En un primer estudio de prueba de concepto, investigadores de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) han combinado dos métodos de microscopía que hacen visibles tanto la superficie de una célula como la distribución de una proteína en la célula, a una resolución en el rango nanométrico. El método se puede utilizar para células vivas. Por ejemplo, podría ayudar a analizar cómo se forman las metástasis del cáncer o evaluar la eficacia de medicamentos específicos. Los investigadores del grupo de trabajo de nanoscopía de Rubion, la Unidad Central de Rayos Ion y Radionucleidos en RUB, informó sus hallazgos en la reconocida revista ACS Nano el 23 de mayo 2018.

Un primer paso

Significativamente más pequeño que 250 nanómetros, Los complejos de proteínas no se pueden representar en detalle utilizando técnicas de microscopía óptica. Para encontrar una forma de entrar, el grupo de trabajo de RUB combinó microscopía de agotamiento de emisión estimulada (STED) con microscopía de conductancia iónica de barrido (SICM).

"La microscopía STED nos permite analizar la distribución de proteínas en alta resolución. SICM facilita el sondeo de alta resolución de la membrana celular. En consecuencia, hemos podido vincular la distribución de la proteína celular actina con la nanoestructura de la membrana celular, "explica Philipp Hagemann, Doctor. investigador en el grupo de trabajo. "Nuestros resultados constituyen un primer paso hacia el análisis de alta resolución de la estructura de la superficie, es decir, la organización bioquímica de la célula y su membrana circundante, "elabora el Dr. Patrick Happel, jefe del grupo de trabajo de nanoscopia.

Comprender el papel de la membrana celular.

La membrana celular es una capa de grasa que encierra cada célula, separándolo así de su entorno. Para comunicarse con su entorno, Las células tienen una serie de proteínas diferentes que están incrustadas en la membrana celular y transmiten estímulos externos al interior de la célula. "La forma en que se organizan las proteínas en la membrana celular, la forma en que cambia su posición, y la forma en que se orquestaron esos cambios aún no se ha entendido completamente, ", dice Happel. Las proteínas de la membrana celular, así como la propia membrana celular, son factores importantes en este proceso, a medida que las células alteran su posición durante la cicatrización de heridas, durante el desarrollo, y también mientras se forman las metástasis del cáncer. Los investigadores se refieren a este proceso como migración.

Aunque la migración celular difiere entre diferentes tipos de células, un aspecto común es la expansión de la membrana celular en la dirección del movimiento. Dentro del organismo, las células que migran tienen que moverse a través de espacios extremadamente estrechos entre otras células. Esto solo es posible si la celda está considerablemente deformada, y si se forman complejos de adhesión en el borde delantero de la celda y se desprenden en el borde trasero. La interacción de estos procesos bioquímicos y biofísicos hasta ahora apenas se ha entendido a nivel molecular. ya que no existe ningún método capaz de monitorear este proceso dinámico en alta resolución durante un período de tiempo prolongado.

Dispositivo de dos partes planeado

"Hemos registrado los datos sucesivamente con diferentes dispositivos. Así, pudimos demostrar que nuestro método hace posibles análisis novedosos, "explica Astrid Gesper, Doctor. investigador en el grupo de trabajo.

Para facilitar el análisis en células vivas, el equipo planea desarrollar un instrumento combinado en el siguiente paso. "La combinación de ambos métodos hará que los procesos de transporte sean visibles en detalle, lo que también juega un papel crucial para la aplicación dirigida de medicamentos a través de nanopartículas, "concluye Patrick Happel.