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Boletín científico Abril 2024
Una selección de los diez artículos más relevantes publicados en el primer trimestre del año en Ciencias de la Vida y la Materia.
Abril 2024
Editar el genoma in vivo con nanopartículas selectivas
La adopción por parte de la clínica de las nuevas tecnologías basadas en la edición del genoma requiere de métodos que permitan llegar a la célula diana de manera segura y eficiente. Actualmente se utilizan tecnologías tanto virales como no virales que funcionan de manera eficiente en el caso del hígado donde se acumulan de manera natural, cuando se administran de manera local o cuando se utilizan para editar genomas de células ex vivo.
Se han desarrollado mecanismos para redireccionar el tropismo de virus o vectores virales mediante la expresión de moléculas en superficie que se unen de manera selectiva a la célula diana junto con glicoproteínas virales que facilitan la entrada en la célula. Pero simplemente mejorando el tropismo de los sistemas de entrega no es suficiente si se quiere conseguir desarrollar nuevas terapias para editar el genoma directamente en el paciente por la vía sistémica y asegurar la selectividad con respecto a la célula diana.
En una publicación de Nature Biotechnology, investigadores han desarrollado un nuevo vehículo de entrega, que denominan Cas9-EDVs, utilizando una versión mutada del virus de la estomatitis vesicular (VSVG) emparejada a unos fragmentos de anticuerpo que permite empaquetar los complejos de CRISPR-Cas9 y ARN guía necesarios para la edición genómica selectiva de la célula. Estos fragmentos de anticuerpo reconocen los antígenos de las células diana de manera selectiva y predecible.
Los autores demostraron la selectividad del nuevo sistema de entrega Cas9-EDVs in vitro con células linfocitos de tipo T usando diferentes fragmentos de anticuerpo que reconocen marcadores de membrana como el CD3 y CD4; el sistema fue más selectivo y funcionó de manera sinérgica con respecto a la edición genómica cuando ambos marcadores fueron utilizados para el reconocimiento de la célula diana. Los resultados obtenidos en un modelo de sistema inmune humanizado de ratón demostraron que con el sistema de Cas9-EDVs se consiguen editar células T para que expresen a CAR (chimeric antigen receptor) de manera selectiva y sean funcionales.
Este sistema ofrece varias ventajas para la entrega de sistemas de edición génica in vivo en células humanas, ya que son capaces de llegar a la célula diana sin pasar por los hepatocitos del hígado, lo que podría ayudar a evitar la toxicidad al minimizar la concentración efectiva necesaria para alcanzar un efecto terapéutico, se administran por vía sistémica, comúnmente usada en clínica y permiten una entrega transitoria del sistema de edición genómica minimizando los efectos fuera de la célula diana.
Hamilton JR, Chen E, Perez BS, Sandoval Espinoza CR, Kang MH, Trinidad M, et al. In vivo human T cell engineering with enveloped delivery vehicles. Nat Biotechnol. 2024.
El estudio demuestra el potencial in vitro e in vivo de un nuevo sistema de entrega programable para alcanzar de manera selectiva células diana y poder editar células dentro del propio paciente por vía sistémica. Esto puede suponer un avance para el desarrollo de terapias celulares y terapias de edición génica y su implementación directamente en el paciente.
¿Anticipación del diagnóstico de Alzheimer?
Los cambios en los biomarcadores que se producen en el periodo entre la cognición normal y el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer esporádica no se han investigado ampliamente en estudios longitudinales.
Los autores de este trabajo llevan a cabo un estudio multicéntrico, anidado de casos y controles de los biomarcadores de la enfermedad de Alzheimer en participantes cognitivamente normales que se inscribieron en el Estudio de Cognición y Envejecimiento de China desde enero de 2000 hasta diciembre de 2020. Un subgrupo de estos participantes se sometió a exámenes del líquido cefalorraquídeo (LCR), evaluaciones cognitivas e imágenes cerebrales a intervalos de 2 a 3 años. Un total de 648 participantes en los que se desarrolló la enfermedad de Alzheimer fueron emparejados con 648 participantes que tenían una cognición normal, y se analizaron las trayectorias temporales de las concentraciones de marcadores bioquímicos del LCR, las pruebas cognitivas y las imágenes en los dos grupos.
La mediana de seguimiento fue de 19,9 años (rango intercuartílico, 19,5 a 20,2). Los biomarcadores del LCR y de imagen en el grupo de enfermedad de Alzheimer divergieron de los del grupo cognitivamente normal en el siguiente número estimado de años antes del diagnóstico: beta-amiloide (Aβ)(42), 18 años; la relación de Aβ(42) a Aβ(40), 14 años; tau fosforilada 181, 11 años; tau total, 10 años; cadena ligera de neurofilamentos, 9 años; volumen del hipocampo, 8 años; y deterioro cognitivo, 6 años. A medida que progresaba el deterioro cognitivo, los cambios en los niveles de biomarcadores del LCR en el grupo de la enfermedad de Alzheimer se aceleraron inicialmente y luego se ralentizaron.
Jia J, Ning Y, Chen M, Wang S, Yang H, Li F, et al. Biomarker Changes during 20 Years Preceding Alzheimer's Disease. N Engl J Med. 2024;390(8):712-22.
En este estudio con participantes chinos durante los 20 años anteriores al diagnóstico clínico de la enfermedad de Alzheimer esporádica, se observa el curso temporal de los biomarcadores del LCR, los momentos antes del diagnóstico en los que divergen de los biomarcadores de un grupo emparejado de participantes que permanecieron cognitivamente normales, y el orden temporal en el que los biomarcadores se volvieron anormales.
Viroterapia y terapia celular combinada contra el cáncer
La viroterapia oncolítica es una nueva modalidad inmunoterapéutica para el tratamiento del cáncer. Estos virus denominados adenovirus oncolíticos (OAs) se inyectan directamente en el tumor donde inducen respuestas inflamatorias contra el mismo eliminando específicamente las células tumorales. Sin embargo, esta modalidad terapéutica ha demostrado una eficacia limitada cuando se administra de manera intravenosa (una ruta de administración óptima en clínica) ya que los OAs no consiguen acceder al tumor, pueden ser eliminados de manera sistémica antes de ejercer actividad antitumoral y además activan puntos de control inmunológico, como PD-L1, que pueden reducir la respuesta inmunológica propia del paciente contra el tumor.
En un nuevo artículo publicado en Nature Biotechnology, han desarrollado un sistema que permite mejorar la entrega de los OAs a las células tumorales y reducir la expresión de los puntos de control inmunológico como PD-L1. Los investigadores han desarrollado unas quimeras terapéuticas (ONCOTECH) que combinan membranas celulares, que expresan antígenos específicos de células T, y que encapsulan a los OAs, los cuales están modificados genéticamente para eliminar PD-L1 mediante un sistema de CRISPR-Cas9.
Estas quimeras permiten conjugar físicamente los OAs en las superficies de las células T mediante la interacción con el receptor TCR, sin afectar la actividad inmunológica y citotóxica de las células T contra el tumor, y permitiendo que los OAs sean liberados fácilmente en las células tumorales. Los OAs son internalizados por las células cancerosas y facilitan la infección viral que finalmente induce una respuesta que mitiga el entorno supresor del sistema inmunitario, favoreciendo tanto la terapia con células T como la oncolisis contra los tumores.
La actividad y eficacia de la nueva terapia se ha probado en modelos preclínicos de cáncer, incluidos modelos de melanoma, adenocarcinoma pancreático, cáncer de pulmón y glioblastoma. En el modelo de melanoma, la administración intravenosa de ONCOTECH resultó en una fuerte acumulación de OAs en las células tumorales, donde la expresión de PD-L1 se redujo en un 50%, y la administración de la terapia permitió un 80% de supervivencia de los animales tratado durante 70 días.
Aunque existen ciertas limitaciones en la aplicación clínica de esta estrategia terapéutica, ONCOTECH, representa una tecnología prometedora para combinar la viroterapia y la terapia celular.
Chen Y, Chen X, Bao W, Liu G, Wei W, Ping Y. An oncolytic virus-T cell chimera for cancer immunotherapy. Nat Biotechnol. 2024.
Esta nueva estrategia combina la terapia celular adoptiva y los virus oncolíticos en una sola terapia. Con esta tecnología se facilita la internalización más eficiente de los OAs en las células tumorales para inducir la muerte celular y la remodelación del entorno tumoral para inducir una mayor actividad inmunológica contra el tumor.
Histerectomía simple en lugar de radical en mujeres con cáncer de cuello uterino
Las pacientes con cáncer de cuello uterino son sometidas a una resección quirúrgica del útero (histerectomía) que suele acompañarse de la eliminación de las cadenas linfáticas próximas al mismo (parametrio). Datos retrospectivos sugieren que la incidencia de infiltración parametrial es baja en pacientes con cáncer de cuello uterino de bajo riesgo, en estadios iniciales, lo que plantea dudas sobre la necesidad de realizar una histerectomía radical en estas pacientes. Sin embargo, faltan datos de ensayos aleatorizados de gran tamaño que comparen los resultados de la histerectomía radical y la simple.
Este estudio publicado en New England Journal of Medicine, se llevó a cabo en forma de un ensayo multicéntrico, aleatorizado y de no inferioridad en el que se comparó la histerectomía radical con la histerectomía simple, incluida la evaluación de los ganglios linfáticos, en pacientes con cáncer de cuello uterino de bajo riesgo (lesiones de ≤2 cm con invasión estromal limitada). El resultado primario evaluado fue la recurrencia del cáncer en la zona pélvica (recurrencia pélvica) a los 3 años. El margen de no inferioridad preespecificado para la diferencia entre grupos en la recidiva pélvica a los 3 años fue de 4 puntos porcentuales.
Entre las 700 pacientes aleatorizadas (350 en cada grupo), la mayoría tenía tumores en estadio IB(1) según los criterios de la Federación Internacional de Ginecología y Obstetricia (FIGO) de 2009 (91,7%), con características histológicas escamosas (61,7%) y de grado 1 o 2 (59,3%). Con una mediana de seguimiento de 4,5 años, la incidencia de recidiva pélvica a los 3 años fue del 2,2% en el grupo de histerectomía radical y del 2,5% en el grupo de histerectomía simple (una diferencia absoluta de 0,35 puntos porcentuales (intervalo de confianza del 90%, -1,62 a 2,32). Los resultados fueron similares en un análisis por protocolo. La incidencia de incontinencia urinaria fue menor en el grupo de histerectomía simple que en el de histerectomía radical en las 4 semanas siguientes a la intervención (2,4% frente a 5,5%; p = 0,048) y después de las 4 semanas (4,7% frente a 11,0%; p = 0,003). La incidencia de retención urinaria en el grupo de histerectomía simple también fue inferior a la del grupo de histerectomía radical en las 4 semanas siguientes a la intervención (0,6% frente a 11,0%; P<0,001) y más allá de las 4 semanas (0,6% frente a 9,9%; P<0,001).
Plante M, Kwon JS, Ferguson S, Samouëlian V, Ferron G, Maulard A, et al. Simple versus Radical Hysterectomy in Women with Low-Risk Cervical Cancer. N Engl J Med. 2024;390(9):819-29.
En pacientes con cáncer de cuello uterino de bajo riesgo, la histerectomía simple no fue inferior a la histerectomía radical con respecto a la incidencia de recurrencia pélvica y se asoció con un menor riesgo de incontinencia o retención urinaria.
Recomendamos la lectura del editorial que acompaña al trabajo de investigación. “P.T. Ramirez. When less is more: The importance of patient selection. N.Engl.J.Med. 2024; 390:861-862.”
¿Cigarrillos electrónicos para dejar de fumar?
Algunos fumadores de tabaco utilizan los sistemas electrónicos de administración de nicotina, también llamados cigarrillos electrónicos, como ayuda para dejar de fumar, pero se necesitan pruebas sobre la eficacia y la seguridad de estos sistemas.
En este ensayo abierto y controlado, se asignó aleatoriamente a adultos que fumaban al menos cinco cigarrillos de tabaco al día y que querían fijar una fecha para dejar de fumar a un grupo de intervención, que recibió cigarrillos electrónicos y líquidos electrónicos gratuitos, asesoramiento estándar para dejar de fumar y terapia opcional (no gratuita) de sustitución de nicotina, o a un grupo de control, que recibió asesoramiento estándar y un vale, que podían utilizar para cualquier fin, incluida la terapia de sustitución de nicotina. El resultado primario a evaluar fue la abstinencia continua de fumar, validada bioquímicamente, a los 6 meses. Los resultados secundarios incluyeron la abstinencia de tabaco y de cualquier tipo de nicotina (incluidos el tabaquismo, los cigarrillos electrónicos y la terapia de sustitución de nicotina) a los 6 meses, los síntomas respiratorios y los acontecimientos adversos graves comunicados por los participantes.
Un total de 1.246 participantes se sometieron a la aleatorización; 622 participantes fueron asignados al grupo de intervención y 624 al grupo de control. El porcentaje de participantes con abstinencia continua validada de fumar tabaco fue del 28,9% en el grupo de intervención y del 16,3% en el grupo de control (riesgo relativo, 1,77; intervalo de confianza del 95%, 1,43 a 2,20). El porcentaje de participantes que se abstuvieron de fumar en los 7 días anteriores a la visita de los 6 meses fue del 59,6% en el grupo de intervención y del 38,5% en el grupo de control, pero el porcentaje que se abstuvo de cualquier consumo de nicotina fue del 20,1% en el grupo de intervención y del 33,7% en el grupo de control.
Se produjeron acontecimientos adversos en 272 participantes (43,7%) y 229 participantes (36,7%) en los grupos de intervención y control respectivamente. Fueron graves en 25 participantes (4,0%) del grupo de intervención y en 31 (5,0%) del grupo de control.
Auer R, Schoeni A, Humair JP, Jacot-Sadowski I, Berlin I, Stuber MJ, et al. Electronic Nicotine-Delivery Systems for Smoking Cessation. N Engl J Med. 2024;390(7):601-10.
La adición de cigarrillos electrónicos al asesoramiento estándar para dejar de fumar dio lugar a una mayor abstinencia del consumo de tabaco entre los fumadores que el asesoramiento para dejar de fumar por sí solo.
Algo más que tratamiento médico en accidentes vasculares cerebrales isquémicos
Múltiples ensayos aleatorizados han demostrado la eficacia y seguridad de la trombectomía endovascular en pacientes con ictus isquémico de gran tamaño. El objetivo de este estudio fue evaluar las pruebas a largo plazo (es decir, a 1 año) del beneficio de la trombectomía en estos pacientes.
SELECT2 fue un ensayo controlado aleatorizado internacional, abierto, de fase 3, con evaluación ciega de los criterios de valoración, realizado en 31 hospitales de EE. UU., Canadá, España, Suiza, Australia y Nueva Zelanda. Pacientes de 18 a 85 años con ictus isquémico debido a una oclusión proximal de la arteria carótida interna o del primer segmento de la arteria cerebral media, que mostraban un núcleo isquémico grande en la TC sin contraste (puntuación tomográfica computarizada precoz del Alberta Stroke Program de 3-5 [intervalo 0-10, con valores más bajos que indican infartos más grandes]) o que medían 50 ml o más en la perfusión por TC y la RM, fueron asignados aleatoriamente, en las 24 horas siguientes al inicio del ictus isquémico, a trombectomía más atención médica o a atención médica sola. El resultado primario a evaluar de este análisis fue la Escala de Rankin modificada ordinal (rango 0-6, con puntuaciones más altas que indican mayor discapacidad) a 1 año de seguimiento en una población por intención de tratar. El ensayo está registrado en ClinicalTrials.gov (NCT03876457) y ha finalizado.
El ensayo tuvo que ser suspendido antes de tiempo por eficacia en el seguimiento de 90 días después de que 352 pacientes hubieran sido asignados aleatoriamente (178 a trombectomía y 174 a atención médica únicamente) entre el 11 de octubre de 2019 y el 9 de septiembre de 2022. La trombectomía mejoró significativamente la distribución de la puntuación de la escala Rankin modificada a 1 año frente a la atención médica sola. En el seguimiento a 1 año, 77 (45%) de los 170 pacientes que recibieron trombectomía habían fallecido, en comparación con 83 (52%) de los 159 pacientes que sólo recibieron atención médica (riesgo relativo de mortalidad a 1 año 0-89 [IC 95%: 0-71-1-11]).
Sarraj A, Abraham MG, Hassan AE, Blackburn S, Kasner SE, Ortega-Gutierrez S, Hussain MS, Chen M, Johns H, Churilov L, et al.: Endovascular thrombectomy plus medical care versus medical care alone for large ischaemic stroke: 1-year outcomes of the SELECT2 trial. Lancet 2024, 403:731-740.
En pacientes con ictus isquémico debido a una oclusión proximal y un núcleo grande, la trombectomía más la atención médica proporcionaron un beneficio funcional significativamente mayor en comparación con la atención médica sola en el seguimiento a 1 año.
Morbilidad perinatal en mujeres con cesárea previa
Las mujeres con un parto por cesárea previo se enfrentan a una difícil elección en su siguiente embarazo: planificar otra cesárea o intentar un parto vaginal, ambos asociados a posibles complicaciones maternas y perinatales. Este ensayo tenía como objetivo evaluar si una intervención multifacética, que promoviera la toma de decisiones centrada en la persona y las mejores prácticas, reduciría el riesgo de morbilidad perinatal grave entre las mujeres con un parto por cesárea previo.
Se llevó a cabo un ensayo abierto, multicéntrico, aleatorizado por grupos y controlado de una intervención multifacética de 2 años de duración en 40 hospitales de Quebec entre mujeres con un parto por cesárea previo, en el que los hospitales fueron las unidades de aleatorización y las mujeres las unidades de análisis.
Los hospitales fueron asignados aleatoriamente (1:1) al grupo de intervención (aplicación de las mejores prácticas y suministro de herramientas destinadas a apoyar la toma de decisiones sobre el modo de parto, incluida una estimación de la probabilidad de parto vaginal y una estimación ecográfica del riesgo de rotura uterina), o al grupo de control (sin intervención). El resultado primario a evaluar fue un riesgo compuesto de morbilidad perinatal grave.
Un total de 21.281 mujeres elegibles dieron a luz durante el período de estudio, del 1 de abril de 2016 al 13 de diciembre de 2019 (10.514 en el grupo de intervención y 10.767 en el grupo de control). Ninguna se perdió durante el seguimiento. Hubo una reducción significativa en la tasa de morbilidad perinatal mayor desde el período de referencia hasta el período de intervención en el grupo de intervención en comparación con el grupo de control.
La morbilidad materna mayor se redujo significativamente en el grupo de intervención en comparación con el grupo de control. La morbilidad perinatal y materna menor, el parto por cesárea y las tasas de rotura uterina no difirieron significativamente entre los grupos.
Chaillet N, Mâsse B, Grobman WA, Shorten A, Gauthier R, Rozenberg P, Dugas M, Pasquier JC, Audibert F, Abenhaim HA, et al.: Perinatal morbidity among women with a previous caesarean delivery (PRISMA trial): a cluster-randomised trial. Lancet 2024, 403:44-54.
Una intervención multifacética de apoyo a las mujeres en su elección del modo de parto y de promoción de las mejores prácticas dio lugar a una reducción significativa de las tasas de morbilidad perinatal y materna mayor, sin un aumento de la tasa de cesárea o rotura uterina.
El mecanismo de acción de la metformina para suprimir el apetito
La metformina es un medicamento que se receta a más de 150 millones de personas a nivel mundial para reducir la glucosa en sangre y suprimir el apetito para que pacientes con diabetes tipo 2 (DT-2) puedan disminuir el peso. Aunque su uso es generalizado, todavía no se comprende totalmente cómo funciona y como induce efectos terapéuticos en DT-2 y en la supresión del apetito.
Uno de los mecanismos propuestos para la metformina es la inhibición del complejo 1 de la cadena de transporte de electrones a concentraciones altas. En ciertos tejidos, como el intestinal, se ha comunicado una concentración de metformina muy alta comparado con los niveles en sangre. Con respecto al impacto en la reducción de peso, se ha propuesto que la metformina actúa suprimiendo el apetito. Sin embargo, siguen existiendo dudas sobre este mecanismo de acción y el efecto principal de la metformina en la supresión del apetito.
La fenilalanina N-lactoil (Lac-Phe) es un metabolito generado tras la fusión enzimática del lactato y la fenilalanina que actúa como supresor del apetito. Tanto en modelos de ratón de obesidad como en un estudio con humanos, este metabolito se relaciona con la pérdida de peso ligada al ejercicio físico regular o intenso.
Un estudio publicado en Nature Metabolism demuestra como la metformina eleva sustancialmente los niveles de Lac-Phe en plasma en un estudio con 33 voluntarios de una cohorte del Brigham and Women’s Hospital. Estos voluntarios se agruparon en 1) delgados sin DT-2, 2) delgados con pre-diabetes, 3) obesos sin DT-2, 4) obesos con pre-diabetes y 5) obesos con DT-2. Los investigadores realizaron un perfil metabolómico usando muestras de plasma de los voluntarios, y observaron un incremento en aminoácidos del tipo N-lactoil en individuos obesos con DT-2 comparado con aquellos individuos obesos que no padecían DT-2. En estos individuos, Lac-Phe también demostró aparecer 5.7 veces más en individuos obesos con DT-2 que en aquellos que eran obesos, pero sin DT-2 o pre-diabéticos. En estos individuos se demostró que el factor correlacional era la DT-2, no el peso, y que en individuos con DT-2 los niveles elevados de Lac-Phe se correlacionaban con un incremento en los niveles de metformina.
Para corroborar estos resultados, se evaluaron datos metabolómicos de una cohorte, Twins UK, de más de .2000 mujeres de edad media. En esta cohorte, también se encontraron niveles de Lac-Phe más elevados en aquellos que padecían DT-2. También se evaluaron los datos de dos estudios con metformina: el estudio Danish de 2019 y el estudio en Jordania. En ambos casos, la metformina se correlacionó con un incremento en Lac-Phe.
Los datos del estudio de la cohorte del Brigham and Women’s Hospital demuestran que la metformina aumenta los niveles de Lac-Phe. Otro artículo publicado en paralelo en esta misma revista demuestra que Lac-Phe aumenta tanto en ratones como en humanos después del tratamiento con metformina, y que en ratones el aumento en Lac-Phe se debe a la inhibición del complejo 1 de la cadena de transporte de electrones en el intestino.
El aumento de Lac-Phe es específico del tratamiento con metformina y tiene lugar tanto en individuos sanos como en aquellos con DT-2. Además, los niveles de Lac-Phe aumentan después de las comidas, siguiendo los patrones regulatorios de otros supresores del apetito, como la grelina y la leptina.
Scott, B., Day, E.A., O’Brien, K.L. et al. Metformin and feeding increase levels of the appetite-suppressing metabolite Lac-Phe in humans. Nat Metab (2024). https://doi.org/10.1038/s42255-024-01018-7.
Recomendamos la lectura del artículo Xiao, S., Li, V.L., Lyu, X. et al. Lac-Phe mediates the effects of metformin on food intake and body weight. Nat Metab (2024). https://doi.org/10.1038/s42255-024-00999-9.
La supresión del apetito ejercido por la metformina explica la reducción de peso en pacientes con DT-2. Dado que la metformina aumenta Lac-Phe, y este metabolito está íntimamente relacionado con la supresión del apetito, se podría utilizar como diana para el desarrollo de nuevos supresores específicos del apetito para el tratamiento de la obesidad.
Nuevos resultados cosmológicos del Dark Energy Survey
La Colaboración DES (Dark Energy Survey) ha publicado recientemente resultados cosmológicos basados en el estudio de 1635 nuevas Supernovas de Tipo 1a (SNe 1a) con altos valores del desplazamiento hacia el rojo (High-redshift, z) utilizando datos acumulados durante 5 años.
El Modelo Estándar Cosmológico (ΛCDM) postula que la densidad de energía del Universo está dominada por componentes oscuras que no han podido detectarse en experimentos realizados en observatorios terrestres y que no aparecen en el Modelo Estándar de Física de Partículas. Estos componentes se denominan materia oscura fría y energía oscura y su estudio es una oportunidad para profundizar en nuestro conocimiento de la física fundamental. Este modelo explica una amplia variedad de fenómenos, desde el origen y evolución de las estructuras a gran escala hasta la época actual de la expansión acelerada. Estos éxitos deben ser equilibrados con su aparente inverosimilitud: tres nuevas entidades del Modelo Estándar de Física de Partículas ─ una que condujo a una temprana época de inflación, otra que sirve como explicación de la materia oscura y una tercera que conduce a la época actual de aceleración ─ se requieren, ninguna de las cuales se conecta con facilidad al resto de la física. Los actuales y planificados cartografiados cósmicos (Cosmic Surveys) están diseñadas para validar ΛCDM y de forma más general arrojar luz acerca del mecanismo que controla la época actual de aceleración, ya sea la energía del vacío asociada con la constante cosmológica, otra forma de energía oscura, una modificación de la Relatividad General o algo más drástico.
El programa de DES es un cartografiado de 5 años de duración que mapeó 300 millones de galaxias y decenas de miles de grupos de galaxias con 5 filtros en un área de 5000 grados2, además de descubrir miles de nuevas supernovas de tipo Ia. DES utilizó una cámara de 570 megapixels (DECam) desplegada en el telescopio Blanco en el Observatorio Inter-Americano en Cerro Tololo (CTIO) en Chile.
El proyecto DES (Dark Energy Survey) fue concebido para caracterizar las propiedades de la energía oscura con una precisión y exactitud sin precedentes gracias a cuatro métodos observacionales. Uno de estos métodos es el diagrama de Hubble (relación redshift-distancia) para las supernovas de tipo 1a (SNe 1a), utilizadas como candelas estandarizables que constriñe la historia de la tasa de expansión cósmica. Para implementar este método, el cartografiado DES SNe está diseñado para proporcionar el mayor y la más homogénea muestra de supernovas de alto redshift jamás conocida. Los primeros dos artículos que presentaban en 1998-1999 evidencia de la expansión acelerada del universo utilizaban un total de 52 supernovas de alto redshift. La publicación ahora presentada se basa en una muestra con curvas de luz perfectamente calibradas que consta de 1635 nuevas SNe 1a observadas a la largo de 5 años en el intervalo 0,10<z<1,13 en 4 bandas fotométricas g, r, i, z.
La publicación muestra las restricciones obtenidas para los Parámetros Cosmológicos.
ΩM, ΩΛ, w, wo, wa para 4 escenarios distintos:
- Plano – ΛCDM: ΩM = 0.352 ± 0.017
- .ΛCDM: (ΩM, ΩΛ) = (0.291+0.063−0.065, 0.55 ± 0.17)
- Plano – wCDM: (ΩM, w) = (0.264+0.074−0.096 −0.80+0.14−0.16)
- Plano – wowaCDM: (ΩM, wo, wa) = (0.495+0.033−0.043, −0.36+0.36−0.30, −8.8+3.7−4.5)
Donde ΩM es la densidad de materia (normal y oscura), ΩΛ es la densidad de energía oscura, y W, Wo, Wa describen las propiedades físicas de la energía oscura, con valores W = Wo = -1 y Wa = 0 para la constante cosmológica. En cualquier escenario el valor de la energía oscura es consistente con el valor de la constante cosmológica.
El artículo presenta una minuciosa discusión acerca de “Las grandes preguntas” en Cosmología (expansión acelerada del Universo, energía oscura y constante cosmológica, edad del Universo, tensión de Hubble, etc.).
DES Collaboration, C. ATM. The Dark Energy Survey: Cosmology Results With ∼1500 New High-redshift Type Ia Supernovae Using The Full 5-year Dataset. arXiv:240102929v2 [astro-phCO] 8 Jan 2024. 2024.
Los resultados que aparecen en los artículos mencionados ponen de manifiesto, gracias al cartografiado de la energía oscura DES, el avance importante en la determinación precisa de los parámetros cosmológicos del modelo ΛCDM. A reseñar la importante participación de Centros de Investigación españoles (CIEMAT, ICE (IEEC-CSIC), IFAE, IFT (UAM-CSIC)) en este experimento.
Esperando a los neutrinos de majorana
Recientemente, dos colaboraciones científicas han publicado resultados sobre la búsqueda de desintegraciones doble beta sin contenido de neutrinos (0νββ, neutrinoless double beta decay).
Aunque se conocen desintegraciones doble beta en varios núcleos atómicos, la desintegración doble beta sin neutrinos está prohibida por el Modelo Estándar de la Física de Partículas e Interacciones. Esto se debe a que este tipo de desintegraciones implica la desintegración simultánea de dos neutrones en dos protones con emisión de dos electrones y ningún neutrino, un escenario que solo es posible si los neutrinos y antineutrinos son idénticas partículas de Majorana, de forma que los dos neutrinos procedentes de la desintegración se cancelan mutuamente.
Una partícula de Majorana es un fermión (partícula de espín 1/2) que es su propia antipartícula y que fueron introducidos por Ettore Majorana en 1937. Se diferencian de los llamados fermiones del Dirac, que describen fermiones que no son sus propias antipartículas. En Física de Partículas Elementales, con la excepción del neutrino, todos los fermiones del Modelo Estándar se comportan como fermiones de Dirac.
El proceso 0νββ viola la conservación del número leptónico y podría jugar un importante papel para explicar la asimetría materia-antimateria en el universo. Esta peculiaridad les convierte en candidatos potenciales para la materia oscura fría.
La colaboración que ha realizado el experimento MAJORANA DEMONSTRAOR en SURF (Sanford Underground Research Facility), South Dakota, ha publicado resultados basados en seis años de monitorización de cristales ultrapuros de 76Ge, que corresponden a una exposición de 64,5 kg x año, permite determinar que la vida media del isotopo 0νββ es mayor que 8,3 x 1025 años, que se traduce en un límite superior para la masa efectiva del neutrino mββ de 113 ─ 269 meV. Los detectores basados en Germanio tienen una excelente resolución que permite medir con precisión la energía de los electrones procedente de la desintegración 0νββ. El resultado publicado es similar al obtenido por el experimento GERDA en el Gran Sasso National Laboratory, que ha puesto un límite inferior de 1,8 x 1026 años.
La colaboración que ha realizado los experimentos KamLAND─ZEN y EXO─200 utiliza 136Xe y publica un valor de 3,5 x 1025 años para una exposición total de 136Xe de 34,1 kg x año. Otras búsquedas en Grand Sasso con CUORE (1 t x año de exposición de 130Te conduce a un valor de la vida media de 2,2 x 1025 años), CUPID ─0 (8,82 kg x año de exposición de 182Se conduce a un valor de la vida media de ~ 1023 años).
Arnquist IJ, Avignone FT, Barabash AS, Barton CJ, Barton PJ, Bhimani KH, et al. Final Result of the Majorana Demonstrator's Search for Neutrinoless Double-β Decay in ^{76}Ge. Phys Rev Lett. 2023;130(6):062501
S.Abe et al, Search for the Majorana Nature of Neutrinos in the Inverted Mass Ordering Region with KamLAND─Zen, Physical Review Letters 130, 051801 (2023).
Los resultados que aparecen en los artículos mencionados ponen de manifiesto la difícil búsqueda de neutrinos de Majorana en procesos de desintegración doble beta sin neutrinos. Diversas propuestas, utilizando otros núcleos, están en preparación.
Fin del contenido principal