Un nuevo enfoque para registrar las actividades celulares
Potencial para acelerar la investigación: un novedoso método de etiquetado químico permite registrar eventos transitorios en las células para su posterior análisis
En las células vivas se producen simultáneamente un gran número de eventos transitorios, cada uno de ellos importante para que una célula determinada lleve a cabo su función. El registro fidedigno de estas actividades transitorias es un requisito previo para comprender la vida desde el punto de vista molecular. Científicos del Instituto Max Planck de Investigación Médica de Heidelberg y sus socios colaboradores han creado una novedosa tecnología que permite registrar los eventos celulares mediante etiquetado químico con colorantes fluorescentes para su posterior análisis, lo que abre vías completamente nuevas para estudiar la fisiología celular. Este nuevo método se ha publicado ahora en Science.
Dentro del cerebro de un pez: el novedoso método de etiquetado químico utiliza tintes fluorescentes distinguibles, aquí magenta y azul, para registrar actividades celulares para su posterior análisis.
MPI for Medical Research
Claramente visible, rápido y con posibilidad de análisis posterior: actividad celular codificada por colores en el cerebro de una mosca.
MPI for Medical Research
El registro de acontecimientos celulares transitorios desempeña un papel decisivo en el examen y la comprensión de los procesos biológicos, pero presenta importantes dificultades técnicas. Un método de grabación ideal observaría grandes poblaciones de células simultáneamente, funcionaría en el tubo de ensayo y en animales vivos, y permitiría recuperar y analizar posteriormente las observaciones grabadas. Hasta ahora, se carecía en gran medida de métodos que cumplieran estos criterios: una laguna que ahora podría salvar la nueva tecnología.
Las proteínas grabadoras pueden marcarse de forma irreversible
"Nuestra tecnología se basa en una proteína registradora que se marca irreversiblemente con un colorante fluorescente cuando se produce un evento de interés en sus proximidades", explica Magnus-Carsten Huppertz, investigador postdoctoral del Departamento de Biología Química del MPI de Investigación Médica. "Esto permite a los científicos estudiar en paralelo un número muy elevado de células ̶ in vivo o in vitro".
Sustratos distinguibles registran periodos sucesivos de actividad
El equipo, dirigido por Kai Johnsson y Julien Hiblot, diseñó proteínas que se etiquetan cuando una actividad celular específica y un sustrato fluorescente están presentes simultáneamente. La entrada y salida del sustrato define el periodo de registro, mientras que la actividad celular determina el grado de etiquetado. Además, mediante el uso de sustratos distinguibles, se pueden registrar diferentes fases dentro de un periodo de actividad.
En sus estudios, construyeron registradores para tres procesos diferentes de interés central: activación de receptores, interacciones proteína-proteína y cambios en la concentración de iones de calcio (Ca2+). Este último se empleó para estudiar la heterogeneidad de los cambios de Ca2+ en redes celulares derivadas de glioblastoma, un tumor cerebral agresivo. En estrecha colaboración con los grupos de Lisa Fenk y Herwig Baier del Instituto Max Planck de Inteligencia Biológica de Martinsried, los autores registraron con éxito patrones de actividad neuronal en moscas y peces cebra.
"Al final, hemos desarrollado una plataforma de grabación tan versátil para el análisis paralelo de numerosos eventos celulares transitorios simultáneos in vitro e in vivo", concluye Jonas Wilhelm, investigador postdoctoral en el mismo departamento. Los científicos presentan su enfoque y sus hallazgos en el último número de Science.
Probado en entornos experimentales complejos
El principal reto al que se enfrentaron los científicos durante su trabajo fue perfeccionar la plataforma de grabación recién desarrollada para garantizar su robustez y rendimiento eficiente en toda una serie de sistemas modelo biológicos. Para explorar el uso de esta nueva tecnología en diversas condiciones, establecieron una variedad de arreglos experimentales compuestos.
Potencial para acelerar la investigación
Magnus-Carsten Huppertz y Jonas Wilhelm afirman: "Estamos entusiasmados de poder ofrecer nuevas herramientas moleculares con el potencial de permitir nuevos tipos de experimentos y acelerar la investigación en distintos campos, como la neurobiología y la oncología". "Tuvimos la suerte de poder colaborar con científicos de distintas disciplinas para hacer posible esta nueva tecnología". Además del Instituto Max Planck de Inteligencia Biológica, contribuyeron al trabajo científicos del Centro Alemán de Investigación Oncológica (DKFZ), el Centro Nacional de Enfermedades Tumorales (NCT), la Universidad de Heidelberg, el Janelia Research Campus de Virginia (EE UU) y la École Polytechnique Fédérale de Lausana (EPFL) (Suiza).
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Magnus-Carsten Huppertz, Jonas Wilhelm, Vincent Grenier, Martin W. Schneider, Tjalda Falt, Nicola Porzberg, David Hausmann, Dirk C. Hoffmann, Ling Hai, Miroslaw Tarnawski, Gabriela Pino, Krasimir Slanchev, Ilya Kolb, Claudio Acuna, Lisa M. Fenk, Herwig Baier, Julien Hiblot, Kai Johnsson; "Recording physiological history of cells with chemical labeling"; Science, Volume 383
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