Tendencias21

Biólogos canadienses alumbran la sismología celular

Biólogos canadienses han usado una técnica sismológica para cartografiar por primera vez la elasticidad del interior de una célula a escala de milisegundos. Esta proeza tecnológica abre nuevas vías a la comprensión del impacto que tienen estas fuerzas mecánicas en las enfermedades y los tratamientos médicos. La sismología celular ha nacido.

Biólogos canadienses alumbran la sismología celular

Investigadores canadienses se han valido de una tecnología usada por los sismólogos para definir las propiedades mecánicas de las células. De la misma forma que los sismólogos utilizan las vibraciones de los movimientos de tierra para determinar la estructura profunda del planeta, los biólogos se han valido de las vibraciones que ocurren en el interior de las células para cartografiar a escala de milisegundos la elasticidad de los componentes que tienen en su interior.

De esta forma, han abierto una nueva perspectiva al estudio de la dinámica de los movimientos que tienen lugar en el interior de las células y a la comprensión del impacto que tienen estas fuerzas mecánicas en las enfermedades y los tratamientos médicos.

La nueva disciplina ideada por estos científicos se llama sismología celular y abre un nuevo campo de investigación dentro de la mecanobiología celular, una ciencia multidisciplinar que se ocupa del comportamiento de las células cuando son sometidas a cargas mecánicas y las diversas respuestas y mecanismos de transducción que llevan a cabo.

La nueva técnica ideada por los investigadores de la Universidad de Montreal se enmarca dentro de la mecanobiología celular. Se llama  “elastografía del temblor celular” y se presenta en un artículo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Usando un microscopio estándar, micropipetas (instrumentos de laboratorio que se usan para succionar y transferir pequeños volúmenes de líquidos) y una cámara fotográfica de alta velocidad, los investigadores han podido observar en directo los movimientos y fuerzas que se desarrollan en el interior de los óvulos de un ratón.

Algoritmos de movimiento

En su estudio, han podido observar vibraciones mecánicas en la célula de menos de una milésima de segundo de duración gracias a una cámara fotográfica  capaz de adquirir 200.000 imágenes por segundo (una película procesa generalmente 25 imágenes por segundo).

Las imágenes así obtenidas han permitido medir estas vibraciones celulares con la ayuda de algoritmos de seguimiento del movimiento. La cartografía de la elasticidad intracelular se consigue mediante una correlación de ruido, una técnica desarrollada por los sismólogos para medir las vibraciones producidas por los movimientos de tierra y determinar así la composición de las rocas subterráneas.

Los investigadores han usado el mismo principio para explorar el interior de la célula desde el punto de vista mecánico. Aplicaron la Elastografía de Ondas de Cizalla (Shear Wave Elastography), que se usa para medir la elasticidad del tejido biológico en un órgano, a escala micrométrica.

En esta investigación enviaron ondas de cizalla hacia las células. Estas ondas viajan despacio y pierden fuerza al entrar en contacto con un tejido. Su velocidad es proporcional a la elasticidad de los componentes que encuentra, como el citoplasma, el núcleo u otros componentes celulares. La elasticidad se mide evaluando la velocidad de las vibraciones en el tiempo y en el espacio, explican los investigadores.

Medidas en tiempo real

Según explica el primer autor de esta investigación, Pol Grasland-Mongrain, en un comunicado, hasta ahora ha resultado muy difícil medir las transformaciones mecánicas que ocurren continuamente en el interior de las células.

Las técnicas actuales, basadas en la deformación celular y en un microscopio de fuerza atómica (capaz de detectar fuerzas del orden de los nanonewtons), necesitan muchas decenas de minutos para obtener una medida de la elasticidad de una célula.

Ese tiempo representa un problema porque durante la medición ocurren miles de acontecimientos en el interior de una célula que escapan a la observación, por ejemplo transferencia de iones, estimulaciones neuronales o la muerte celular.

La nueva tecnología supera esa dificultad, ya que es capaz de medir en tiempo real las propiedades mecánicas de la célula, sin pérdida de información.

La nueva tecnología abre la vía a numerosas aplicaciones prácticas en biología y medicina, ya sea para investigaciones sobre el cáncer como sobre infecciones par patógenos, cicatrización e ingeniería de tejidos.

Según los investigadores, esta nueva forma de imagen celular permitirá también el estudio de nuevos mecanismos asociados a la división celular en el momento de la formación de los embriones.

Referencia

Ultrafast imaging of cell elasticity with optical microelastography. Pol Grasland-Mongrain, Ali Zorgani, Shoma Nakagawa, Simon Bernard, Lia Gomes Paim, Greg Fitzharris, Stefan Catheline and Guy Cloutier. PNAS 2018; January 16, 2018. https://doi.org/10.1073/pnas.1713395115
 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Una corriente oceánica fundamental para el equilibrio climático podría anticipar su colapso 13 febrero, 2024
    Los científicos han descubierto una señal de advertencia clave antes que una corriente crucial del Atlántico colapse y sumerja al hemisferio norte en un verdadero caos climático: la Circulación de Vuelco Meridional del Atlántico (AMOC) genera una liberación de calor que ayuda a mantener a Europa, y también en parte a América del Norte, más […]
    Pablo Javier Piacente
  • Toda la biblioteca privada de Darwin ya está disponible en Internet 13 febrero, 2024
    La biblioteca privada de Charles Darwin ha sido completamente reconstruida y está disponible en Internet por primera vez, coincidiendo con el 215 cumpleaños del naturalista. El catálogo, de 300 páginas, contiene 7.400 títulos con un total de 13.000 volúmenes entre libros, escritos y revistas, que están al alcance de todo el mundo sin salir de […]
    Redacción T21
  • El metro de Londres implanta IA para vigilar la red subterránea 13 febrero, 2024
    El metro de Londres ha probado herramientas de vigilancia con IA en tiempo real para detectar posibles situaciones de riesgo o de conflicto y permitir al personal intervenir rápidamente. Detecta comportamientos agresivos e identifica a las personas que se cuelan sin pagar.
    Redacción T21
  • La memoria universal promete revolucionar a la informática 12 febrero, 2024
    La memoria universal podría reemplazar tanto a la RAM como al almacenamiento interno en los ordenadores de uso masivo, brindando una alternativa más rápida y más eficiente a nivel energético. Un nuevo estudio muestra un posible enfoque revolucionario de la memoria universal: empleando un nuevo material denominado GST467, los investigadores apreciaron que la memoria mejora […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los relámpagos volcánicos habrían encendido la llama de la vida en la Tierra primitiva 12 febrero, 2024
    Cuando la Tierra era joven y salvaje, los procesos en nuestro planeta transformaron una mezcla de ingredientes en lo necesario para impulsar la vida. Para esto es crucial el nitrógeno, un nutriente esencial para formar proteínas, aminoácidos y ácidos nucleicos. Los científicos han descubierto evidencias geológicas que indican que las descargas de rayos asociadas con […]
    Pablo Javier Piacente
  • La genética tiene mucho que decir sobre el asesinato de una madre adoptiva 12 febrero, 2024
    Según la genética, el comportamiento de los hijos adoptados está mayoritariamente influido por los padres biológicos, mientras que el parecido entre padres e hijos en una familia adoptiva es muy pequeño. Además, un hijo adoptado no tiene vínculos genéticos con su madre adoptiva y puede heredar ciertas maneras de pensar de sus padres biológicos, especialmente […]
    Eduardo Costas | Catedrático de la UCM y Académico de Farmacia
  • Europa logra un récord mundial de fusión nuclear 12 febrero, 2024
    En un importante logro científico, investigadores de la instalación Joint European Torus (JET) han establecido un récord energético mundial de 69 megajulios liberados en energía de fusión sostenida y controlada. Otro impulso para el futuro reactor europeo a gran escala ITER.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Un árbol fosilizado hace 350 millones de años sorprende a los científicos: parece alienígena 11 febrero, 2024
    Un fósil tridimensional de árboles más antiguos que los dinosaurios revela que los bosques de hace 350 millones de años eran extraños y alienígenas. Formaban parte de un bosquecillo que fue sepultado después de un terremoto.
    Redacción T21
  • El meteorito de Berlín resultó ser un raro objeto de origen ígneo 11 febrero, 2024
    El asteroide que se desintegró sobre Berlín a mediados de enero pertenece a un tipo raro de meteorito de origen ígneo. Se compone principalmente de silicatos de magnesio, enstatita y forsterita, además casi no contiene hierro y tiene una corteza vítrea translúcida.
    Redacción T21
  • Descubren un helecho tropical que transforma sus hojas muertas en nuevas raíces 9 febrero, 2024
    Para sobrevivir en el suelo anegado y bajo en nutrientes del bosque de Quebrada Chorro, en el oeste de Panamá, una especie de helecho tropical arborescente reutiliza sus hojas muertas, convirtiéndolas en nuevas raíces. Los científicos descubrieron que el helecho reconfigura estas “hojas zombis”, invirtiendo el flujo de agua para atraer nutrientes de regreso a […]
    Pablo Javier Piacente