Investigadores de la Universidad de Zúrich han desarrollado un método novedoso para analizar células y sus componentes llamado imágenes de inmunofluorescencia indirecta iterativa (4i). Esta innovación refina en gran medida la técnica de imágenes de inmunofluorescencia estándar utilizada en biomedicina y proporciona a los médicos una enorme cantidad de datos de cada muestra individual. 4i permite observar la distribución espacial de al menos 40 proteínas y sus modificaciones en la misma célula para cientos de miles de células simultáneamente en varios niveles, desde el tejido hasta el nivel de los orgánulos.

Diez veces más proteínas visualizadas al mismo tiempo

"4i es la primera técnica de imágenes que nos brinda una vista multiplexada de tejido a orgánulo de muestras biológicas. Podemos, por primera vez, enlazar información multiplexada derivada del tejido, nivel celular y subcelular en un mismo experimento, "dice Gabriele Gut, autor principal del estudio e investigador postdoctoral en el Instituto de Ciencias de la Vida Molecular de la UZH.

La inmunofluorescencia (IF) utiliza anticuerpos para visualizar y localizar proteínas en muestras biológicas. Mientras que el método IF estándar generalmente marca tres proteínas, 4i utiliza anticuerpos listos para usar y microscopios de fluorescencia convencionales para visualizar diez veces más proteínas mediante hibridación iterativa y eliminación de anticuerpos de la muestra. "Imagine que los biólogos celulares sean periodistas. Cada experimento es una entrevista con nuestras células. Con la FI convencional, Puedo hacer tres preguntas, mientras que con 4i, Puedo tener una discusión sobre más de 40 temas, "explica Gabriele Gut.

El mapa proporciona un estudio sistemático del paisaje celular

Una vez adquirido, Luego debe analizarse la enorme cantidad de datos, el próximo obstáculo para los investigadores. "Generamos imágenes con resolución subcelular para miles de células para 40 canales para más de 10 condiciones de tratamiento. El ojo y el cerebro humanos no pueden procesar la complejidad biológica recopilada por 4i".

Para hacer un uso completo de los datos 4i, Gabriele Gut desarrolló un nuevo programa de computadora para visualización y análisis llamado mapas de proteínas multiplexados. Extrae la señal de fluorescencia multiplexada para millones de píxeles y genera un mapa abstracto pero representativo de la distribución de proteínas multiplexadas en las células.

Así, los investigadores pudieron generar un estudio sistemático del paisaje celular:lograron visualizar la organización intracelular espacial de la mayoría de los orgánulos de mamíferos a lo largo del ciclo celular y en diferentes microambientes.

Avanzando en la medicina de precisión

Las aplicaciones para 4i y mapas de proteínas multiplexados son múltiples, desde la investigación básica hasta la medicina de precisión. "Esperamos que 4i y los mapas de proteínas multiplexados ayuden a los investigadores a comprender mejor los procesos que han estado en el centro de la investigación biológica durante décadas, "dice Gut. Al mismo tiempo, los investigadores planean utilizar estas tecnologías para avanzar en las fronteras de la medicina de precisión, particularmente en el diagnóstico del cáncer y la selección de terapias.

Nuevo método que ya se está aplicando en la terapia tumoral.

El nuevo método de análisis iterativo de imágenes de inmunofluorescencia indirecta (4i) también se puede utilizar para determinar los efectos de sustancias farmacológicas en la organización y fisiología de las células. Actualmente se está utilizando en una colaboración de investigación traslacional con médicos y una empresa farmacéutica con el objetivo de mejorar el resultado del tratamiento de los pacientes con cáncer. Lucas Pelkmans, profesor del Instituto de Ciencias de la Vida Molecular de la UZH, y su equipo de investigación tiene como objetivo caracterizar las células tumorales de pacientes que han sido tratados con diferentes medicamentos contra el cáncer. Los científicos esperan que los resultados de laboratorio proporcionen información para respaldar la toma de decisiones clínicas para el tratamiento individual de los pacientes. Es más, Los investigadores planean implementar 4i y mapas de proteínas multiplexados en secciones de tejido de tumores para identificar biomarcadores relevantes y así mejorar los diagnósticos y pronósticos de los pacientes con cáncer.