La XX Escuela Internacional Nicolás Cabrera y la Fundación BBVA exponen avances en el enfoque que los físicos aportan a la biología molecular: el estudio de las células vivas como si fueran máquinas
Visualizar en vivo y en directo el movimiento de las proteínas dentro de la célula; ser testigos del momento en que un virus atraviesa la membrana celular; o crear un virus acorazado como estrategia para -paradójicamente- vencerlo, son algunos de los logros que han hecho posible las nuevas técnicas biofísicas para ver y/o actuar controladamente sobre moléculas individuales.
Una veintena de expertos de diez países exponen en la XX Escuela Internacional Nicolás Cabrera, que se celebra esta semana en Miraflores de la Sierra, Madrid, con la colaboración de la Fundación BBVA, los avances más recientes del nuevo enfoque que desde la física se está aportando al estudio de la biología molecular. Esta aportación es posible gracias a nuevas y poderosas técnicas y a acercamientos innovadores, por ejemplo al considerar las células vivas como máquinas.
25 julio, 2013
“La mayor parte de lo que sabemos en química y en biología procede de trabajos que analizan miles de millones de entidades individuales -moléculas o agregados moleculares-, y en los que el resultado que se obtiene viene a ser una media. El desarrollo de técnicas que permiten acceder a las moléculas individuales ha abierto la posibilidad de estudiar propiedades que no emergen cuando lo que se estudia es una masa indiferenciada”, explican los organizadores, del Instituto Universitario de Ciencias de Materiales Nicolás Cabrera, de la Universidad Autónoma de Madrid.
Una de las técnicas que se presentan en esta edición es la microscopía de fluorescencia con que Melike Lakadamyali, del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), en Barcelona, ve lo que pasa dentro de las neuronas. Su peculiaridad -que Lakadamyali considera “revolucionaria”- es que hace realidad la antigua aspiración de la microscopía de luz visible: distinguir detalles más pequeños que el propio haz de luz que ilumina la muestra, la llamada super-resolución. El diámetro de la molécula de ADN es de unos 2 nanómetros -un nanómetro es una millonésima de milímetro-; el de una proteína típica, de 10 nanómetros; y la longitud de onda de la luz visible -el grosor del haz de luz- es de 400 a 800 nanómetros. La microscopía de súper-resolución mejora diez veces la resolución de la microscopía óptica convencional, y permite ver las proteínas individuales.
“Es como si hiciéramos zoom en los animales para ver el interior de sus células, sus orgánulos, sus mitocondrias, y las proteínas dentro de las mitocondrias”, ha explicado Lakadamyali. “La luz no es invasiva, nos permite trabajar con las células en vivo y ver los procesos en directo. Así que… tenemos los actores, y todo lo que necesitamos es encender la luz, poner a funcionar la cámara… y ya podemos capturar la biología. Vemos los procesos mientras están ocurriendo, desde el principio hasta el final, y eso es fantástico, podemos estudiar un montón de procesos en la célula. Estamos aprendiendo sobre los mecanismos fundamentales de la biología”.
Antes de llegar a Barcelona, en septiembre de 2010, Lakadamyali estudió con estas técnicas el virus de la influenza en la Universidad de Harvard (EEUU). En uno de sus últimos trabajos, portada el pasado febrero de la revista PNAS, su grupo revelaba cómo se mueven las proteínas por la red de microtúbulos fibrosos que integran el citoesqueleto de la célula. Ahora Lakadamyali también aplica estas técnicas en neurociencia, al estudio del transporte de proteínas dentro de las neuronas. “Adquirimos un conocimiento de tipo básico que nos resultará fundamental para entender enfermedades psiquiátricas o neurodegenerativas”, afirma.
Lo cierto es que estas técnicas por primera vez permiten penetrar en la enmarañada red neuronal del cerebro, y aspirar a entender el cableado cerebral en su conjunto: trazar el conectoma humano.