La superresolución e imágenes 3D revolucionan la tecnología microscópica

El Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y el Centro de Regulación Genómica (CRG) celebran en Sitges esta semana un congreso europeo anual dedicado a la microscopía y las nuevas tendencias de esta tecnología, entre las que figuran las imágenes 3D, la superresolución o la Light Sheet Microscopy, un tipo de microscopía que ilumina las muestras con una lámina de luz.

"Los nuevos microscopios permiten seguir el movimiento de células dentro del organismo, visualizar las sinapsis entre neuronas, ver la propagación del cáncer y seguir en vivo el desarrollo de embriones", explica el IRB Barcelona, que añade que los desarrollos tecnológicos en microscopía "se sofistican, y con ellos la ciencia y las preguntas que se pueden plantear, especialmente en ciencias de la vida y, más en concreto, en biología celular".

En el congreso anual sobre esta especialidad participan más de 35 empresas desarrolladoras y científicos, cuyas propuestas también son analizadas por la industria.

Los avances no siempre proceden de las empresas especializadas, sino que los propios científicos desarrollan una tecnología “necesaria”. Este es el caso del biólogo británico James Sharpe, coordinador del programa de biología de sistemas del CRG y profesor de investigación ICREA, que ha inventado y patentado la Optical Projection Tomography (OPT), una técnica de microscopía que le permite estudiar el desarrollo de embriones de ratón: "Los científicos tienden a centrarse en intentar resolver y comprender elementos biológicos diminutos: células, orgánulos y ahora incluso moléculas ahora posible gracias a las técnicas de superresolución. De todos modos, en los últimos 10 años nos hemos dado cuenta de que tenemos serios problemas para estudiar elementos más grandes, como tejidos y órganos. Por ese motivo desarrollé la OPT, adecuada para ver a escala milimétrica, que es lo que miden los embriones en desarrollo”, explica.

El cerebro es uno de los principales retos de la biología del siglo XXI. Rafael Yuste, uno de los científicos más reconocidos en neurociencia y líder del proyecto BRAIN que se desarrollará durante los próximos 12 años auspiciado por la administración de Barack Obama, afirma que "las tecnologías ópticas revolucionarán el estudio del cerebro”. Se usan, añade, "colorantes para mapear neuronas y láseres que penetran dos milímetros dentro del tejido cerebral para verlo en tres dimensiones en vivo".

Nanoscopía y láminas de luz

Los biólogos celulares y, especialmente, los especializados en desarrollo se benefician de uno de los últimos avances en microscopía: "Se trata de la Light Sheet Microscopy (microscopia de lámina de luz). Es la evolución más reciente e importante de los microscopios de fluorescencia y permite capturar imágenes en vivo durante dos días sin dañar la muestra".

A parte de la captura en vivo, gran parte de la optimización de las técnicas de microscopía ha sido pasar de las imágenes en dos dimensiones a 3D con suficiente resolución. La evolución más destacada, dice el IRB Barcelona, "es la criomicroscopía electrónica donde se pueden usar muestras de tejido más gruesas que combinadas con técnicas de tomografía permiten reconstruir las imágenes en 3D".

Los especialistas también destacan la superresolución como una de las principales tendencias en microscopia, cuyas primeras aplicaciones aparecieron en 2005. De hecho, esta técnica le valió a sus desarrolladores el Premio Nobel de Química 2014 porque permitió bajar el límite de los 200 nanómetros marcado por un problema clásico de la difracción de la luz, hasta los 20 nanómetros, o a escala nanomolecular.

Un sistema completo de microscopia puede costar desde los 100.000 euros hasta los 2 millones o más.