Científicos crean imágenes tridimensionales de células en acción

El método utilizado por los científicos para poder observar células vivas, se logra gracias a emisiones de haces de luz

Un informe de Nature Methods describe cómo emisiones de haces de luz sobre muestras vivas permite a los investigadores realizar imágenes de procesos celulares en acción, con un detalle que no tiene precedentes.

Estas emisiones de haces de luz iluminan sólo la parte de una célula viva que está enfocada, y las imágenes en tercera dimensión (3D) se logran a partir de la acumulación de estos delgados planos.

El método podría ayudarnos a ver las cosas vivas como nunca antes.

Hasta ahora los mejores métodos conocidos para producir imágenes funcionan sobre células que están fijas y cuya maquinaria celular se ha paralizado.

“La mayoría de las técnicas que he desarrollado sirven para ver células muertas”, dijo Eric Betzig, físico del Instituto Médico Howard Hugues (HHMI, siglas en inglés), quien dirigió la investigación.

“Puedes obtener mucha información –de alta resolución- mirando las células fijas, muertas, pero aún así te gustaría ser capaz de ver la dinámica”, expresó Betzig a la BBC.

“Hay mucho que se puede aprender de observar las cosas moviéndose”.

SUSPIRO DE LUZ

En la caja de herramientas de los biólogos dedicados al estudio de las células hay dos técnicas principales conocidas como confocal y microscopía de amplio campo. Pero sus limitantes nacen de la naturaleza de la luz que es usada para iluminar las muestras.

Por una parte, la resolución espacial no es la misma en todas las direcciones, lo que conduce a “lóbulos de luz extra” en las imágenes.

Por otra parte, es un hecho que las células no soportan ser expuestas a la luz por largo tiempo.

“Cuando intentas estudiar las células vivas durante algún periodo de tiempo, la luz misma empieza a dañar las células, y eventualmente se enroscan y mueren”, explicó Betzing.

“Por tanto, debe haber alguna manera de superar eso”.

Por primera vez tenemos una tecnología que nos permite mirar en tres dimensiones la complejidad de lo que ocurre, al ritmo en que sucede dentro de las celulas

La solución es conocida como iluminación plana.

En lugar de iluminar una muestra desde abajo para ver qué pasa a través de ella, con la iluminación plana se trata de disparar haces de luz desde los lados de una hoja muy delgada y solamente en el plano en el que un microscopio está enfocado.

La imagen se forma a partir de lo que resulta de esa iluminación transversal y se proyecta hacia la lente del microscopio.

EL SECRETO

La iluminación plana se ha usado antes con gran efectividad, pero la nueva publicación lleva este método a un nivel de resolución en tiempo y espacio que no tiene precedente.

El secreto radica en el uso de lo que se conoce como haces de Bessel, los cuales más que ser uniformes en toda su extensión, los rayos poseen un punto central estrecho y fuerte y son mucho más débiles en los lados.

El equipo de estudiosos también usó lo que se conoce como microscopía por excitación de dos fotones para asegurar que la porción central del haz de luz –lo que Betzing llama el “largo lápiz de luz”- sea la única parte que contribuya a la imagen.

Al escanear sus haces de Bessel rápidamente a través de muestras vivas y disparando destellos intermitentes los estudiosos pudieron crear imágenes de dos dimensiones conforme se iluminaban tiras muy pequeñas de las muestras.

Pero recorriendo hacia arriba y hacia abajo el plano sobre el que estaba enfocado el microscopio, se pudieron obtener varias de estas capas de dos dimensiones y juntarlas para crear una imagen en 3D.

El equipo pudo capturar 200 imágenes por segundo para construir modelos tridimensionales gracias a la superposición de imágenes bidimensionales.

Las células fueron captadas en plena acción.

Aunque otras técnicas pueden ofrecer una resolución más alta, los esfuerzos de este equipo representan un gran paso adelante para el estudio de las células vivas.

“Por primera vez tenemos una tecnología que nos permite mirar en tres dimensiones la complejidad de lo que ocurre, al ritmo en que sucede dentro de las celulas”, afirmó Betzing.

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