Usando impulsos eléctricos, las 'pinzas' pueden extraer un solo ADN, proteínas y orgánulos de células vivas sin destruirlos.

Estamos ampliando continuamente nuestro conocimiento sobre cómo funcionan las células, pero quedan muchas preguntas sin respuesta. Esto es especialmente cierto para las células individuales que son del mismo tipo, como el cerebro, células musculares o grasas, pero tienen composiciones muy diferentes a nivel de molécula única.

Catalogar la diversidad de células aparentemente idénticas puede ayudar a los investigadores a comprender mejor los procesos celulares fundamentales y diseñar modelos mejorados de enfermedades. e incluso nuevas terapias específicas para el paciente.

Sin embargo, Los métodos tradicionales para estudiar estas diferencias generalmente implican reventar la celda, resultando en que todo su contenido se mezcle. Esto da como resultado no solo la pérdida de información espacial, cómo se distribuyeron los contenidos entre sí, sino también en información dinámica, como cambios moleculares en la célula a lo largo del tiempo.

Una nueva técnica desarrollado por un equipo dirigido por el profesor Joshua Edel y el Dr. Alex Ivanov en el Imperial College de Londres, permite a los investigadores extraer moléculas individuales de células vivas, sin destruirlos. La investigación, publicado hoy en la revista Nanotecnología de la naturaleza , podría ayudar a los científicos a construir un 'atlas de células humanas', proporcionando nuevos conocimientos sobre cómo funcionan las células sanas y qué es lo que falla en las células enfermas.

Profesor Joshua Edel, del Departamento de Química de Imperial, dijo:"Con nuestras pinzas, podemos extraer la cantidad mínima de moléculas que necesitamos de una célula en tiempo real, sin dañarlo. Hemos demostrado que podemos manipular y extraer varias partes diferentes de diferentes regiones de la célula, incluidas las mitocondrias del cuerpo celular, ARN de diferentes ubicaciones en el citoplasma e incluso ADN del núcleo ".

Las pinzas están formadas por una varilla de vidrio afilada que termina con un par de electrodos hechos de un material a base de carbono muy parecido al grafito. La punta tiene menos de 50 nanómetros (un nanómetro es una millonésima parte de un milímetro) de diámetro y está dividida en dos electrodos, con un espacio de 10 a 20 nanómetros entre ellos.

Aplicando una tensión de corriente alterna, esta pequeña brecha crea un poderoso campo eléctrico altamente localizado que puede atrapar y extraer el pequeño contenido de las células, como el ADN y los factores de transcripción, moléculas que pueden cambiar la actividad de los genes.

El método se basa en un fenómeno llamado dielectroforesis. Las pinzas generan un campo eléctrico suficientemente alto que permite atrapar ciertos objetos, como moléculas y partículas individuales. La capacidad de seleccionar moléculas individuales de una célula la distingue de las tecnologías alternativas.

La técnica podría utilizarse potencialmente para realizar experimentos que actualmente no son posibles. Por ejemplo, las células nerviosas requieren mucha energía para enviar mensajes por todo el cuerpo, por lo que contienen muchas mitocondrias para ayudarlos a funcionar. Sin embargo, agregando o eliminando mitocondrias de las células nerviosas individuales, los investigadores podrían comprender mejor su función, particularmente en enfermedades neurodegenerativas.

Dr. Alex Ivanov, del Departamento de Química de Imperial, dijo:"Estas pinzas a nanoescala podrían ser una adición vital a la caja de herramientas para manipular células individuales y sus partes. Al estudiar las células vivas a nivel molecular, podemos extraer moléculas individuales de la misma ubicación con una resolución espacial sin precedentes y en múltiples puntos en el tiempo. Esto puede proporcionar una comprensión más profunda de los procesos celulares, y en establecer por qué las células del mismo tipo pueden ser muy diferentes entre sí ".

El profesor Edel agregó:"Todo el proyecto solo fue posible gracias al conocimiento, las habilidades y el entusiasmo únicos de los jóvenes miembros del equipo, incluyendo al Dr. Binoy Paulose Nadappuram y al Dr. Paolo Cadinu, Entre otros, quienes tienen experiencia y antecedentes diversos ".