NanoPlex: Una nueva forma de ver células

La microscopía de fluorescencia es una herramienta muy usada en biología celular. Ayuda a los científicos a ver partes específicas de células o tejidos usando colores especiales de luz. Los científicos a menudo pueden observar múltiples objetivos a la vez utilizando diferentes colores. Esto es útil al estudiar muestras biológicas complejas.

#Lo Básico de la Microscopía de Fluorescencia

En la microscopía de fluorescencia, los científicos usan tintes especiales que brillan bajo ciertas luces. La forma más común de ver diferentes colores es usando cuatro canales: azul, verde, rojo y rojo profundo. Para observar múltiples objetivos en una muestra, los científicos a menudo utilizan un método llamado inmunofluorescencia indirecta (IF). Este método se basa en dos tipos de anticuerpos.

1. Anticuerpos Primarios (1.Abs): Estos se unen a objetivos específicos en la muestra.
2. Anticuerpos Secundarios (2.Abs): Estos están vinculados a un tinte fluorescente y se unen a los anticuerpos primarios.

Para mirar tres objetivos diferentes en una muestra, por ejemplo, los científicos necesitan tres anticuerpos primarios de tres especies diferentes. Así pueden unir los anticuerpos secundarios específicamente a cada anticuerpo primario.

#Desafíos en el Multiplexado

Aunque este método ha sido útil, tiene limitaciones. A veces, los científicos necesitan observar un número mayor de objetivos a la vez, especialmente para estudios detallados como mirar proteínas en células individuales.

En el pasado, algunos científicos intentaron visualizar seis objetivos eliminando anticuerpos mediante métodos químicos. Esto se hizo a través de procesos como la desnaturalización química o el fotobleaching y permitió visualizar más de 10 objetivos. Sin embargo, estos métodos podían dañar la estructura de las células.

En enfoques más recientes, se ha explorado el uso de tipos especiales de ADN para etiquetar señales, lo que permite la obtención de imágenes en grandes áreas. Esto permite estudios más grandes, pero también puede venir con desafíos, como una menor precisión en la localización de moléculas. Por lo tanto, los científicos necesitan nuevos métodos que mantengan la integridad de las muestras mientras permiten la visualización de múltiples objetivos.

#Avances en la Microscopía de Superresolución

La microscopía de superresolución es una técnica más nueva que ofrece mejores detalles. Permite a los científicos ver más objetivos simultáneamente que los métodos tradicionales. Una de las técnicas más conocidas se llama Exchange-PAINT. En este método, los anticuerpos u otras herramientas de unión están vinculados a ADN de cadena simple (ssDNA). Cada ssDNA sirve como una etiqueta única, permitiendo a los científicos identificar objetivos con precisión.

Desarrollos recientes han permitido a los investigadores visualizar hasta 30 objetivos diferentes en una muestra usando una técnica más avanzada llamada SUM-PAINT. Sin embargo, estas técnicas pueden ser complicadas y requieren equipo especializado y experiencia.

#Un Nuevo Enfoque: NanoPlex

Para ayudar a simplificar el proceso de imagen de múltiples objetivos, se ha desarrollado un nuevo método llamado NanoPlex. Este método utiliza nanocuerpos secundarios (2.Nbs) diseñados que pueden unirse a anticuerpos primarios de una manera sencilla. La tecnología se puede usar tanto con microscopios de luz regulares como con técnicas avanzadas de superresolución como dSTORM o STED.

La clave de NanoPlex es que no depende de tratamientos agresivos que podrían dañar las células. En su lugar, utiliza métodos suaves para eliminar señales fluorescentes.

#Molécula Fotolábil: OptoPlex

El primer método dentro de NanoPlex, llamado OptoPlex, emplea una molécula sensible a la luz. Cuando esta molécula se ilumina con una longitud de onda específica de luz, libera su grupo fluorescente. Esto permite a los científicos borrar rápida y selectivamente señales en regiones de interés sin dañar la muestra.

Esto es particularmente útil porque permite un estudio detallado sin un daño extenso a la estructura celular. Después de borrar una señal, los científicos pueden agregar más anticuerpos y repetir el proceso de imagen.

#Cleavage Enzimático: EnzyPlex

El segundo método se llama EnzyPlex. Este enfoque utiliza una enzima proteasa específica que corta un enlace conectado al fluoróforo. Los científicos han encontrado que cuando utilizan esta enzima, pueden eliminar efectivamente señales fluorescentes de los nanocuerpos sin mucho daño al espécimen.

En pruebas, EnzyPlex logró una alta eficiencia en la eliminación de señales, permitiendo que las células se imaginen múltiples veces en períodos cortos. Este método también es más fácil de implementar ya que la enzima puede funcionar bajo muchas condiciones diferentes.

#Química Redox: ChemiPlex

Por último, está el método ChemiPlex, que es el más simple de los tres. Utiliza una reacción química para romper un enlace entre el nanocuerpo y la etiqueta fluorescente. Se aplica un agente reductor, lo que lleva a una eliminación rápida y uniforme de señales a través de múltiples objetivos.

ChemiPlex ha demostrado ser eficiente y uniforme en sus capacidades de eliminación de señales, permitiendo imágenes de alta calidad incluso después de varios ciclos.

#Logrando Imágenes Versátiles con NanoPlex

Con sus tres enfoques, NanoPlex permite a los científicos imaginar muchos objetivos en una sola muestra sin la necesidad de tratamientos agresivos. Esto lo convierte en un método versátil aplicable en varios campos, desde biología básica hasta investigación médica avanzada.

#Experimentando con Neuronas

Para demostrar las capacidades de NanoPlex, los científicos realizaron experimentos en neuronas hipocampales primarias. Lograron visualizar 21 proteínas diferentes aplicando el método ChemiPlex de manera sencilla. Esto incluyó observar proteínas involucradas en sinapsis, estructuras de filamentos y otras partes celulares.

Al estudiar estas neuronas, los investigadores pudieron analizar el comportamiento de las proteínas sinápticas y las interacciones entre ellas. Incluso pudieron examinar cómo ciertos tratamientos afectaban la localización y la interacción de estas proteínas.

#Correlacionando Interacciones de Proteínas

En otro experimento, los científicos se enfocaron en entender las relaciones entre nueve proteínas sinápticas. Al examinar su co-localización en sinapsis excitatorias e inhibitorias, pudieron evaluar cómo las proteínas interactuaban entre sí.

Encontraron que ciertas proteínas, como la alfa-sinucleína y la sinapsina-1, tenían correlaciones fuertes, lo que indicaba sus roles en las funciones sinápticas. Después de probar con 1,6-hexanodiol, que se sabe que interrumpe interacciones específicas, observaron cambios en cómo estas proteínas se correlacionaban. Esto sugiere un nivel más profundo de comprensión sobre cómo funcionan e interactúan las proteínas sinápticas dentro de las células.

#Conclusión

En resumen, NanoPlex ofrece una solución valiosa para los científicos que buscan visualizar múltiples objetivos en células. Sus métodos de eliminación de señales suaves conducen a una mejor calidad de imagen con un daño mínimo. A medida que crece la necesidad de técnicas avanzadas de imagen, métodos como NanoPlex podrían abrir el camino a descubrimientos innovadores en biología celular.

Al hacer que la imagen multiplexada sea accesible para muchos laboratorios, esta nueva estrategia tiene el potencial de expandir nuestra comprensión de sistemas biológicos complejos. La capacidad de visualizar numerosos objetivos simultáneamente será clave en varios campos, desde la investigación hasta el diagnóstico clínico.