Para que las células de nuestro cuerpo funcionen como una unidad, deben comunicarse entre sí constantemente. Secretan moléculas de señalización:iones, proteínas y ácidos nucleicos, que son recogidos por células adyacentes, que a su vez pasan la señal a otras células. Nuestros músculos El sistema digestivo y el cerebro solo pueden funcionar gracias a este tipo de comunicación. Y esta es la única forma en que nuestro sistema inmunológico puede reconocer patógenos o células infectadas y reaccionar en consecuencia; nuevamente, enviando señales para movilizar las defensas inmunológicas. Si algo sale mal con esta señalización entre células, puede provocar enfermedades como el cáncer o trastornos autoinmunitarios. "Por eso es importante investigar qué señales envían las células en qué situaciones, "dice Morteza Aramesh. El biofísico, que trabaja en el Laboratorio de Biosensores y Bioelectrónica de ETH Zurich, ha desarrollado un nuevo método que hace precisamente eso:escucha la comunicación entre células individuales.

Un nanosensor innovador

Aunque ha sido posible medir estas señales en el pasado, solo se puede hacer para poblaciones enteras de cientos o miles de células. Los métodos no eran lo suficientemente sensibles como para usarlos en células individuales, lo que significa que las moléculas de señalización de las células individuales se sumergieron en el promedio de la población celular total:"Era imposible detectar diferencias entre las células para identificar las células enfermas, por ejemplo, "dice Aramesh.

El nuevo método que fue publicado recientemente en la revista científica Nanotecnología de la naturaleza , es diferente. Aramesh y sus colegas utilizaron lo que se conoce como microscopio de fuerza de fluidos, equipado con una punta voladiza especial. Un voladizo es un pequeño brazo de palanca con una punta fina que se puede usar con este tipo de microscopio para escanear superficies, como la de una celda. Lo nuevo es que se coloca un pequeño sensor en la punta del voladizo. Consiste en un poro de nitruro de silicio de unos pocos nanómetros de tamaño, que registra cuando una célula libera moléculas.

Cómo funciona:las proteínas de transporte ubicadas en la membrana celular controlan cómo una célula libera las moléculas de señalización. El nuevo sensor de nanoporos tiene un diámetro tan pequeño que se puede colocar con precisión sobre una de estas proteínas de transporte y así interceptar las moléculas que fluyen a través de él. El sensor de nanoporos es capaz de medir la corriente iónica, que cambia cuando los iones o biomoléculas más grandes, como proteínas o ácidos nucleicos, fluir a través del poro. A continuación, se pueden identificar diferentes moléculas de señalización dependiendo de la naturaleza y duración del cambio en la corriente iónica.

Una mirada de cerca a las células individuales

Los investigadores han probado su método, que ellos llaman microscopía de nanoporos de barrido, en células nerviosas vivas de tejido cerebral de rata. Hasta aquí, han podido distinguir entre moléculas de señalización individuales, como iones y ciertas proteínas. Los biofísicos ahora planean desarrollar más su nanosensor para identificar otras moléculas de señalización en el futuro. "Nuestro objetivo es, en última instancia, poder analizar todas las señales de una célula, "dice János Vörös, Jefe del Laboratorio de Biosensores y Bioelectrónica y último autor de la publicación. Sin embargo, el método ya se puede utilizar para localizar proteínas de transporte en una célula viva.

Es más, el sensor recientemente desarrollado también ha permitido a los investigadores mirar dentro de las células, ya que la punta del nanosensor es tan delicada que puede perforar la membrana celular sin daño permanente. Dentro de la celda Entonces es posible analizar lo que se elimina del núcleo celular. "Los fragmentos de ARN son de particular interés aquí, ", dice Vörös. Proporcionan información sobre qué proteínas está produciendo actualmente una célula, un factor clave en la aparición de muchas enfermedades.

"Nuestro método ofrece a los biólogos formas completamente nuevas de investigar el comportamiento de las células individuales, "añade Vörös. No solo puede diferenciar entre células sanas y enfermas, pero también se puede usar en el desarrollo de células madre o para determinar si las células en el laboratorio se comportan de la misma manera que en el cuerpo. Es probable que el nuevo método ayude a responder muchas otras preguntas en el futuro.