Los anticuerpos son una de las herramientas más valiosas de la medicina. Neutralizan virus, atacan células cancerosas y detectan enfermedades. Sin embargo, tienen una desventaja importante: suelen actuar fuera de las células. Dentro de ellas, donde se originan muchas enfermedades, los anticuerpos tradicionales suelen ser demasiado grandes e inestables para cumplir su función.
Un nuevo estudio ofrece una solución a este problema. Las versiones miniaturizadas de anticuerpos, especialmente diseñadas y denominadas nanoanticuerpos, pueden penetrar y sobrevivir dentro de las células vivas. Mediante una etiqueta fluorescente, pueden unirse a proteínas específicas y otras moléculas complejas dentro de la célula, emitiendo fluorescencia.
Este logro acerca los anticuerpos intracelulares, es decir, los anticuerpos que actúan dentro de las células, a convertirse en herramientas de investigación prácticas. En lugar de destruir células para observar lo que sucede, los científicos ahora pueden observar muchos procesos celulares desarrollándose en tiempo real en células, tejidos e incluso organismos completos.
¿Por qué es difícil para los anticuerpos penetrar en las células?
En condiciones normales, los anticuerpos no pueden penetrar las membranas celulares. Hasta hace poco, su función principal era interactuar con el exterior. Los anticuerpos tradicionales evolucionaron para funcionar en la sangre y otros fluidos. Dentro de las células, los anticuerpos suelen perder su forma, agruparse o volverse completamente inactivos. Incluso las versiones modificadas genéticamente pueden volverse inestables tras ser marcadas con etiquetas fluorescentes.
Esto supone un problema, ya que muchos de los eventos más importantes en las enfermedades ocurren dentro de las células. Los virus secuestran la maquinaria celular, las proteínas se pliegan incorrectamente y las células cancerosas modifican sus vías de crecimiento. Durante mucho tiempo, los científicos han carecido de herramientas fiables para monitorizar estos procesos en tiempo real.
Un nuevo enfoque que utiliza versiones más pequeñas de anticuerpos, llamadas nanoanticuerpos, es más fácil de adaptar para su uso dentro de las células.
Transformación de anticuerpos en marcadores celulares
En lugar de unir proteínas fluorescentes a los extremos del nanoanticuerpo, el nuevo método las integra en las partes flexibles de la estructura. Esto permite que ambos componentes funcionen conjuntamente sin alterar sus interacciones. El resultado es una familia de sondas de colores brillantes que permanecen estables dentro de las células vivas. El equipo creó versiones que brillan en luz azul, verde, naranja, roja e incluso infrarroja cercana.
Cada nanoanticuerpo luminiscente está diseñado para reconocer una diana específica dentro de una célula. Algunos se unen a proteínas marcadoras de uso común. Otros reconocen proteínas virales o proteínas implicadas en la estructura y comunicación celular. Las sondas emiten luz únicamente cuando se unen a la diana, lo que reduce significativamente el ruido de fondo.
Observación de células vivas en tiempo real.
El sistema funciona en una amplia gama de condiciones. Las células humanas cultivadas en laboratorio mostraron un marcado claro de las estructuras dentro del núcleo, la membrana celular y los compartimentos energéticos.
Las sondas también monitorizaron la actividad de las neuronas, las células que transmiten señales a través del cerebro y el sistema nervioso. Un experimento rastreó los cambios en los niveles de calcio, un elemento clave de la comunicación celular.
La tecnología también funcionó en animales vivos. En ratones, las sondas marcaron grupos específicos de células cerebrales y mantuvieron un brillo suficiente para realizar imágenes cerebrales profundas.
En embriones de pez cebra, unas sondas permitieron rastrear un importante sistema de comunicación implicado en el desarrollo temprano.
¿Por qué es importante la visualización multicolor?
La mayoría de los sistemas de imagen intracelular actuales tienen un rango de color limitado, lo que les permite rastrear solo uno o dos eventos moleculares. La nueva plataforma amplía significativamente estas capacidades. En una demostración, se etiquetaron múltiples estructuras y una proteína objetivo dentro de la misma célula con diferentes colores y se rastrearon simultáneamente, creando un mapa detallado. Las enfermedades rara vez afectan un solo proceso. El cáncer, las infecciones y los trastornos neurológicos afectan múltiples sistemas simultáneamente. El monitoreo simultáneo de múltiples procesos proporciona una visión más completa de la progresión de la enfermedad.
Nuevos horizontes para los anticuerpos intracelulares
Uno de los principales retos que aún persisten es la administración de estos anticuerpos fluorescentes. in vivo . Sin embargo, para los biólogos, esto representa un cambio significativo. Ya no será necesario destruir células para estudiar las estructuras intracelulares. Los anticuerpos fluorescentes ahora sirven como guías para adentrarse en el mundo oculto dentro de las células.
Este es el tercer artículo de una serie sobre nanoanticuerpos para uso médico.
Este artículo se publicó originalmente en Forbes.com.