Nueva técnica registra casi toda la actividad celular en un animal vivo

Científicos del HHMI's Janelia Research Campus han desarrollado una técnica capaz de registrar simultáneamente señales de comunicación en tiempo real de casi todas las células de un vertebrado vivo, un hito en biología que ofrece una ventana sin precedentes sobre cómo los órganos y sistemas del cuerpo se coordinan al instante.

Una nueva forma de escuchar al cuerpo

El método, llamado WHOLISTIC (WHole Organism Live Imaging System for recording Tissue and IntraCellular activity), fue desarrollado por Virginie Ruetten, investigadora posdoctoral en el laboratorio del líder de grupo sénior de Janelia, Misha Ahrens, y publicado el miércoles en Nature. Al rastrear las señales de calcio, la moneda molecular que usan las células para comunicarse con sus vecinas, el sistema captura la actividad celular en los sistemas cardiovascular, digestivo y nervioso de una larva de pez cebra simultáneamente.eurekalert+2

La técnica se basa en más de una década de trabajo del Laboratorio Ahrens, pionero en métodos para visualizar señales de calcio en todo el cerebro de una larva de pez cebra. WHOLISTIC extiende ese enfoque a todo el cuerpo, utilizando imágenes de fluorescencia volumétrica de alta velocidad y herramientas computacionales para rastrear y alinear señales entre tejidos y tipos celulares.phys

"Este trabajo une dos escalas fundamentales de la biología, la célula y el organismo, de modo que ahora podemos cerrar esa brecha de observabilidad", señaló Ruetten.eurekalert+1

Primeros descubrimientos

El método ya ha arrojado resultados, incluido el descubrimiento de que el tronco encefálico controla la redirección del flujo sanguíneo desde el intestino hacia el cerebro y los músculos durante condiciones de bajo oxígeno. Los investigadores también observaron oscilaciones de actividad a lo largo de la médula espinal originadas en células ependimarias durante periodos de inactividad motora, lo que sugiere que estas células podrían desempeñar un papel en el sueño. El sistema reveló además que la ketamina estimula las meninges junto con las neuronas, e identificó a los condrocitos, las células principales del cartílago, como sensibles al frío.phys

"Sabemos que la evolución ha producido organismos funcionales, pero a la evolución no le importaba si una decisión se implementaba en la corteza prefrontal del cerebro o en una conexión entre el tronco encefálico y la vejiga", dijo Ahrens.hhmi+1

Mirando hacia el futuro

El equipo, que incluyó colaboradores del University College London, Virginia Tech y la Universidad de Tsinghua, está adaptando el método para su uso en Danionella, un pez que permanece transparente durante toda su vida, permitiendo el estudio de comportamientos más complejos. El microscopio que utiliza el método es común en laboratorios de biología y las herramientas computacionales son de código abierto, lo que hace que el enfoque sea accesible para investigadores de todo el mundo.hhmi+2

"Ya no hay partes ocultas, al final, y en ese punto, creo que tenemos una oportunidad para una comprensión real y completa", afirmó Ahrens.phys