Nuestras células están construidas a partir de estructuras más pequeñas que se especializan en las tareas clave de la vida, desde la división celular hasta la recolección de basura celular. Y cómo esas partes más pequeñas encajan en tres dimensiones puede afectar la salud de las células y del cuerpo.
Investigadores del Instituto Allen de Ciencias Celulares de Seattle y sus colegas ahora han desarrollado una forma de mapear cuantitativamente cómo se organizan estos componentes celulares en el espacio. Su enfoque, publicado en Nature, tiene el potencial de ser adaptado ampliamente por los científicos para investigar cómo funcionan las células.
Los investigadores analizaron más de 200.000 células madre humanas a alta resolución en tres dimensiones. Evaluaron la posición de múltiples estructuras internas, cada una visualizada por una etiqueta fluorescente.
Los datos se usaron para hacer mapas que muestran la ubicación promedio de las estructuras internas, como en el video a continuación.
Los investigadores encontraron que algunas estructuras siempre estaban ubicadas aproximadamente en el mismo lugar, mientras que otras mostraban más variabilidad en su ubicación. Podían medir cómo cambiaba la organización celular cuando las células entraban en división celular o cambiaban de estado. Y podrían simular transiciones celulares como cambios en el citoesqueleto que ocurren en las células en el borde de una colonia celular.
Cuando los investigadores descubrieron que podían simular tales transiciones, supieron que su enfoque estaba funcionando según lo previsto, dijo la autora Julie Theriot en un resumen de Nature vinculado al estudio.
“Ver a la computadora tomar una lista relativamente pequeña de números y reproducir una película completamente convincente de cómo el citoesqueleto debe adaptarse a las células expuestas en el borde de la colonia me hizo reír a carcajadas”, dijo Theriot, profesor de la Universidad de Washington.
Los investigadores hicieron sus mapas representando primero computacionalmente la forma de la célula y luego los componentes en ella. Así es más o menos cómo funcionó:
- Representaron la forma de una célula utilizando un «espacio de forma» de ocho dimensiones. En el espacio de formas, un solo punto representaba la forma de cada célula y su núcleo.
- Los puntos que se agruparon juntos representaron celdas de una forma similar. Los investigadores pudieron «aplastar y estirar» computacionalmente las células en cada grupo en una forma de plantilla.
- La creación de plantillas de las formas facilitó la generación de un mapa que proporciona las coordenadas de la ubicación de cada estructura celular.
«Hemos ideado un marco que nos permite medir la forma de una celda, y en el momento en que lo hace, puede encontrar celdas que tienen formas similares, y para esas celdas puede mirar dentro y ver cómo está todo organizado». dijo el científico principal del Instituto Allen, Matheus Viana, en una publicación del Instituto Allen. Viana dirigió el estudio, en el que participaron más de 80 investigadores durante siete años, con la subdirectora del Instituto Allen para la Ciencia Celular, Susanne Rafelski.
El estudio examinó solo un tipo de célula, células madre pluripotentes inducidas derivadas de tejido adulto. Pero el enfoque tiene el potencial de usarse en múltiples tipos de células para analizar cómo cambian los interiores de las células durante el desarrollo o la enfermedad.
«Este enfoque se puede generalizar a prácticamente cualquier célula, y espero que muchas otras adopten la misma metodología», dijo el autor del estudio Wallace Marshall, profesor de la Universidad de California en San Francisco y miembro del grupo científico del Instituto Allen para la Ciencia Celular. junta asesora
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