Biologia Molecular Mexico

En la biología usamos muchas estrategias para visualizar las células, componentes celulares entre otras muchas cosas. Un gran avance para estos fines fue el descubrimiento de las proteínas fluorescentes que han permitido grandes avances como seguir el destino de una célula en un organismo en proceso de diferenciación, reparación de tejidos, observar cómo se dividen las células y poder identificar grupos celulares raros en un tejido o en un organismo. La principal ventaja de las proteínas fluorescentes o aquellas que emiten luz (llamadas bioluminscentes) han permitido además rastrear proteínas, estructuras subcelulares, organelos, e incluso sustancias dentro de las células que llevan alguna función especial, e incluso flujos de calcio o cambios en la viscosidad del interior de la célula, todo para tratar de desenmarañar el contenido celular.

Ahora, un reto en la biología es poder visualizar muchos blancos celulares al mismo tiempo, es decir, ¿cómo visualizar varias células con diferentes funciones al mismo tiempo? Debemos aclarar además de las limitaciones propias de los sistemas, como son el espesor del tejido, que los tejidos y células cuando las queremos ver en un microscopio de fluorescencia tienen lo que se llama autofluorescencia, es decir, que las moléculas que los conforman brillan con cierto tipo de luz. Además, las proteínas fluorescentes se deben escoger muy bien, porque es común que se traslapen los colores de estas cuando se hacen imágenes en células vivas.

Los autores del trabajo [1] que queremos compartir en esta nota con nuestros queridos seguidores nos hablan de una solución muy elegante: el fenómeno de BRET o transferencia de energía por resonancia por bioluminiscencia. Ahora, un problema es lograr tener muchos colores diferentes para lograr seguir muchas células al mismo tiempo. Esta técnica tiene una ventaja muy grande, se produce luz de diferentes colores sin necesidad de iluminar la muestra como sucede con las proteínas fluorescentes. El principio de este sistema es usando ingeniería genética, se une una luciferasa, que es una enzima que produce luz en las luciérnagas que emite luz si hay el sustrato que permite esto, unida a una proteína fluorescente (a esto es a lo que se le llama BRET, ya que la luz emitida por la luciferasa “activa” la fluorescencia de la proteína fluorescente), mediante el uso de la fusión de dos proteínas fluorescentes con la luciferasa y mutantes de ambas proteínas y variando la distancia entre ellas, se logra tener un panel de muchas proteínas que emiten luz, que además este tipo de emisión de luz se pueden detectar con cámaras digitales como las de los teléfonos inteligentes, las cuales son muy sensibles y detectan varios colores. Los autores lograron generar 20 colores diferentes.  

El resultado lo podemos ver en la siguiente imagen tomada directamente del artículo, que se trata de colonias bacterianas, el caballito de batalla de la biología molecular, Escherichia coli, crecida en una caja de cultivo:

Como se puede ver, los autores generaron una paleta de colores muy amplia, se muestra una imagen ampliada de las colonias bacterias marcadas con un recuadro al centro de la imagen.

Ahora, ¿para qué sirve esto? En la imagen destacada de esta nota, se muestran células de epitelio humano (de cérvix para ser más exactos, células HeLa), que expresan estas proteínas y lo más impresionante es que si bien los colores en células que expresan un solo color se ven muy definidas, la mezcla se pueden distinguir todos los colores de manera muy clara. Lo siguiente que los autores realizaron fue evaluar el sistema con un conglomerado complejo de células, que se llaman cell spheroids o esferoides celulares, que son conglomerados de distintos tipos celulares que al crecer adoptan una forma esférica. En la imagen siguiente se muestra lo que pasa en estas estructuras complejas y cómo los diferentes colores se ven claramente:

Aunado a esto, los autores usaron células que expresaban estos colores y los inyectaron debajo de la piel de un ratón cuya respuesta inmune está disminuida y lo que observaron es que las células son capaces de verse por encima de la piel de este ratón:

En resumen, es un trabajo muy ingenioso, logran obtener imágenes muy precisas de células (incluso de su interior) usando una cámara de teléfono inteligente, lo que hace más económico el trabajo de obtener imágenes de células, tejidos y hasta animales completos, con lo cual se obtienen nuevas herramientas para el estudio del destino y función de células, incluso de aquellas que son raras en los seres vivos.  

Referencia

[1] Hattori M, Wazawa T, Orioka M, Hiruta Y, Nagai T. Creating coveted bioluminescence colors for simultaneous multi-color bioimaging. Sci Adv. 2025 Jan 24;11(4):eadp4750. doi: 10.1126/sciadv.adp4750.