Una película AFM de alta velocidad de punta larga del borde de ataque de una célula COS-7 viva bajo una condición de control (izquierda) y después de la aplicación de citocalasina D (20 ng / mL) (derecha). Crédito:Ryohei Yasuda, Doctor, Instituto Max Planck de Florida para Neurociencias
Investigadores del Instituto Max Planck de Florida para Neurociencias y la Universidad de Kanazawa (Japón) han logrado obtener imágenes de la dinámica estructural de neuronas vivas con una resolución espacial sin precedentes.
Si bien se han logrado avances en las últimas décadas en la búsqueda de optimizar la microscopía de fuerza atómica (AFM) para obtener imágenes de células vivas, Todavía existían una serie de limitaciones y cuestiones tecnológicas que debían abordarse antes de que las cuestiones fundamentales de la biología celular pudieran abordarse en las células vivas.
En su publicación de marzo en Informes científicos , Los investigadores del Instituto Max Planck de Neurociencia de Florida y la Universidad de Kanazawa describen cómo han construido el nuevo sistema AFM optimizado para imágenes de células vivas. El sistema se diferencia en muchos aspectos de un AFM convencional:utiliza una aguja extremadamente larga y afilada unida a una placa muy flexible. El sistema también está optimizado para un escaneo rápido para capturar eventos celulares dinámicos. Estas modificaciones han permitido a los investigadores obtener imágenes de células vivas, tales como líneas celulares de mamíferos o neuronas maduras del hipocampo, sin ningún signo de daño celular.
"Ahora hemos demostrado que nuestro nuevo AFM puede visualizar directamente cambios morfológicos a escala nanométrica en células vivas", explicó el Dr. Yasuda, neurocientífico y director científico del Instituto Max Planck de Florida para Neurociencias.
En particular, este estudio demuestra la capacidad de rastrear la dinámica estructural y la remodelación de la superficie celular, como la morfogénesis de filopodia, volantes de membrana, formación de fosas o endocitosis, en respuesta a estimulantes ambientales. Un ejemplo de esta capacidad se puede visualizar en la película 1, donde se obtienen imágenes de un fibroblasto antes y después del tratamiento con hormona insulina, que realza intensamente el rizado en el borde de ataque de la celda. Otro ejemplo se ve en la película 2, donde se observan los cambios morfológicos de una protuberancia neuronal en forma de dedo en la neurona del hipocampo madura.
Una película AFM de alta velocidad de punta larga de una neurona viva del hipocampo cultivada a las 15 DIV. Crédito:Ryohei Yasuda, Doctor., Instituto Max Planck de Florida para Neurociencias
Según el Dr. Yasuda, Las observaciones exitosas de la dinámica estructural en neuronas vivas presentan la posibilidad de visualizar la morfología de las sinapsis con una resolución nanométrica en tiempo real en un futuro próximo. Dado que los cambios morfológicos de las sinapsis son la base de la plasticidad sináptica y de nuestro aprendizaje y memoria, esto nos proporcionará muchos conocimientos nuevos sobre los mecanismos de cómo las neuronas almacenan información en su morfología, cómo cambia la fuerza sináptica y, en última instancia, cómo crea nueva memoria.
