07 agosto, 2012

Nanoscopía virtual o el “Google Earth” celular

Científicos desarrollan técnica para ‘cartografiar’ porciones de tejidos o células de gran escala (1 mm2) con una resolución nanométrica.

virtual_nanoscopy

La biología celular emergió en los años 1950’s gracias al desarrollo de la microscopía electrónica, permitiendo a los investigadores desvelar las pequeñas estructuras que componen las células a escalas de unos pocos micrómetros o incluso nanómetros (escalas millones de veces menor a la de un humilde centímetro), las cuales son imposibles de alcanzar con los microscopios ópticos más potentes.

Si bien la microscopía electrónica ha alcanzado grandes proezas tecnológicas en las últimas décadas, apareciendo distintas variantes de ella cada una con sus propias ventajas respecto a las otra, aún presentan un serio problema que no ha podido ser solucionado: su limitado campo de visión cuando se analizan muestras a mayores aumentos. Esto quiere decir que si queremos obtener mayores detalles al observar una muestra, el área que observemos de ella será cada vez más pequeña.

Entonces, a pesar que las imágenes a mayores aumentos proporcionan una resolución asombrosa del área seleccionada, se dificulta nuestra capacidad de ponerla en un contexto biológico mucho más amplio, por ejemplo, su ubicación o proporción respecto a una célula o tejido. Por otro lado, las imágenes tomadas a menores aumentos nos ofrecen un panorama mucho más amplio de la muestra estudiada, sin embargo carecen de los detalles propios que de cada célula.

Un estudio publicado esta semana en The Journal of Cell Biology pretende dar una solución a este problema, porque un grupo de investigadores del Centro Médico de la Universidad de Leyden (Países Bajos) han desarrollado un sistema de adquisición de imágenes automatizada de microscopía electrónica de transmisión que, a través de un programa computacional, colecta e integra todos los datos obtenidos para formar una imagen de gran escala (amplio campo de visión) con una resolución nanométrica.

“Nuestro enfoque es conceptualmente similar a la microscopía virtual, donde las imágenes digitales pueden ser analizadas en una computadora, ya sea de manera local o remota a través de la red, permitiendo al usuario acercar o alejar la muestra como si la estuvieran operando a través del microscopio”, comenta el Dr. Frank Faas, autor principal del estudio.

Faas y su equipo probaron su novedoso sistema con cuatro muestra biológicas diferentes: glomérulos renales y fibroblastos embrionarios de ratones, células dendríticas humanas, y embriones de peces cebra.

En total se colectaron cerca de 26.000 imágenes individuales en aproximadamente 4,5 días (unos 15 segundos por imagen) por cada muestra. El programa computacional se encargó de integrar dichas imágenes para generar una de gran escala —nada menos que 281 Gigapíxeles). En otras palabras, la imagen tenía una resolución de 921.600 por 380.928 pixeles de una porción de tan sólo 1,5 mm por 0,6 mm (ó 0.9 mm2) de la muestra. En el caso del embrión del pez cebra, la resolución equivale a 1.6 nanómetros por pixel o unos 16 millones de puntos por pulgada (dpi).

google_earth_cell

Debido al tamaño de las imágenes, éstas no pudieron ser incluidas en el artículo ni en la información complementaria, así que fueron cargadas al JCB Data Viwer, donde podrán disfrutar de ellas como si fuera el Google Earth, claro que en vez de buscar casas, calles o personas, acercarán las imágenes para observar organelos, microtúbulos y virus.

A pesar de los métodos empleados en los laboratorios y centros de investigación del mundo están en constante evolución, la microscopía sigue siendo una de las herramientas clave en para el desarrollo de la biología celular. Es así que esta técnica nos permitirá acceder, desde cualquier parte del mundo, a las imágenes proporcionadas por los investigadores que vienen estudiando las estructuras morfológicas sumamente complejas presentes en el mundo celular, y así poder colaborar con ellos de manera remota, ofreciendo nuevos puntos de vista que permitan explicar un determinado fenómeno.


Referencia:

ResearchBlogging.orgFaas, F. G. a., Avramut, M. C., M. van den Berg, B., Mommaas, a. M., Koster, a. J., & Ravelli, R. B. G. (2012). Virtual nanoscopy: Generation of ultra-large high resolution electron microscopy maps The Journal of Cell Biology, 198 (3), 457-469 DOI: 10.1083/jcb.201201140

Williams, E. H., Carpentier, P., & Misteli, T. (2012) The JCB DataViewer scales up The Journal of Cell Biology 198, 271-272 DOI: 10.1083/jcb.201207117.

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