Izquierda:dibujo de un tejido biológico curvo. Los hexágonos representan los contornos fluorescentes de las células organizadas en una hoja de células. El tejido puede estar cubierto por un segundo epitelio que el proceso de formación de imágenes puede ignorar. Derecha:de algunas adquisiciones (puntos verdes), el microscopio estima automáticamente la superficie del tejido (malla roja) y luego puede concentrar las adquisiciones en esta superficie, o incluso solo en los contornos de las células fluorescentes gracias a un algoritmo de adquisición propagativa. Crédito:Faris Abouakil et al.
La biología moderna se basa en nuestra capacidad para observar células vivas utilizando microscopios. Los últimos avances en microscopía óptica permiten obtener imágenes celulares y subcelulares dentro de organismos modelo como la mosca del vinagre, pez cebra y ratón.
Una de las limitaciones fundamentales de las técnicas actuales es la toxicidad asociada a la iluminación, que compromete los procesos biológicos estudiados. Hasta aquí, no había mucha solución a este problema, excepto reducir el nivel de luz, lo que conduce a una pérdida de calidad de imagen.
En un nuevo artículo publicado en Ciencia y aplicación de la luz , un equipo dirigido por los Dres. Loïc Le Goff y Frédéric Galland, ambos del Institut Fresnel de la Universidad Aix de Marsella, Francia, ha desarrollado un nuevo microscopio inteligente que calcula automáticamente dónde enviar la luz para obtener imágenes de las estructuras de interés en la muestra de la manera más eficiente utilizando estrategias de aprendizaje.
El punto de partida de este proyecto fue la observación de que la mayoría de los tejidos biológicos tienen una arquitectura bien caracterizada. En particular, la mayoría de los embriones están organizados como superficies, láminas de células, curvadas en el espacio. Los microscopios no adaptan su funcionamiento a esta arquitectura:escanean un láser enfocado en todo el espacio 3D que contiene el embrión, lo cual es muy ineficiente tanto en términos de velocidad como de cantidad de luz que irradia la muestra. El microscopio desarrollado en el Instituto Fresnel adapta automáticamente su patrón de escaneo a la morfología de superficies biológicas curvas, sin conocimiento previo de la superficie. En las muestras analizadas, nuestro microscopio de barrido inteligente ha reducido la irradiación hasta 100 veces en comparación con un microscopio confocal convencional.
Esta tecnología innovadora fue el resultado de una estrecha colaboración entre científicos de datos, físicos y biólogos en el Institut Fresnel. El método abre una nueva forma de visualizar durante largos períodos el comportamiento de objetos muy frágiles como embriones y organoides. Curiosamente, la tecnología podría adaptarse de manera muy simple en muchos de los microscopios comerciales que se encuentran en las instalaciones de imágenes en los institutos de biología.
