Al combinar dos tecnologías de imagen, los científicos ahora pueden observar con detalles tridimensionales sin precedentes a medida que las células cancerosas se arrastran, los circuitos del nervio espinal se conectan y las células inmunes atraviesan el oído interno del pez cebra.
El físico Eric Betzig, líder del grupo en el Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes, y sus colegas informan el trabajo en la revista Science.
Los científicos han captado imágenes de células vivas con microscopios durante cientos de años, pero las imágenes más nítidas provienen de células aisladas en portaobjetos de vidrio. Los grandes grupos de células dentro de organismos enteros revuelven la luz como una bolsa llena de canicas, dice Betzig. “Esto plantea la persistente duda de que no estamos viendo células en su estado nativo, felizmente instaladas en el organismo en el que evolucionaron”.
Incluso cuando se ven las células individualmente, los microscopios más utilizados para estudiar el funcionamiento interno de las células suelen ser demasiado lentos para seguir la acción en 3-D. Estos microscopios bañan las células con luz de miles a millones de veces más intensa que el sol del desierto, dice Betzig. “Esto también contribuye a nuestro temor de que no estemos viendo células en su forma natural y sin estrés.
“A menudo se dice que ver es creer, pero cuando se trata de la biología celular, creo que la pregunta más apropiada es: ‘¿Cuándo podemos creer lo que vemos?'”, Agrega.
Para enfrentar estos desafíos, Betzig y su equipo combinaron dos tecnologías de microscopía que informaron por primera vez en 2014, el mismo año en que compartió el Premio Nobel de Química. Para descifrar la luz de las células enterradas dentro de los organismos, los investigadores recurrieron a la óptica adaptativa, la misma tecnología utilizada por los astrónomos para proporcionar vistas claras de objetos celestes distantes a través de la turbulenta atmósfera de la Tierra.
Luego, para obtener imágenes de la coreografía interna de estas células de manera rápida, pero suave, en 3-D, el equipo usó microscopía de lámina de luz reticular. Esa tecnología barre rápida y repetidamente una lámina de luz ultrafina a través de la celda mientras adquiere una serie de imágenes en 2-D, construyendo una película en 3D de alta resolución de dinámica subcelular.
Los resultados ofrecen una nueva mirada electrizante a la biología, y revelan una metrópolis bulliciosa en acción a nivel subcelular. En una película desde el microscopio, una feroz célula inmune naranja se mueve locamente a través del oído de un pez cebra mientras recoge partículas de azúcar azul en el camino. En otra, una célula cancerosa rastrea apéndices pegajosos a medida que rueda a través de un vaso sanguíneo e intenta obtener una compra en la pared del vaso.
Todo, para el observador casual, ofrece una visión alucinante de la increíble complejidad de la vida en una escala totalmente diferente. Y parece de alguna manera adecuado que las herramientas y técnicas utilizadas para mapear el universo a escala cósmica ahora nos estén dando una ventana a la vida a nivel celular.
Mayor información: Tsung-Li Liu, Srigokul Upadhyayula, Daniel E. Milkie, Ved Singh, Kai Wang, et al. «Observing the cell in its native state: Imaging subcellular dynamics in multicellular organisms» Science, Published: 20 April 2018.