Los investigadores de Helmholtz Zentrum Muenchen han desarrollado un método para visualizar la expresión génica de las células con un microscopio electrónico. Aunque la microscopía electrónica proporciona actualmente la visión más detallada de las células, no puede diferenciar qué programas genéticos se ejecutan dentro de las células individuales. El nuevo método ahora puede tener una mirada más cercana mediante el uso de nanoesferas programadas genéticamente de diferentes tamaños como marcadores "multicolores". lo que incluso podría ser útil para investigar cómo se almacenan los recuerdos en las redes neuronales.

¿Qué está pasando exactamente en las células? Esta pregunta ha mantenido ocupados a los científicos durante décadas. Para etiquetar estructuras pequeñas, los científicos han estado usando proteínas fluorescentes. Este método funciona bien pero tiene desventajas debido a la resolución relativamente pobre de los microscopios ópticos. Aunque los microscopios electrónicos permiten una mirada más cercana, dice el Prof.Dr. Gil Gregor Westmeyer, "Hasta ahora apenas existen soluciones para el etiquetado genético multicolor de células para esta tecnología, de manera que se puedan distinguir directamente las diferentes células ”. Dirige un grupo de investigación en el Instituto de Imágenes Médicas y Biológicas (IBMI) de Helmholtz Zentrum München y es profesor de Imagen Molecular en la Facultad de Medicina de TUM.

Nanocompartimentos como etiquetas multicolores para microscopía electrónica

Westmeyer y sus colegas han estado trabajando con las llamadas encapsulinas durante algún tiempo. Estos son pequeños Proteínas no tóxicas de bacterias. Las encapsulinas se ensamblan automáticamente en nanocompartimentos en los que se pueden producir reacciones químicas sin alterar el metabolismo de la célula. Dependiendo de las condiciones experimentales, Los nanocompartimentos con diferentes diámetros se forman dentro de las células vivas a través de la programación genética. "Análogo a la paleta de colores en microscopía de fluorescencia, nuestro método convierte la geometría en una etiqueta para microscopía electrónica, "añade Felix Sigmund del grupo de investigación de Westmeyer.

Para lograr un fuerte contraste en las imágenes de la microscopía electrónica, los investigadores utilizan la enzima ferroxidasa, que puede encapsularse en el interior de encapsulinas. Si los iones de hierro entran en el lumen interior a través de los poros de los nanocompartimentos, Los iones de hierro divalentes son oxidados por la enzima en su forma trivalente. Esto crea óxidos de hierro insolubles que permanecen en el interior. Los metales crean buenos contrastes porque "tragan" electrones, comparables a los huesos densos en una imagen de rayos X, que absorben fuertemente los rayos X. Esta propiedad material especial de las encapsulinas las hace claramente visibles en las imágenes.

Siguiendo tractos neuronales

Con su nuevo método, los investigadores ahora también investigarán los circuitos neuronales. A pesar de la impresionante resolución de la microscopía electrónica, el método no puede distinguir de manera confiable ciertos tipos de neuronas dentro del cerebro. "Con nuestros nuevos genes reporteros, podríamos etiquetar células específicas y luego leer qué tipo de célula nerviosa hace qué conexiones y en qué estado se encuentran, "agrega Westmeyer.

Esta nueva tecnología de reporteros también podría ayudar a descubrir el diagrama de cableado exacto de los cerebros e investigar más de cerca cómo se almacenan los recuerdos en las redes neuronales.