iPALM: miscroscopía interferométrica de localización fotoactivada

Una revolución en microscopía óptica está permitiendo a los científicos ver de cerca estructuras nunca vistas anteriormente con luz visible. Nuevas técnicas de microscopía de “superresolución”, en desarrollo en varios laboratorios, permiten a los científicos visualizar estructuras que antes eran demasiado pequeñas para poder verlas con microscopía óptica, debido al límite de resolución inherente impuesto por la longitud de onda de la luz.

Ahora, según este artículo de Technology Review, científicos del Howard Hughes Medical Institute’s Janelia Farm Research Campus han anunciado el desarrollo de una técnica denominada microscopía interferométrica de localización fotoactivada (iPALM, pos sus siglas en inglés), que les permite crear imágenes en tres dimensiones de las estructuras del interior de las células, con la máxima resolución, utilizando un microscopio óptico.

La técnica, cuyos detalles se han publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, añade la tercera dimensión a un enfoque previo conocido como PALM (microscopía de localización fotoactivada), que utiliza moléculas fluorescentes que se pueden encender y apagar para dilucidar los detalles de pequeñas estructuras bajo un microscopio óptico. Con la técnica PALM, solo se enciende una pequeña fracción de las moléculas fluorescentes del interior de la célula, transformando un haz de luz en un conjunto de puntos brillantes relativamente escasos que se pueden resolver individualmente y revelan la posición de las proteínas marcadas con moléculas fluorescentes.

Combinando muchas imágenes, los investigadores crearon una imagen completa en dos dimensiones.

Para añadir a PALM una tercera dimensión, los investigadores recurrieron a la interferometría, una técnica ampliamente utilizada para la medición de ángulos y distancias a escala microscópica. La luz de las moléculas fluorescentes de la muestra se capta desde arriba y desde abajo, y ambos haces de luz son enviados a un divisor de rayos que los dirige hacia tres cámaras diferentes. La cantidad de luz que llega a cada cámara se puede utilizar para calculas la posición vertical de cada molécula fluorescente de la muestra. “Al final, logramos obtener la posición de una molécula en las tres direcciones en menos de 20 nanómetros” o unas 10 veces el tamaño de una proteína promedio, señala Harald Hess, científicos del Janelia Farm que dirigió el estudio. Pulsar aquí para ver imágenes de las estructuras celulares creadas con iPALM.

Según John Sedat, profesor de bioquímica y biofísica de la Universidad de California, San Francisco, este trabajo mejora sin duda la resolución de la microscopía óptica, pero Sedat considera que uno de los inconvenientes de utilizar una resolución espacial tan levada en la formación de imágenes biológicas es que actualmente, la técnica requiere que las células estén muertas y hayan sido fijadas químicamente, por lo que no es posible captar con ella eventos en tiempo real. El principal reto en este campo, señala Sedat, está en combinar los avances en la resolución espacial con la formación de imágenes en tiempo real de células vivas.

Por su parte, Gleb Shtengel, uno de los líderes de esta nueva técnica, reconoce que el tiempo necesario para combinar las múltiples imágenes hace que sea difícil captar eventos rápidos con iPALM, pero afirma estar planeando ampliar la técnica para captar imágenes de eventos más lentos en células vivas.


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