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Genes magnéticos
Utilizando un gen de una bacteria magnéticamente sensible, los científicos han diseñado células de mamíferos mediante ingeniería genética para producir nanopartículas magnéticas. El hallazgo, por un equipo de Universidad Emory investigadores, podría brindarles a los investigadores médicos una nueva forma de rastrear con mayor precisión las células del cuerpo.
Mirada más cercana: Esta resonancia magnética muestra un cerebro de ratón al que se le han inyectado células trasplantadas que han sido modificadas genéticamente, utilizando un gen de una bacteria magnéticamente sensible, para producir nanopartículas magnéticas. La flecha apunta al grupo de células magnéticamente activas.
El gen proviene de una especie de bacterias que habitan en estanques que lo usa para fabricar partículas diminutas que funcionan como una especie de aguja de brújula biológica. Los investigadores encontraron que al insertar el gen en el ADN de las células de ratón, las células producían sus propias nanopartículas magnéticas. Cuando los investigadores luego inyectaron células que expresan el gen en los cerebros de ratones vivos, las células individuales pudieron verse claramente con una resonancia magnética como una mancha oscura rodeada de tejido normal más pálido.
Para rastrear las células de un organismo, los científicos suelen utilizar marcadores ópticos fluorescentes modificados genéticamente, como la proteína fluorescente verde ( GFP ). Al controlar con precisión en qué parte del genoma se inserta el gen GFP, los científicos pueden etiquetar proteínas particulares que les interesan y pueden rastrear patrones de expresión génica, así como tipos particulares de células.
Pero a diferencia de una resonancia magnética, que puede ver profundamente en el tejido, la microscopía fluorescente se limita a la superficie, lo que a veces dificulta la obtención de imágenes desde el interior de los animales vivos. La idea de utilizar la producción de contraste de resonancia magnética dirigida por genes es muy deseable, dice Xiaoping Hu , profesor de ingeniería biomédica en Emory y autor del estudio. Los marcadores ópticos, dice Hu, no se pueden usar para mirar muy profundo. El artículo de Hu y sus colegas se publicó en la edición de junio de Resonancia magnética en medicina .
Si la ingeniería genética de células para producir sus propias nanopartículas magnéticas tiene éxito, esto proporciona una nueva ventana a través de la cual ver muchos procesos biológicos a medida que se desarrollan, desde la formación de tumores hasta la migración de células madre inyectadas para tratar enfermedades. Es increíble que puedan hacer que una célula de mamífero produzca el material, dice Lee Josephson , profesor asociado del Centro de Investigación de Imágenes Moleculares de la Facultad de Medicina de Harvard. Creo que es un trabajo realmente significativo.
Obtener buenas imágenes de resonancia magnética con el fino nivel de resolución necesario para ver el desarrollo de los procesos celulares ha sido un objetivo difícil de alcanzar. Un enfoque, en el que Josephson ayudó a ser pionero, es la carga de células: incubar células con nanopartículas magnéticas y luego inyectarlas en el cuerpo. Pero con el tiempo, a medida que las células marcadas magnéticamente se dividen, la señal se debilita y se pierde. Otra técnica de etiquetado celular, recién desarrollada en los últimos años, es utilizar un gen que produce ferritina, la molécula que las células emplean para almacenar hierro. Pero la forma de hierro en la ferritina no se detecta tan fácilmente como las nanopartículas utilizadas en el estudio de Emory.
Si bien los investigadores ven un gran potencial en la nueva técnica, tiene inconvenientes. Debido a la física subyacente de cómo funciona una resonancia magnética, las imágenes nunca tendrán la resolución fina de la microscopía óptica a nivel de superficie, dice Michal Neeman , profesor del Instituto de Ciencias Weizmann, en Israel, que estudia imágenes moleculares utilizando ferritina. Y aunque el estudio es emocionante, dice, las propiedades magnéticas de las partículas deben estudiarse con más detalle.
Aún así, el hecho de que un solo gen bacteriano pueda hacer que una amplia variedad de células fabriquen sus propios imanes abre un amplio abanico de posibilidades, desde nuevas técnicas de obtención de imágenes celulares hasta el uso de bacterias como fábricas biológicas para producir nanopartículas. Si esta tecnología funciona bien, creo que hay una gran cantidad de aplicaciones, dice Brian Rutt , profesor de la Universidad de Western Ontario que estudia la formación de tumores.