Dentro de una celda vesículas con tentáculos lanzadera de carga para clasificar. El ADN se reordena en el núcleo a medida que las células madre se diferencian en neuronas. Las neuronas vecinas se adhieren entre sí a través de una interfaz similar a una web. Y una nueva técnica de microscopía lo muestra todo, con exquisito detalle.
La técnica, llamado cryo-SR / EM, fusiona imágenes capturadas de microscopios electrónicos y microscopios de luz de superresolución, resultando en brillante, vistas claras y detalladas del interior de las celdas, en 3-D.
Durante años, los científicos han explorado el mundo microscópico dentro de las células, desarrollar nuevas herramientas para ver estas unidades básicas de la vida. Pero cada herramienta viene con una compensación. La microscopía óptica facilita la identificación de estructuras celulares específicas etiquetándolas con moléculas fluorescentes fáciles de ver. Con el desarrollo de microscopía de fluorescencia de superresolución (SR), estas estructuras se pueden ver con mayor claridad. Pero la fluorescencia puede revelar solo algunos de los más de 10, 000 proteínas en una célula en un momento dado, lo que dificulta comprender cómo estos pocos se relacionan con todo lo demás. Microscopía electrónica (EM), por otra parte, revela todas las estructuras celulares en imágenes de alta resolución, pero delimitar una característica de todas las demás mediante EM solo puede ser difícil porque el espacio dentro de las células está muy abarrotado.
La combinación de las dos técnicas brinda a los científicos una imagen clara de cómo las características celulares específicas se relacionan con su entorno. dice Harald Hess, líder de grupo senior en el Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes. "Este es un método muy poderoso".
El científico investigador de Janelia David Hoffman y el científico principal Gleb Shtengel encabezaron el proyecto bajo el liderazgo de Hess y el investigador principal de Janelia Eric Betzig. un investigador del HHMI en la Universidad de California, Berkeley. El trabajo se describe el 16 de enero de 2020 en la revista Ciencias .
Primero, los científicos congelan las células a alta presión. Eso detiene la actividad de las células rápidamente y previene la formación de cristales de hielo que pueden dañar las células y alterar las estructuras de las que se toman imágenes. Próximo, los investigadores colocan muestras en una cámara criogénica, donde se obtienen imágenes en 3D mediante microscopía de fluorescencia de superresolución a temperaturas inferiores a diez grados por encima del cero absoluto. Luego, son eliminados, incrustado en resina, y fotografiado en un potente microscopio electrónico desarrollado por el laboratorio Hess. Este osciloscopio dispara un haz de iones a la superficie de las células, fresando poco a poco mientras toma fotografías de cada capa recién expuesta. Luego, un programa de computadora une las imágenes en una reconstrucción tridimensional.
Finalmente, Los investigadores superponen los datos de imágenes en 3D de ambos microscopios. El resultado:imágenes asombrosas que revelan los detalles internos de las células con una claridad increíble.
Junto con este comunicado de prensa se incluyen algunos videos que ilustran cómo los científicos están utilizando la técnica. "Ya ha habido mucho interés, ", dice Hess." Hay muchos más experimentos por hacer, todo un mundo de células por estudiar ".
1. Organización de la cromatina
El núcleo de una neurona se ve dramáticamente diferente antes (izquierda) y después (derecha) de que la célula comience a asumir su función adulta final. A medida que la célula madura, El ADN se vuelve a empaquetar dentro del núcleo para activar un nuevo conjunto de genes. Estos cambios se reflejan en los diferentes patrones de moteado gris y fluorescencia coloreada dentro de las dos células. "La técnica proporcionó una instantánea asombrosamente detallada del estado del núcleo antes y después de la diferenciación, "dice David Solecki del St. Jude Children's Research Hospital, que colaboró en el proyecto.
2. Adhesiones neuronales
Las neuronas en desarrollo se mantienen juntas. Este video muestra exactamente cómo se adhieren esas células entre sí, revelando vínculos similares al queso suizo que ayudan a las neuronas jóvenes a migrar adecuadamente a sus lugares finales en el sistema nervioso. Las imágenes de fluorescencia de superresolución púrpura y verde de las proteínas de adhesión en estos enlaces se correlacionan con las imágenes de microscopía electrónica (naranja) que muestran la estructura de la membrana en detalle.
3. Endosomas
Las células están llenas de pequeñas vesículas ¬¬- sacos unidos a la membrana que ayudan a las células a almacenar proteínas, descomponer la basura celular, y transportar carga. Estas muchas variedades de vesículas son indistinguibles entre sí solo con un microscopio electrónico. Pero con cryo-SR / EM, sus características distintivas se vuelven claras. Este clip se acerca a los endosomas, que lanza la carga a diferentes regiones dentro de la celda.
