Noticio

Cuando los estudiantes aprenden las bases de la fotónica aplicada a la biología, se les enseña la triple “T” de las células, en inglés “Tiny, Transparent and Tricky”, es decir, que son pequeñas, con escaso contraste y requieren técnicas y cuidados especiales para su manipulación y conservación. Para lidiar con estas tres características, se requiere controlar varios parámetros fisicoquímicos como, presión, humedad, temperatura, composición del medio de conservación de las células, etc. La microscopía óptica ayuda a la observación de objetos muy pequeños y se usa en conjunto con estrategias que generen un contraste óptimo para la generación de la imagen.

Históricamente, se han desarrollado muchas técnicas para mejorar el contraste en preparaciones biológicas. Entre las más antiguas e intuitivas están las tinciones, desarrolladas empíricamente a partir de colores usados en la industria y probados en células y tejidos. Estas técnicas están muy bien establecidas al día de hoy y representan un pilar de la histopatología moderna (Figura 1A). Los métodos para producir contraste por medio de elementos ópticos, como contraste de fase o contraste de interferencia diferencial son también muy populares y tienen la gran ventaja de no modificar la muestra para que pueda ser observada (Figura 1B).

Figura 1. Imágenes generadas con varios métodos de contraste. A: tinción de hematoxilina - eosina de untejido, B: contraste de fase de células en cultivo, C: tinción de fluorescencia, célulasencultivo, D: Traslape de señal de segundo armónico de un puente intercelular, con imagen de campo claro, E: imagen de segundo armónico de hipocampo de ratón obtenida de una sección histológica delgada.

En el laboratorio de Biofotónica del CIO estudiamos entre otras cosas, una enfermedad neurodegenerativa de reciente descripción denominada hipomielinización con atrofia de los ganglios basales y del cerebelo o H-ABC por sus siglas en inglés, aplicando un método para la generación de contraste en microscopía por medio de óptica no lineal llamado generación de segundo armónico. En este proyecto se estudian las propiedades ópticas y moleculares de algunas células del sistema nervioso central, aprovechando que una molécula biológica, la tubulina, tiene la propiedad de ser visualizada sin necesidad de ninguna tinción (Figura 1 D, E) y por otro lado, como el mismo laboratorio de Biofotónica ha contribuido a demostrar (ref 1), es precisamente una alteración en esta molécula la causante de la enfermedad. El resultado más relevante de esta aplicación es que los tejidos sanos y enfermos interactúan de manera diferente con la luz pulsada que se usa para generar el segundo armónico.

Ya que las moléculas biológicas capaces de generar este fenómeno óptico no lineal se cuentan con los dedos de una mano, el trabajo con esta técnica permite unir las ventajas de una elevada selectividad, con un manejo de células y tejidos que no deben teñirse o modificarse, lo cual garantiza la observación de las estructuras en un estado prácticamente intacto y al mismo tiempo abre la puerta a futuras potenciales aplicaciones diagnósticas.

1. MRI Features in a Rat Model of H-ABC Tubulinopathy. Garduno-Robles A, Alata M, Piazza V, Cortes C, Eguibar JR, Pantano S, Hernandez VH. Front Neurosci. 2020 Jun 3;14:555. doi: 10.3389/fnins.2020.00555