Logran que una célula “escriba” parte de su autobiografía

La vida interior de las células es compleja. En ellas ocurren todo tipo de procesos desde que nacen hasta que mueren y no siempre tenemos los medios para interrogarlas. Durante los siglos hemos desarrollado métodos casi mágicos para tomar imágenes con todo lujo de detalle. Y con “todo lujo de detalle” nos referimos a los microoscopios electrónicos de distintos tipos que nos permiten captar incluso átomos individuales. Así que, ¿dónde está el problema? ¿Qué puede escaparse a una imagen tan detallada? Pues la clave está en comprender que una gran resolución espacial no nos da necesariamente mucha información temporal.

Imaginemos una fotografía del campo con una infinidad de píxeles. Podremos ampliarla y censar cada brizna de hierba si queremos, pero ¿qué sabemos sobre la dimensión temporal? Podemos imaginar que en ese instante había nubes, árboles y montañas. Ahora bien, ¿cuánto tiempo llevan ahí cada uno? La fotografía por sí sola no puede hablarnos de eso. No podemos saber cómo ha crecido el árbol que estamos viendo o cuántos incendios ha vivido el monte en los últimos siglos. Pues bien, con las células sucede algo similar. Cada una tiene una historia que contar, eventos que dependen de su entorno, de los problemas a los que se haya enfrentado y la actividad que le hayamos dado. Por suerte, un equipo de investigadores del MIT ha encontrado una manera de resolver parcialmente este problema.

Crónica de una apoptosis anunciada

Evidentemente, una célula no puede escribir su historia como lo hacemos nosotros. No tiene conciencia como para dejar un registro voluntario, pero resulta que no hace falta tanta parafernalia. Las reacciones químicas que queremos conocer, esos procesos que la mantienen con vida y que se suceden a lo largo del tiempo, pueden dejar su huella y escribir así su historia sin quererlo. En este caso los investigadores han tomado a las neuronas como ejemplo y han utilizado un sistema de subunidades proteicas autoensambladas que, para decirlo de forma más sencilla, podríamos imaginarlo como imanes que se unen unos a otros formando una cadena, unos diferentes a otros, por lo que podemos ver una secuencia de, por ejemplo, imanes amarillos y verdes y, a partir de ello, extraer información de cómo se fueron generando.

Este sistema codificado genéticamente hacía que, las células modificadas, produjeran constantemente una subunidad proteica concreta, una molécula que se generaría continuamente y que no está presente en células vivas no modificadas. Por otro lado, la segunda subunidad sería producida solamente cuando ocurriera un evento específico que les interesara estudiar. De ese modo, la cadena se compondría de moléculas del primer tipo y, puntualmente, se sumarían unas pocas moléculas del segundo tipo, señalando que en ese momento estaba ocurriendo el evento que nos interesaba. Y claro, como los investigadores pueden controlar la velocidad a la que se producen esas subunidades, pueden deducir cuánto tiempo pasa entre una y otra, conociendo en qué momentos de los últimos días ha tenido lugar ese evento que tanto les interesa.

Ahora con luces

Para hacerlo más visible, los investigadores hicieron que cada subunidad tuviera un fragmento en el que pudieran unirse anticuerpos de tal modo que la primera subunidad se enlazara a anticuerpos HA y la segunda, que solo se producía cuando las neuronas activaban un gen llamado c-fos (el evento a estudiar), se uniera a los anticuerpos V5. De ese modo, los anticuerpos permitían ver la cadena como si fueran unas luces de navidad, en fila y con dos colores diferentes, haciendo mucho más visibles las subunidades producidas por la activación del gen c-fos.

Según los investigadores, este sistema nos permitiría remontarnos hasta 2 meses aunque, para ello, habría que reducir la velocidad a la que se producen las subunidades porque existe un límite en la longitud de estas cadenas. Esto significa que, cuanto más largo sea el fragmento de tiempo que queremos estudiar, menos resolución espacial tendremos. O, dicho de otro modo: para periodos de tiempos más largos, cada subunidad tendrá que representar un lapso mayor. Podemos compararlo a usar una cámara de 10 megapíxeles para fotografiar un paisaje o centrarnos con ella en una piedra del paisaje. Tal vez cada píxel de la primera tenga que comprender unos metros de la realidad, mientras que la segunda podrá centrarse en milímetros de la piedra.

Habrá que ver cómo evoluciona este método, pero promete traer aproximaciones interesantes para el estudio de todo tipo de procesos biológicos, ya estén relacionados con el cáncer, el desarrollo embrionario o la vejez, por ejemplo.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque es bastante ilustrativo hablar de una autobiografía celular, todavía está lejos de comprender toda su vida, del nacimiento a la muerte. Y lo que es igualmente importante, por ahora solo podemos registrar un tipo de evento, lo cual equivaldría a una biografía que nos indicara en qué momentos ha comido una persona durante su vida, pero sin dejar constancia del resto de eventos.

REFERENCIA (MLA):

• Recording of cellular physiological histories along optically readable self-assembling protein chains Nature Biotechnology 10.1038/s41587-022-01586-7