19.08.2022 - Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Seguimiento de las actividades de los genes en las células vivas

Biopsia celular en lugar de lisis celular

Investigadores de la ETH de Zúrich y la EPFL están ampliando el campo emergente del análisis unicelular con un método innovador: Live-seq permite medir la actividad de miles de genes en una sola célula sin tener que aislarla y destruirla.

La biología moderna busca cada vez más entender por qué las células individuales se comportan de forma diferente. Desde hace unos años, la investigación básica dispone de varios métodos de medición muy sensibles que permiten el análisis específico de células individuales. Este análisis de células individuales permite a los investigadores detectar diferencias entre las células de un grupo, encontrar tipos de células raras e identificar células enfermas, lo que no es posible con muestras de poblaciones celulares mixtas.

Los científicos quieren saber cada vez más qué genes de una célula concreta están activados o desactivados. Esto puede examinarse mediante la secuenciación de ARN unicelular (scRNA-seq). El mayor número posible de moléculas de ARN mensajero en el fluido celular se descodifica y se empareja con sus respectivas secuencias genéticas activas. De este modo, la scRNA-seq puede medir la actividad de miles de genes en una célula.

El nuevo campo del scRNA-seq ha crecido rápidamente hasta convertirse en una herramienta importante en la investigación biomédica y hoy en día comprende numerosas técnicas para el análisis de todo el ARN mensajero, conocido como transcriptoma. "Todas estas técnicas tienen en común una limitación que durante mucho tiempo se consideró inevitable", dice Julia Vorholt, profesora de microbiología de la ETH de Zúrich, "a saber, que las células que se van a estudiar tienen que ser aisladas y lisadas, y por tanto muertas".

Biopsia celular en lugar de lisis celular

Un equipo de investigadores dirigido por Vorholt y el catedrático de Biología de Sistemas de la EPFL Bart Deplancke ha ideado ahora una alternativa al scRNA-seq: el equipo analiza también el transcriptoma, pero de forma mínimamente invasiva mediante una biopsia celular, manteniendo así la célula viva y funcionalmente intacta, lo que es único. Los científicos han presentado su técnica "Live-seq" en la revista Nature.

Según los investigadores, el hecho de que la célula analizada no muera es una ventaja en sí misma: "Nuestro punto fuerte es que podemos seguir observando las células muestreadas bajo el microscopio para ver cómo se desarrollan y comportan", explica Vorholt.

Además, Live-seq deja a las células en su contexto fisiológico. "El microambiente y las interacciones célula-célula permanecen intactos", afirma Orane Guillaume-Gentil, postdoc del grupo de Vorholt. Junto con Wanze Chen, de la EPFL, desarrolló el método en el laboratorio.

Basado en un microsistema de succión celular

Los investigadores sentaron las bases para registrar el transcriptoma de las células vivas hace algún tiempo en la ETH de Zúrich. La base es el sistema de microinyección FluidFM desarrollado en la ETH de Zúrich, que puede manipular cantidades minúsculas de líquido bajo el microscopio. Vorholt y su grupo convirtieron la "aguja de inyección más pequeña del mundo" en un método de extracción celular para pinchar células vivas individuales con la aguja de microinyección y extraer su contenido (véase el artículo de ETH News).

Los equipos dirigidos por Vorholt y Deplancke demuestran ahora que es posible registrar el transcriptoma completo a partir de esas biopsias celulares. El avance decisivo se produjo cuando los investigadores consiguieron leer el ARN de estas diminutas cantidades de líquido celular.

Para validar Live-seq, el equipo de investigación de la EPFL-ETH demostró que su herramienta analítica puede identificar con precisión diferentes tipos y estados celulares sin perturbarlos. Los investigadores también utilizaron su plataforma para cartografiar directamente los cambios en las células inmunitarias individuales antes y después de que se activaran y en las células estromales adiposas -un tipo de célula madre- antes y después de que se diferenciaran en células grasas.

Seguimiento de la actividad genética a lo largo del tiempo

Live-seq puede ahora ayudar a investigar nuevas cuestiones biomédicas. Deplancke lo explica con más detalle: "Por ejemplo, por qué ciertas células se diferencian y sus hermanas no, o por qué ciertas células son resistentes a un medicamento contra el cáncer y sus hermanas no".

Live-seq es capaz de seguir la actividad de miles de genes en una sola célula a lo largo del tiempo mediante mediciones repetidas. "El análisis de una sola célula se está transformando de un punto final único en un método de análisis temporal y espacial", dice Vorholt.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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