Imagen: Corazón de pez cebra adulto, en verde la descendencia de las células marcadas (izquierda). Ampliación de la zona marcada, mostrando células cardíacas fotoactivadas en verde, entremezcladas con células sin marcar (derecha). / IBEC

Investigadores logran rastrear células en tejidos profundos

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Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y sus colaboradores del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMR[B])  han desarrollado una nueva técnica basada en la fotoactivación (activación por luz), que permite la manipulación genética no invasiva in vivo para la activación y rastreo de células en tejidos profundos.

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IBEC / El estudio, publicado en la revista Light: Science & Aplications, del grupo editorial Nature, revela por primera vez, que la iluminación con longitudes de onda más largas implica una menor dispersión de los fotones que viajan a través de los tejidos.

La iluminación con longitudes de onda más largas implica una menor dispersión de los fotones que viajan a través de los tejidos

La manipulación de la expresión de proteínas para hacer un seguimiento del comportamiento celular es una potente herramienta en el campo de la biología. Hasta ahora, la expresión de proteínas en células seleccionadas se activaba mediante 2 fotones, pero su uso quedaba limitado a células próximas a la superficie debido a la elevada dispersión de los fotones rojos utilizados. Sin embargo, para investigar los órganos internos durante el desarrollo es necesario, no solo mantener la viabilidad de las células marcadas, sino poder acceder a estas cuando se encuentran enmascaradas en tejidos más complejos o profundos.

“Esta innovadora técnica, basada en la fotoactivación de tres fotones de longitud de onda más larga, supone una solución al problema de la dispersión y, además, es capaz de activar las proteínas que se encuentran en las células de los tejidos más profundos sin interferir en la esperanza de vida del animal”, comenta Dobryna Zalvidea, responsable del estudio en el Instituto de Bioingeniería de Catalunya (IBEC).

Los investigadores marcaron las células musculares del corazón de embriones de pez cebra y descubrieron que la progenie de estas células en peces adultos estaba marcada de manera permanente sin causar ningún daño remarcable en los tejidos. Esta metodología, también puede extenderse a otros tejidos y modelos animales, así como ser de utilidad para activar, con resolución espacial y temporal, la expresión de diferentes proteínas para controlar el comportamiento a largo plazo de células individuales o de grupos celulares in vivo.

El sistema propuesto penetra en el interior de todo el organismo pero solo se vuelve funcional cuando se activa mediante la luz

El sistema propuesto en este estudio basado en la fotoactivación utiliza un inductor inactivo encapsulado (Cre-loxP) que penetra en el interior de todo el organismo pero que solo se vuelve funcional cuando se activa mediante la luz. Una vez activado, el inductor es capaz de modificar lugares determinados del ADN de las células de las que se quiere conocer su comportamiento. De este modo, se controla la expresión de las proteínas y se pueden dirigir los cambios a tipos celulares específicos utilizando únicamente un estímulo externo como desencadenante. Pero como se trata de una modificación genética ésta persiste durante toda la vida de la célula y, además, se transmite a toda su descendencia.

Este estudio ha sido posible gracias al Mineco, al Programa I3, al ISCII/FEDER, a AGAUR, a la Fundación la Marató de TV3 y al Consejo Europeo de Investigación (ERC).

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Artículo de referencia: 

Isil Tekeli, Isabelle Aujard, Xavier Trepat, Ludovic Jullien, Angel Raya & Dobryna Zalvidea (2016) Long-term in vivo single-cell lineage tracing of Deep structures using three-photon activation. Light: Science & aplications. 5. 1-7 

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