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Celdas, en vivo y en 3-D
Los investigadores del MIT han diseñado un microscopio para generar películas tridimensionales de células vivas. El microscopio, que funciona como un escáner de TC celular, permitirá a los científicos observar cómo se comportan las células en tiempo real con un mayor nivel de detalle. Este nuevo dispositivo supera un compromiso entre resolución y acción en vivo que ha obstaculizado la capacidad de los investigadores para examinar células y podría conducir a nuevos métodos para detectar medicamentos.
Un vistazo al interior: Esta imagen de un gusano vivo de un milímetro de largo tomada con un nuevo microscopio tridimensional muestra claramente las estructuras internas, incluido el sistema digestivo. La boca del gusano está en la parte superior y la banda roja gruesa es la faringe del gusano.
Las células no se pueden examinar con un microscopio tradicional porque no absorben mucha luz visible. Entonces, el microscopio MIT se basa en otra propiedad óptica de las células: cómo refractan la luz. A medida que la luz atraviesa una celda, su dirección y longitud de onda cambian. Las diferentes partes de la célula refractan la luz de diferentes maneras, por lo que el microscopio MIT puede mostrar las partes con todo su detalle.
Michael Field , profesor de física en el MIT que dirigió el desarrollo del nuevo microscopio, dice que otros métodos para crear imágenes tridimensionales de células solo permiten a los investigadores observar artefactos controlados. Para poder observarlas con un microscopio convencional, las células deben tratarse con agentes fijadores y tintes, y están muertas; lo que se ve en estas imágenes no es realmente el aspecto de una celda, dice. Nuestra técnica le permite estudiar células en su estado nativo sin ninguna preparación. Puede, por ejemplo, capturar los cromosomas que se enrollan durante la división celular o una célula de cáncer de cuello uterino que se arruga cuando se trata con ácido acético.
El microscopio crea imágenes tridimensionales combinando muchas imágenes de una célula tomadas desde varios ángulos diferentes. Actualmente, solo se necesita una décima de segundo para generar cada imagen tridimensional, lo suficientemente rápido como para ver las células responder en tiempo real. Esta técnica de procesamiento, llamada tomografía, también se usa para imágenes médicas en tomografías computarizadas, que combinan imágenes de rayos X tomadas desde muchos ángulos diferentes para crear imágenes tridimensionales del cuerpo.
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Vea una representación tridimensional de una célula cancerosa viva.
Pero el microscopio MIT funciona a una escala mucho más pequeña que los dispositivos de imágenes médicas. Los investigadores han creado imágenes de células individuales, incluidas las células del cáncer de cuello uterino, y de gusanos muy pequeños, llamados C. elegans . Cada gusano tiene solo un milímetro de largo y está compuesto por solo unas mil células. Feld dice que el microscopio actualmente no puede obtener imágenes de nada mucho más grande que esto porque los tejidos más gruesos que contienen una gran cantidad de células dispersan la luz, creando una imagen borrosa. Las versiones futuras del microscopio podrían superar esta limitación emitiendo y detectando luz desde una única ubicación; el microscopio actual ilumina un lado de la muestra y la recoge en el otro.
Con el microscopio de Feld, puede capturar células en su entorno natural y ver cómo responden a los cambios, dice Maryann Fitzmaurice , profesor asociado de patología en la Case Western Reserve University. De lo contrario, solo obtendrá una instantánea en el tiempo de una celda. Fitzmaurice dice que debido a que la técnica es tan nueva, no está claro qué aprenderán los investigadores sobre las células al observar imágenes de refracción. Es una técnica muy básica, con muchos usos potenciales, dice. Una posible aplicación puede ser en las pruebas de detección de drogas en células vivas. Los investigadores podrían dosificar células con un compuesto terapéutico potencial y usar el microscopio para observar su respuesta.
Feld y sus colaboradores de la Facultad de Medicina de Harvard ya han utilizado su microscopio para iluminar el funcionamiento de una prueba médica. Durante los exámenes pélvicos, los médicos a veces realizan una prueba visual para detectar el cáncer de cuello uterino aplicando ácido acético en el cuello uterino, lo que hace que los tejidos precancerosos se vuelvan blancos. Fitzmaurice dice que los médicos saben que esto funciona, pero no por qué. Usando el microscopio MIT, los investigadores pudieron ver claramente los cambios en diferentes partes de la célula, lo cual es muy valioso para comprender esta prueba, dice Fitzmaurice.