Nuevas Técnicas en la Microscopía Permiten ver Estructuras Celulares en Alta Resolución

• Un equipo del MIT desarrolla nuevas técnicas que mejoran la visualización de células y proteínas, transformando el estudio de la neurociencia y la biología celular

Redacción / CAMBIO 22

En el ámbito de la biología, la observación es clave para alcanzar un entendimiento profundo de los mecanismos celulares. Un equipo de investigadores liderado por el profesor Edward Boyden, en el Instituto McGovern de Investigación del Cerebro del MIT, ha desarrollado nuevas técnicas que mejoran la microscopía de expansión. Este enfoque, introducido en 2015, permite a los científicos visualizar con mayor claridad las células y tejidos bajo un microscopio de luz, facilitando así descubrimientos significativos en el campo de la neurociencia.

Boyden, quien también es investigador del Instituto Médico Howard Hughes, destaca que el objetivo es lograr una representación completa de la vida a nivel molecular. Gracias a métodos innovadores de tinción y procesamiento de imágenes, los investigadores ahora pueden observar claramente las formas celulares y localizar múltiples proteínas en una única muestra de tejido, con una resolución que supera a la de la microscopía de luz convencional. Estos avances, publicados en la revista Nature Communications, abren nuevas vías para rastrear las proyecciones neuronales y visualizar la relación espacial entre las moléculas que influyen en la salud y la enfermedad.

Visualización de membranas celulares

Una de las últimas innovaciones del equipo es la microscopía de expansión de membrana ultrastructural (umExM), que permite a los biólogos observar las delgadas membranas que delimitan las células y organelas. Estas estructuras, compuestas principalmente de lípidos, son difíciles de etiquetar densamente en tejidos intactos para su imagen con microscopía de luz. Con umExM, los investigadores pueden estudiar la ultrastructura celular y la organización de los tejidos, lo que representa un paso adelante en la investigación biomédica.

El desarrollo de umExM fue liderado por Tay Shin, un exestudiante de posgrado en el laboratorio de Boyden. Shin explica que el objetivo inicial era sencillo: etiquetar membranas en tejidos intactos, similar a cómo lo hace un microscopio electrónico. Sin embargo, este proceso demostró ser complejo, requiriendo la creación de un marcador que pudiera asociarse con los lípidos de la membrana y vincularse tanto al hidrogel utilizado para expandir la muestra como a una molécula fluorescente para su visualización.

Una vez optimizado el protocolo de microscopía de expansión para la visualización de membranas y tras una amplia serie de pruebas, Shin logró ver contornos nítidos de las células en una muestra expandida. La alta resolución que proporciona este método permite identificar incluso las pequeñas dendritas que sobresalen de las neuronas, lo que podría ayudar a los investigadores a seguir las trayectorias de neuronas individuales dentro de las complejas redes cerebrales.

Además, los investigadores han introducido un método denominado expansión multiplexada (multiExR), que permite etiquetar y visualizar más de 20 proteínas diferentes en una única muestra. Este enfoque proporciona una visión más completa de cómo están organizadas las proteínas entre sí y puede generar nuevas hipótesis sobre sus interacciones. A través de un proceso de etiquetado repetido, el equipo de Boyden logra superponer imágenes de proteínas de una misma muestra, revelando la disposición precisa de estas biomoléculas.

El uso de la microscopía de expansión para explorar las placas de amiloide, que son acumulaciones de proteínas asociadas con la enfermedad de Alzheimer, ha revelado hallazgos sorprendentes. La capacidad de observar múltiples proteínas en estas placas ha revelado la presencia de receptores de neurotransmisores, lo que plantea nuevas preguntas sobre su papel en la patología de esta enfermedad.

Este avance en la microscopía de expansión no solo democratiza el acceso a la investigación de alta resolución, sino que también invita a un replanteamiento de cómo se estudian las interacciones moleculares en la biología celular. La accesibilidad de esta técnica podría llevar a descubrimientos significativos en el entendimiento de enfermedades complejas, como el Alzheimer, y abrir nuevas avenidas en la investigación biomédica.

Fuente: La República

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