no aventurarse a salir al exterior duranteel día. Es posible también que evitaran los ajos, pues,según se cree, algunas de las sustancias que éstoscontienen exacerban los síntomas de la enfermedadporfírica, convirtiendo un ataque leve en una reacciónhorrorosa.

Mientras se esforzaban en hallar remedios para laporfiria, los científicos cayeron en la cuenta de quelas porfirinas podrían no constituir solamente un pro-blema, sino convertirse también en aliadas de la me-dicina. Si se inyecta porfirina en un tejido enfermo—en un tumor canceroso, por ejemplo—, la porfirinapuede ser activada mediante luz al objeto de destruirese tejido. El procedimiento se denomina terapia fo-todinámica (TFD); se ha desarrollado tanto, que hapasado de ser en los años setenta un tratamiento pocoverosímil contra el cáncer a erigirse ahora en un armaperfeccionada y eficaz contra todo un abanico de tras-tornos, en particular para tratar la degeneración ma-cular y la miopía patológica, dos causas corrientes deceguera en los adultos. Entre las investigaciones encurso se encuentran posibles tratamientos para la en-fermedad de las arterias coronarias, sida, trastornosautoinmunitarios, rechazo de transplantes y leucemia.

Mecanismos moleculares

Las sustancias que desempeñan un papel crucial enla porfiria y en la terapia fotodinámica, se cuen-

tan entre las más antiguas e importantes de las molé-culas biológicas. Orquestan los dos procesos críticos degeneración de energía en los seres vivos: la fotosínte-sis y la respiración aeróbica. Las porfirinas constituyenuna familia notable de compuestos íntimamente rela-cionados, un curioso y colorido sistema de variacionesevolutivas sobre un mismo tema. Todas las porfirinascomparten un anillo tetrapirrólico plano (compuesto porcarbono y nitrógeno) con un hueco central adecuado paraque un ion metálico, de hierro o de magnesio, se alojeen él. Estos átomos metálicos, cuando están correcta-mente alineados en la férula de los anillos de porfirina,catalizan los procesos de generación de energía funda-

mentales en biología. La clorofila, el pigmento vegetalque absorbe la energía de la luz solar en la fotosínte-sis, es una porfirina, como lo es el hemo, pieza clavede la molécula encargada del transporte de oxígeno—la hemoglobina— y de muchas enzimas crucialespara la vida, entre ellas, la citocromo-oxidasa (que, enuna etapa crítica de la respiración celular, genera energíapor transferencia de electrones al oxígeno).

La porfiria resulta de una alteración del mecanismoproductor de hemo en el organismo. Nuestro cuerposintetiza hemo y otras porfirinas en una serie de ochoestadios coordinados, catalizados cada uno por unaenzima distinta. Al final, se aporta hierro para formarhemo. En la porfiria, se omite uno de los pasos, loque produce un exceso de los compuestos intermediosgenerados en etapas anteriores de la secuencia. Nues-tro organismo no ha evolucionado para eliminar talesmetabolitos intermedios, por lo que, a menudo, losacumula en la piel. Estas sustancias intermedias no le-sionan la piel directamente, pero muchas sí lo hacenpor vía indirecta. Las porfirinas no metálicas (asícomo las metalo-porfirinas que contienen metales queno interaccionan con el anillo porfirínico) pueden re-sultar excitadas al recibir luz de ciertas longitudes deonda, saltando sus electrones a orbitales más energé-ticos. Estas moléculas pueden, entonces, transmitir suexcitación a otras moléculas que posean enlaces de ti-pos adecuados, el oxígeno en particular, para produ-cir oxígeno monoatómico y radicales libres, aquél yéstas muy reactivos. Dicho con otras palabras, las por-firinas no metálicas no son las agentes, sino las me-diadoras de la destrucción: catalizan la síntesis de for-mas tóxicas del oxígeno.

Las reacciones fotosensibles no son necesariamenteperniciosas. Sus efectos benéficos se conocen desde laantigüedad. En particular, algunos frutos y semillascontienen psoralenos, compuestos fotosensibles (foto-sensibilizadores) que, indirectamente, llevaron a la ex-perimentación con porfirinas. Los psoralenos se utili-zaban, hace miles de años, en Egipto y en la Indiapara el tratamiento de enfermedades de la piel. A me-diados del siglo pasado los incorporó a la medicinamoderna Abdel Monem El Mofty, dermatólogo de laUniversidad de El Cairo; empezó a tratar a enfermosde vitíligo (trastorno que provoca la despigmentaciónde la piel en manchas irregulares), y más tarde, a losenfermos de psoriasis, valiéndose de psoralenos puri-ficados y de luz. Al ser activados por la luz, los pso-ralenos reaccionan con el ADN de las células en pro-liferación, matándolas.

Aaron B. Lerner, de la Universidad de Yale, y Tho-mas B. Fitzpatrick, de la Universidad de Harvard,quedaron impresionados por la potencia de los psora-lenos. En la década de los sesenta demostraron que lospsoralenos se activaban con radiación ultravioleta (UVA);posteriormente, la terapia de psoralenos fue perfec-cionada utilizando una lámpara ultravioleta parecida ala que hoy se emplea en los solarios. Su método fueconocido por la sigla PUVA (abreviatura de psorale-nos con UVA) y es en la actualidad uno de los trata-mientos más eficaces para la psoriasis y otras enfer-medades de la piel.

■ En la terapia fotodinámica se utilizan porfirinas, molé-culas susceptibles de activación por luz, para destruirtejidos y células de crecimiento rápido. El tratamientopodría aplicarse a una variedad de trastornos, entreellos, la degeneración macular asociada a la edad,los tumores y las placas ateroscleróticas.

■ Están comercializados unos cuantos fármacos porfíri-cos. Varios más se hallan en fase deexperimentación en humanos.

■ La idea de la terapia fotodinámica nació del estudio deuna rara enfermedad, la porfiria, que se caracterizapor la acumulación de porfirinas en la piel y en ciertosórganos. A menos que la enfermedad sea controlada,las víctimas del tipo más severo de porfiria puedenquedar desfiguradas, lo que ha llevado a algunos in-vestigadores a especular que podrían haber inspiradoleyendas de vampiros en tiempos pretéritos.

Resumen/Fototerapia

¿Una forma de matar células cancerosas?

Acomienzos del decenio de los setenta, el éxito dela PUVA dejó impresionado a Thomas J. Doug-

herty, del Instituto Roswell Park del Cáncer, en Buf-falo. Se preguntó si una variante de ese tratamiento nopodría ser eficaz contra el cáncer. Los psoralenos ac-tivados pueden matar células “descarriadas” y contro-lar la inflamación, pero no son, en comparación conlas porfirinas, fotosintetizadores potentes. Si los pso-ralenos mataban células sueltas, ¿no podrían las por-firinas devorar tumores completos? Su idea supuso elinicio de la auténtica terapia fotodinámica, en cuyaaplicación ciertos fotosintetizadores catalizan la pro-ducción de radicales libres de oxígeno. Se basó en tra-bajos anteriores, que revelaron dos propiedades de in-terés médico de las porfirinas, a saber: se acumulanselectivamente en las células cancerosas y son activa-das por la luz roja, que penetra más profundamente enlos tejidos biológicos que otras luces de longitud deonda más corta, como la luz azul o la UVA.

Dougherty inyectó una mezcla de porfirinas en eltorrente sanguíneo de ratones que sufrían tumores demama. Esperó un par de días, para que las porfirinasse acumulasen en los tumores; seguidamente, los irra-dió con luz roja. Su primer montaje, rudimentario,consistía en hacer pasar la luz de un viejo proyectorde diapositivas a través de una transparencia roja de35 mm. Pese a tal simplicidad, obtuvo unos resultadosespectaculares. La luz activó las porfirinas deposita-das en el tumor, las cuales transfirieron su energía aloxígeno de algunas células, dañando a los tejidos cir-cundantes. En casi todos los casos, los tumores se os-curecieron y murieron tras la fototerapia. No se apre-ciaron signos de recidiva.

Dougherty y sus colegas publicaron sus datos en1975, en el Journal of the National Cancer Institute.En los años siguientes refinaron su técnica utilizandoun láser de baja potencia para enfocar luz roja sobrelos tumores. Trataron por este método a más de 100enfermos, entre ellos, a mujeres con cáncer de mamay a pacientes de cáncer de pulmón, de próstata y depiel. Los resultados fueron alentadores, con una “res-puesta parcial o completa” en 111 de 113 tumores.

Pero el cáncer no se deja vencer tan fácilmente. Alir aumentando el número de médicos que probaban

suerte con TFD, se multiplicaron los inconvenientes.La afinidad de las porfirinas para con los tumoresresultó tener algo de ilusoria, pues las porfirinas sonincorporadas por cualquier tejido de crecimiento rá-pido, incluida la piel, lo que ocasiona fotosensibilidad.Aunque los primeros pacientes de Dougherty tuvieronsin duda cuidado de evitar el sol, alrededor del 40 porciento de ellos sufrió quemaduras y sarpullidos en lapiel en las semanas siguientes a la TFD.

Otra cuestión concernía a la potencia. Los prime-ros preparados de porfirinas eran mezclas; su poten-cia terapéutica rara vez bastaba para eliminar al tu-mor completo. Unas porfirinas no transmiten bien laenergía al oxígeno, mientras que otras sólo se acti-van con luz que no puede penetrar en el tumor másallá de unos cuantos milímetros. Algunos pigmentosbiológicos habituales de los tejidos, como la hemo-globina y la melanina, también absorben luz; al ha-cerlo, pueden impedir que la porfirina llegue a acti-varse. Incluso la propia porfirina puede provocar esteproblema si se acumula en concentraciones tan ele-vadas, que absorba toda la luz en las capas superfi-ciales del tumor, impidiendo así la penetración hastalas más profundas.


CLOROFILA

HEMOANILLO BASICO

DE LAS PORFIRINAS

Sin metalHierro

Magnesio

Cola de la clorofilaS

LIM

FIL

MS

2. LAS PORFIRINAS tienen todas en común una estructuraanular plana, compuesta por carbono y nitrógeno, y un huecocentral capaz de alojar a un ion metálico. El anillo básicotetrapirrólico (primero por la izquierda) se vuelve cáusticopor exposición a la luz, rasgo que comparten las molécu-las útiles para la terapia fotodinámica. Entre los ejemplosno tóxicos se cuentan el hemo (un componente de la he-moglobina, que transporta oxígeno) y la clorofila, que, enlas plantas verdes, convierte la luz en energía.

NICK LANE, director de Adelphi Medi Cine, estudió bio-química en el Colegio Imperial de la Universidad de Lon-dres. Su investigación doctoral se concentró en los radica-les libres y en la función metabólica en transplantes deórganos.

El autor


Luz

Porfirinaintracelular

Porfirinaactivada

Envejecimiento celularprovocado por lesiones oxidativas

Oxígenomonoatómico

Epitelio retinianopigmentado

Tejido vascular proliferante Fotorreceptoresde la retina

Región lesionadapor la enfermedad

Haz de láser de luz roja

Reabsorción del tejidovascular lesionado

Vasos sanguíneos normales

2 La porfirina activada traspasaesta energía luminosa a

moléculas de oxígeno, creandooxígeno monoatómico.

Moléculade oxígeno (O2)

1Una porfirina absorbe luz;se activa. 3 El oxígeno monoatómico reac-

ciona con otras sustanciasintracelulares, produciendo radi-cales libres. Mueren las células.

... DOMINIO MOLECULAR

Vasos sanguíneos normales

EN LA TERAPIA FOTODINÁMICA se in-yectan por vía intravenosa porfiri-nas. Estas sustancias fotosensi-bles se concentran en las célulasde proliferación rápida y, expues-tas a la luz, inician una cascadade reacciones moleculares quepueden destruir dichas células,así como los tejidos que compo-nen. Entre las dianas para estaterapia se cuentan los capilaresanómalos de la retina de quienespadecen degeneración macular (lacausa principal de ceguera enadultos), tumores y placas ate-roscleróticas de las arterias co-ronarias.

1Para tratar la degeneración macular,se inyecta una porfirina (verde) por

vía intravenosa. En sólo 15 minutos, laporfirina se ha concentrado en los capi-lares anómalos subyacentes a la mácula,que es la región central de la retina y seencarga de percibir los colores.

2 Activación de la porfirina medianteuna luz de láser rojo, con la destruc-

ción consiguiente del tejido vascular.

3 Una vez que el tratamiento ha dete-nido la lesión de la retina, el tejido

vascular en cuestión se reabsorbe porel organismo; los fotorreceptores supra-yacentes pueden volver a su lugar.Puede haber recidivas de proliferaciónanómala; cabe, pues, que el enfermohaya de someterse a varias sesiones.

ASI ACTUA LA TERAPIA FOTODINAMICA

... EN EL OJO

el proyecto nanodrive

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