By Heidi Ledford,Editor. Una herramienta 'fenomenal' secuencia el ADN y rastrea las proteínas sin necesidad de abrir las células. Nature Octubre de 2024
Los investigadores están haciendo cola para probar una potente técnica de microscopía que puede secuenciar simultáneamente el ADN de una célula individual y determinar la ubicación de sus proteínas con alta resolución, todo ello sin tener que abrir la célula y extraer su contenido. La obtención de imágenes del ADN y las proteínas dentro de células intactas proporciona información crucial sobre cómo funcionan juntas estas moléculas.
Los desarrolladores del método ya lo han utilizado para estudiar cómo el envejecimiento puede alterar la forma en que las proteínas del núcleo interactúan con los cromosomas. A medida que el cuerpo envejece , descubrieron que los cambios en estas proteínas nucleares podrían suprimir la actividad genética.
“Este trabajo es realmente extraordinario”, dice Ankur Sharma, biólogo oncológico del Instituto Garvan de Investigación Médica en Sídney, Australia, que no participó en el estudio pero está interesado en utilizar el enfoque para estudiar las células cancerosas y lo describió como “fenomenal” en la plataforma de redes sociales X.
El método, denominado secuenciación genómica in situ por expansión, se describió en una preimpresión publicada en bioRxiv el 26 de septiembre. Aún no ha sido revisado por pares.
Empaquetado de ADN
El método podría ser particularmente útil para los investigadores que están estudiando cómo el ADN se enrolla alrededor de las proteínas y se introduce en los núcleos de las células, y cómo la ubicación de los genes dentro de ese enredo puede afectar su actividad. Podemos pensar en el ADN como "una cadena lineal de información que debe ser comprimida y organizada dentro de un núcleo celular de cinco micrones de tamaño", dice Jason Buenrostro, genetista de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, y uno de los autores del preprint. "Hay mucha información sobre cómo se produce ese plegado".
Para extraer esa información, Buenrostro y sus colegas combinaron dos métodos previamente descritos. Uno de ellos introduce en la célula una enzima especial para copiar ADN, junto con un conjunto de componentes de ADN marcados con fluorescencia para que se incorporen, uno por uno, a las cadenas de ADN en crecimiento. Al leer la secuencia en la que se añaden las etiquetas fluorescentes, los investigadores pueden determinar la secuencia de fragmentos del genoma .
Los investigadores saben desde hace tiempo cómo etiquetar las proteínas con marcadores para rastrear su ubicación. Pero la resolución de la microscopía óptica está limitada por la longitud de onda de la luz, lo que dificulta distinguir cadenas de ADN o proteínas marcadas con fluorescencia que están muy próximas entre sí. Esto plantea un problema particular en los estrechos confines del núcleo.
Por eso, el equipo añadió otro método llamado microscopía de expansión . Esta técnica se basa en un gel que permea las células y luego se hincha cuando absorbe agua, de forma muy similar al relleno de los pañales desechables. A medida que el gel se expande, separa aún más las moléculas, lo que facilita la distinción entre una molécula de proteína y otra.
La unión de ambos métodos permitió al equipo de Buenrostro estudiar las interacciones entre proteínas y genes en las células de personas con síndrome de progeria de Hutchinson-Gilford, una enfermedad genética que provoca un envejecimiento prematuro . Esta enfermedad está causada por mutaciones en unas proteínas llamadas láminas, que suelen encontrarse en la periferia de los núcleos celulares. Los investigadores confirmaron resultados anteriores que sugerían que en los individuos con progeria, estas láminas anormales se introducen en el interior del núcleo, donde parecen alterar la disposición típica de los cromosomas y suprimir la actividad de los genes. Se observaron anomalías similares en las células de la piel de un donante de 92 años que no tenía progeria.
Mina de oro de información
La secuenciación genómica in situ es el último de una serie de métodos que permiten a los investigadores recopilar una cantidad cada vez mayor de datos de células individuales . El objetivo final es desarrollar un método para detectar prácticamente cualquier proteína o metabolito en la célula, afirma Thierry Voet, genetista de la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica). Por ahora, Voet y su equipo están considerando si el método podría usarse en sus estudios sobre cómo las células de un embrión en desarrollo pueden lidiar con tener diferentes números de cromosomas entre sí.
La técnica requiere una experiencia considerable, lo que limitará el número de investigadores que puedan implementarla de inmediato, afirma Kelly Rogers, que estudia microscopía avanzada en el Instituto de Investigación Médica Walter y Eliza Hall en Melbourne, Australia. “Definitivamente parece complicada”. Aun así, Rogers puede enumerar a muchos colegas que podrían querer aprovechar el enfoque. Con el tiempo, dice, los protocolos podrían simplificarse o incluso comercializarse. “Una cosa que es segura es que esto será más accesible para un mayor número de científicos”, dice Rogers. “No parece haber muchos límites a lo que podemos lograr ahora”.
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Dr. Anibal E. Bagnarelli,
Bioquímico-Farmacéutico,UBA.
Ciudad de Buenos Aires, R. Argentina
