Los investigadores de ETH han desarrollado un nuevo método en el que utilizan la luz para dibujar patrones de moléculas que guían a las células vivas. El enfoque permite observar más de cerca el desarrollo de organismos multicelulares y, en el futuro, incluso puede desempeñar un papel en terapias novedosas.

Los organismos muy complejos pueden surgir de una sola célula, que es uno de los verdaderos milagros de la naturaleza. Las sustancias conocidas como morfógenos tienen un papel importante en este desarrollo, es decir, indicando a las células dónde deben ir y qué deben hacer. Estas moléculas de señal guían procesos biológicos como la formación de ejes corporales o el cableado del cerebro. Para investigar estos procesos con más detalle, los investigadores deben poder colocar las moléculas de señal entre las células vivas en un espacio tridimensional. Esto fue posible gracias a un nuevo método desarrollado por Nicolas Broguiere y sus colegas en el grupo de investigación encabezado por Marcy Zenobi-Wong. Su trabajo se publica hoy en la revista Materiales avanzados .

Dibujando con luz

"Nuestro enfoque permite distribuir moléculas bioactivas en un hidrogel con un alto grado de precisión, "dice Zenobi-Wong, Profesor de Ingeniería de Tejidos y Biofabricación en el Departamento de Ciencias y Tecnología de la Salud de ETH Zürich. Cuando las células vivas se encapsulan en el hidrogel, pueden detectar estas señales bioquímicas. Una de esas señales factor de crecimiento nervioso, determina la dirección en la que crecen las fibras nerviosas. En un método llamado patrón de dos fotones, los investigadores utilizaron un láser para dibujar un patrón tridimensional de esta molécula en el hidrogel.

"Dondequiera que la luz se enfoque en el material, desencadena una reacción química que ancla el factor de crecimiento nervioso al hidrogel, Broguiere explica. "Optimizamos cuidadosamente el diseño del hidrogel fotosensible para que las moléculas de señal se adhieran solo en las áreas expuestas al láser, y en ningún otro lugar". Su nuevo enfoque puede crear "pinturas" de morfógenos con detalles mil veces más pequeños de un milímetro, el tamaño de una sola fibra nerviosa. Los investigadores pudieron observar a través de un microscopio cómo las neuronas siguen el patrón trazado ". Con este nuevo método, ahora podemos guiar a las neuronas de forma eficaz en 3-D, utilizando su propio lenguaje bioquímico, "Dice Broguiere.

Cuando las fibras nerviosas se rompen

Muchos biólogos han soñado durante mucho tiempo con instruir a las células para que crezcan en una dirección particular. El nuevo enfoque desarrollado por el grupo de investigación ETH les acerca un paso más hacia la realización de ese sueño. Zenobi-Wong y Broguiere creen que su innovación también ofrece beneficios potenciales para la medicina, por ejemplo, si un nervio se corta durante un accidente, la reconexión ocurre al azar y no se restaura la función completa. "No quiero dar la impresión de que estamos listos para comenzar a tratar a los pacientes con este método, "Zenobi-Wong dice, "pero en el futuro, una versión refinada de nuestro enfoque podría ayudar a mostrar a las neuronas el camino correcto directamente en el cuerpo, mejorando así la recuperación de lesiones neuronales ".