En las células vivas, ocurren simultáneamente una gran cantidad de eventos transitorios, cada uno de ellos importante para que una célula determinada lleve a cabo su función. El registro fiel de estas actividades transitorias es un requisito previo para una comprensión molecular de la vida, pero obtener dichos registros es un gran desafío.
Científicos del Instituto Max Planck de Investigación Médica de Heidelberg y sus socios colaboradores han creado una tecnología novedosa que permite registrar eventos celulares mediante etiquetado químico con tintes fluorescentes para su posterior análisis, abriendo formas completamente nuevas de estudiar la fisiología celular. El nuevo método ha sido publicado en Science .
El registro de eventos celulares transitorios desempeña un papel decisivo en el examen y la comprensión de los procesos biológicos, pero presenta importantes desafíos técnicos. Un método de registro ideal observaría grandes poblaciones de células simultáneamente, funcionaría en el tubo de ensayo y en animales vivos, y permitiría recuperar y analizar las observaciones registradas más adelante. Hasta ahora, faltaban en gran medida métodos que cumplieran con estos criterios:una brecha que la nueva tecnología ahora podría salvar.
"Nuestra tecnología se basa en una proteína registradora que se marca de forma irreversible con un tinte fluorescente cuando ocurre un evento de interés en sus proximidades", explica Magnus-Carsten Huppertz, investigador postdoctoral en el Departamento de Biología Química del MPI para la Investigación Médica. "Esto permite a los científicos estudiar un gran número de células en paralelo, in vivo o in vitro."
El equipo, dirigido por Kai Johnsson y Julien Hiblot, diseñó proteínas que se marcan cuando están presentes simultáneamente una actividad celular específica y un sustrato fluorescente. El lavado y el lavado del sustrato definen el período de registro, mientras que la actividad celular determina el grado del etiquetado. Además, al utilizar sustratos distinguibles, se pueden registrar diferentes fases dentro de un período de actividad.
En sus estudios, construyeron registradores para tres procesos diferentes de interés central:activación del receptor, interacciones proteína-proteína y cambios en el ion calcio (Ca 2+ ) concentración. Este último se empleó para estudiar la heterogeneidad del Ca 2+ cambios en las redes celulares derivados del glioblastoma, un tumor cerebral agresivo.
En estrecha colaboración con los grupos de Lisa Fenk y Herwig Baier en el Instituto Max Planck de Inteligencia Biológica en Martinsried, los autores registraron con éxito patrones de actividad neuronal en moscas y peces cebra.
"Al final, hemos desarrollado una plataforma de registro tan versátil para el análisis paralelo de numerosos eventos celulares transitorios simultáneos in vitro e in vivo", concluye Jonas Wilhelm, investigador postdoctoral en el mismo departamento.
El principal desafío al que se enfrentaron los científicos durante su trabajo fue perfeccionar la plataforma de registro recientemente desarrollada para garantizar su solidez y rendimiento eficiente en una variedad de sistemas de modelos biológicos. Para explorar el uso de esta nueva tecnología en diversas condiciones, establecieron una variedad de arreglos experimentales compuestos.
"Estamos entusiasmados de ofrecer nuevas herramientas moleculares con el potencial de permitir nuevos tipos de experimentos y acelerar la investigación en diferentes campos como la neurobiología y la oncología", afirman Magnus-Carsten Huppertz y Jonas Wilhelm. "Tuvimos la suerte de poder colaborar con científicos de diferentes disciplinas para hacer posible esta nueva tecnología".
Además del Instituto Max Planck de Inteligencia Biológica, científicos del Centro Alemán de Investigación del Cáncer (DKFZ), el Centro Nacional de Enfermedades Tumorales (NCT), la Universidad de Heidelberg, el Campus de Investigación Janelia, Virginia, EE. UU., y la École Polytechnique Fédérale de Lausanne ( EPFL), Suiza contribuyó al trabajo.
Más información: Magnus-Carsten Huppertz et al, Registro de la historia fisiológica de las células con etiquetado químico, Ciencia (2024). DOI:10.1126/ciencia.adg0812
Proporcionado por Max-Planck-Institut für medizinische Forschung
