La entrega de materiales experimentales a células individuales con exactitud y exclusividad ha sido durante mucho tiempo una habilidad difícil de alcanzar y muy buscada en biología. Con ello viene la promesa de descifrar muchos secretos antiguos de la célula.
Un equipo de investigación del Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin de Erlangen, dirigido por el profesor Vahid Sandoghdar, ha demostrado con éxito cómo se pueden aplicar moléculas pequeñas y nanopartículas individuales directamente sobre la superficie de las células.
En el estudio, que fue publicado en Nature Methods , los científicos describen su técnica como un "μkiss" (microkiss):un nuevo método sencillo y rentable que abre nuevas posibilidades en la ciencia unicelular con miras a aplicaciones terapéuticas de próxima generación.
Los enfoques tradicionales en biología a menudo consideran características de poblaciones celulares enteras, pasando por alto las variaciones matizadas en las propiedades de una célula a otra. Para investigar la biología con mayor precisión a nivel de células individuales, es imperativo el desarrollo de nuevas herramientas y métodos.
"Sigue existiendo una brecha crucial en nuestra capacidad para administrar sustancias químicas, etiquetas y productos farmacéuticos a células individuales con precisión y control, en periodos cortos y en escalas de longitud microscópicas minúsculas", afirma el profesor Vahid Sandoghdar, director del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz. y Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin. El Prof. Sandoghdar y su equipo han estado abordando activamente este desafío.
Los investigadores idearon una solución simple pero elegante a este problema:usando dos micropipetas colocadas muy juntas con una abertura tan pequeña como solo un micrómetro, los científicos pudieron crear una microgota estable de material en los extremos de la micropipeta usando una micropipeta para dispensar el material, mientras que el otro lo succiona a un ritmo ligeramente mayor.
"Entonces es como un pincel", dice Richard W. Taylor, investigador postdoctoral y miembro del equipo, y agrega:"Puedes maniobrar fácilmente las micropipetas y rozar suavemente esta gota confinada contra la célula elegida, lo que genera una pequeño μkiss de material."
Esta implementación simple, que utiliza componentes fácilmente disponibles, permite que su técnica se implemente fácilmente a bajo costo en cualquier microscopio dentro de laboratorios orientados a la biología.
"El enfoque pragmático y rentable de nuestra solución es importante para su uso en la práctica", afirma el profesor Sandoghdar, y añade:"La falta de soluciones similares hasta ahora ha retrasado el progreso hacia nuevos enfoques terapéuticos a nivel unicelular".
El nuevo método otorga al experimentador el control total. "Con μkiss alcanzamos una dimensión completamente nueva en la aplicación precisa de sustancias a las células", explica Cornelia Holler, estudiante de doctorado en Biología y miembro del grupo de investigación. Los materiales ahora se pueden entregar con precisión a cualquier celda elegida a nivel subcelular, con control total sobre el tiempo y la posición en que el material está en contacto con la celda.
"Ahora podemos observar procesos biológicos completos, como la absorción de hierro por la célula, sin perdernos ningún paso; esto nos permite finalmente armar el rompecabezas de las complejas características de cada célula individual", dice Holler.
Recientemente, el equipo logró la colocación precisa de una única partícula similar a un virus en una célula viva. Esta capacidad experimental crea una oportunidad para examinar las complejidades de la propagación de enfermedades, proporcionando control total sobre la ubicación, el momento y el alcance de la infección celular.
"La capacidad de μkiss abre nuevas vías para estudios cuantitativos en biología celular y medicina", afirma el profesor Sandoghdar.
Más información: Cornelia Holler et al, Un pincel para la entrega de nanopartículas y moléculas a células vivas con un control espaciotemporal preciso, Nature Methods (2024). DOI:10.1038/s41592-024-02177-x
Proporcionado por el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz
