Desde sus comienzos, hace más de 400 años, la microscopía ha avanzado a pasos agigantados, incluso concentrándose en átomos individuales. Ahora, como Nick Lunn informa para National Geographic, un nuevo tipo de microscopía está dando al campo otro gran paso adelante, capturando imágenes tridimensionales de alta resolución de células vivas a medida que se mueven y operan dentro de los organismos.
La mayoría de los microscopios son demasiado lentos para capturar movimientos celulares en 3-D, según un comunicado de prensa del Instituto Médico Howard Hughes, que colaboró en la nueva máquina. Y aunque los investigadores han tomado imágenes de células vivas, es difícil obtener imágenes de alta resolución de grupos de células. La microscopía moderna de alta potencia también baña las células con una luz potente, a veces miles o millones de veces más intensa que el sol, lo que puede cambiar su comportamiento o incluso dañar a los sujetos diminutos.
"Esto plantea la persistente duda de que no estamos viendo células en su estado nativo, felizmente instaladas en el organismo en el que evolucionaron", dice Eric Betzig, ganador del Premio Nobel de química y líder del equipo de proyecto en Howard Hughes. "A menudo se dice que ver es creer, pero cuando se trata de la biología celular, creo que la pregunta más apropiada es: '¿Cuándo podemos creer lo que vemos?'"
Un problema particular al observar el interior de los organismos vivos es que la superficie del sujeto tiende a dispersar la luz, distorsionando la imagen. Y cuanto más miras, peor es el problema. Para superar el problema, el nuevo alcance utiliza una técnica de astrofísica llamada óptica adaptativa. Al igual que los telescopios terrestres de la nueva era que pueden corregir la deformación de la imagen causada por la atmósfera de la Tierra, el telescopio puede corregir las distorsiones causadas por la dispersión de la superficie.
"Si puede medir cómo se deforma la luz, puede cambiar la forma del espejo para crear una distorsión igual y opuesta que luego cancele esas aberraciones", le dice Betzig a Lunn.
Otra técnica de vanguardia que ayuda a que este nuevo alcance funcione se llama microscopía de láminas de luz reticular, una técnica que Betzig fue pionera a principios de esta década. En lugar de bañar una muestra en rayos dañinos de alta intensidad, el microscopio barre una lámina de luz ultrafina a través de la muestra, generando muchas imágenes 2D de alta resolución. Luego se apilan para crear imágenes en 3-D sin blanquear o dañar la muestra. El resultado de las dos técnicas es una imagen clara en 3-D de las células que se comportan naturalmente. Una descripción detallada de la técnica aparece en la revista Science .
"Estudiar la celda en un cubreobjetos es como mirar a un león en el zoológico: no estás viendo exactamente sus comportamientos nativos", le dice Betzig a Lunn. “[Usar el telescopio] es como ver al león persiguiendo a un antílope en la sabana. Finalmente estás viendo la verdadera naturaleza de las células ".
Las imágenes creadas hasta ahora son impresionantes. Como informa Brandon Specktor en LiveScience, los investigadores se centraron en el pez cebra transparente, los nematodos y las células cancerosas. Sus primeras películas en 3-D incluyen células cancerosas que se mueven a través de los vasos sanguíneos, células inmunes que tragan moléculas de azúcar y células que se dividen en detalle.
Aún más emocionante que las imágenes finas es que la intensidad de los detalles permite a los investigadores "explotar" los tejidos que están viendo para observar células individuales. "Cada vez que realizamos un experimento con este microscopio, observamos algo nuevo y generamos nuevas ideas e hipótesis para probar", dice en un comunicado de prensa Tomas Kirchhausen, investigador principal del Boston Children's Hospital. "Se puede usar para estudiar casi cualquier problema en un sistema u organismo biológico que se me ocurra".
La revolución de la microscopía tardará un tiempo en salir del laboratorio y entrar en otras universidades y hospitales. Como informa Specktor, el primer microscopio es un "monstruo de Frankenstein" empedrado junto con fragmentos de otros microscopios y máquinas. Actualmente ocupa una mesa de tres metros de largo y requiere un software personalizado para funcionar.
Pero de acuerdo con el comunicado de prensa, dos ámbitos de segunda generación, que se alojarán en laboratorios cooperantes, solo ocuparán el espacio de un escritorio y estarán disponibles para investigadores de todo el mundo que soliciten su uso. El equipo también publicará los planes para el instrumento para que otras instituciones puedan tratar de construir los suyos. Tal vez en diez años, Betzig le dice a Specktor, un modelo más pequeño y asequible estará disponible comercialmente.
Hasta entonces, las nuevas imágenes tendrán que ayudarnos. Estamos de acuerdo con Betzig, quien le dice a Lunn que la primera vez que vio imágenes desde el alcance "fue increíble". Esto, por supuesto, es una jerga científica para "realmente genial".
