Un nuevo avance en la ciencia de la biología ha sido desarrollado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), donde un equipo de investigadores ha creado una revolucionaria tecnología que permite etiquetar proteínas en millones de células individuales en tejidos 3D intactos con una velocidad y uniformidad sin precedentes. Este método ha permitido etiquetar cerebros completos de roedores y otras muestras de tejido grande en un solo día, un hito significativo en el ámbito de la investigación biomédica.
En su estudio publicado en Nature Biotechnology, los científicos demostraron que la capacidad de etiquetar proteínas mediante anticuerpos a nivel celular en cerebros enteros puede revelar información que otros métodos de etiquetado, más utilizados, no han podido ofrecer. La caracterización de las proteínas que producen las células es fundamental en estudios de biología y neurociencia, ya que las proteínas expresadas en un momento dado reflejan las funciones que una célula está realizando o su respuesta a circunstancias como enfermedades o tratamientos.
A pesar de los avances en la microscopía y las tecnologías de etiquetado, los investigadores habían carecido hasta ahora de una forma práctica y fiable de rastrear la expresión de proteínas en millones de células densamente empaquetadas en tejidos intactos, como el cerebro de un ratón o una región completa del cerebro humano. Usualmente, este tipo de investigación se limita a secciones delgadas de tejido, lo que ha dificultado la comprensión completa de la expresión proteica celular en sistemas biológicos conectados.
Una nueva estrategia: CuRVE
La nueva técnica, denominada «CuRVE», representa un avance significativo hacia el objetivo de procesar uniformemente tejidos grandes y densos. Los investigadores explican cómo superaron barreras técnicas mediante una implementación de CuRVE llamada «eFLASH», que permite una variedad de éxitos en la etiquetación, incluyendo nuevos hallazgos en neurociencia.
El problema principal radica en que los anticuerpos penetran en los tejidos de forma muy lenta, pero se unen rápidamente a sus proteínas diana. Este desajuste de velocidad significa que, al sumergir un cerebro en una solución de anticuerpos, las proteínas en los bordes del tejido se etiquetan intensamente, mientras que las del interior quedan prácticamente sin marcar. Con CuRVE, los investigadores idearon una estrategia para controlar continuamente la velocidad de unión de los anticuerpos y acelerar su permeación a través del tejido.
Para optimizar este enfoque, los científicos realizaron simulaciones computacionales sofisticadas que les permitieron probar diferentes configuraciones y parámetros, incluyendo diversas tasas de unión y composiciones de tejido. La investigación también se benefició de tecnologías previas desarrolladas en el laboratorio, como «SWITCH», que permitía desactivar temporalmente la unión de anticuerpos para facilitar su difusión en el tejido.
El uso de ácido desoxicolico, una sustancia que modula la velocidad de unión de los anticuerpos, y la aplicación de campos eléctricos para acelerar la dispersión de los anticuerpos a través de los tejidos, resultó en el sistema eFLASH. En total, el equipo reportó haber utilizado más de 60 anticuerpos diferentes para etiquetar proteínas en cerebros enteros de ratones y ratas, embriones de ratón y otros órganos de ratón, así como bloques de tejido cerebral de animales más grandes, incluyendo humanos. Todo esto se logró en menos de un día, un tiempo considerado «ultra-rápido» para órganos intactos.
Este avance no solo mejora la velocidad y eficiencia del etiquetado, sino que también proporciona visualizaciones valiosas que contrastan con métodos genéticos de etiquetado. En comparación con el etiquetado genético, que puede presentar discrepancias entre la transcripción del gen y la producción real de proteínas, la nueva técnica de etiquetado por anticuerpos ofrece una representación más precisa y directa de la presencia de proteínas en las células.
Los investigadores no buscan desacreditar el método genético, sino más bien enfatizar la importancia de utilizar ambos tipos de etiquetado para contextualizar mejor los datos obtenidos. Esto podría enriquecer la comprensión de los cambios proteicos indicados genéticamente, resaltando la necesidad de enfoques holísticos en la investigación biomédica.
