Una nueva era para la investigación sobre los cromosomas
Tradicionalmente, la investigación cromosómica ha implicado el aislamiento y la preparación de cromosomas en la metafase a partir de células mitóticas. Sin embargo, este proceso no resulta adecuado para llevar a cabo experimentos porque los cromosomas se encuentran fijados, lo que impide estudiar su dinámica.
Un dispositivo de microfluídica para aislar y estudiar los cromosomas
Para hacer frente a este problema, el proyecto financiado con fondos europeos CHROMAVISION ha desarrollado una innovadora plataforma de obtención de imágenes y manipulación de cromosomas que permite investigar cromosomas individuales a partir de muestras celulares por medio de un microscopio de superresolución. «Nuestro instrumento permite por primera vez estudiar de forma detallada y en tiempo real la estructura de los cromosomas en la metafase, así como sus proteínas asociadas», explica el coordinador del proyecto, el profesor Gijs Wuite. El instrumento CHROMAVISION combina microfluídica de «laboratorio en un chip», pinzas ópticas con múltiples puntos de agarre y un microscopio de fluorescencia de superresolución. Se pueden capturar cromosomas independientes fijando pequeñas partículas microscópicas a los extremos del cromosoma en la metafase y sujetando dichas partículas con dos pinzas ópticas. Estas micropartículas sirven para mantener el cromosoma en una posición fija en la cámara del dispositivo de microfluídica, e incluso estas pueden separarse entre sí para estirar el cromosoma. Además, el instrumento permite utilizar rayos láser para escanear los cromosomas y obtener información sobre la posición de las proteínas asociadas, las cuales se etiquetan con fluorocromos. Al combinar imágenes de las posiciones de diversas proteínas clave que forman la estructura de un cromosoma en la metafase, los científicos pueden obtener un mapa tridimensional de cómo se construye el cromosoma. Los socios del proyecto han generado un prototipo listo para su producción y lo han enviado a diversos laboratorios para realizar pruebas. El prototipo permite obtener imágenes moleculares a superresolución del ADN del cromosoma, con la posibilidad de evaluar la elasticidad del cromosoma de la metafase así como de visualizar proteínas específicas de este.
Ventajas de CHROMAVISIÓN y perspectivas de cara al futuro
De acuerdo con el profesor Wuite, el principal logro del proyecto ha sido «el desarrollo de un único instrumento capaz de aislar, mantener y permitir la obtención de imágenes a superresolución de cromosomas en la metafase a partir de células». Destaca asimismo que esto no habría sido posible sin el duro trabajo y la exitosa colaboración de un total de cinco equipos de investigación de tres países. La principal ventaja del instrumento CHROMAVISION frente a las soluciones ya existentes es su capacidad para utilizar cromosomas en la metafase no fijados para estudios de manipulación y obtención de imágenes. Esto permite a los investigadores analizar aspectos dinámicos de los cromosomas como el movimiento de las proteínas o el estiramiento de los cromosomas. Asimismo, facilita la obtención de imágenes de las interacciones de las proteínas del ADN a nivel molecular, en tiempo real y en condiciones próximas a las naturales. El profesor Wuite confía en que la plataforma CHROMAVISION llevará más allá los límites de lo que actualmente es posible en microfluídica y microscopia de superresolución, impulsando así los estudios de los cromosomas durante las próximas décadas. El instrumento ayudará a hacer frente a retos clave en la investigación cromosómica clínica y fundamental, lo cual podría dar lugar a grandes avances. La obtención de mejores imágenes y la comprensión de los mecanismos cromosómicos contribuirá a nuestro conocimiento de la etiología de las enfermedades humanas y ayudará a descubrir nuevos fármacos. Desde una perspectiva clínica, se espera que el instrumento CHROMAVISION facilite el diagnóstico y la monitorización de la heterogeneidad del cáncer. Los socios han conseguido financiación adicional para mejorar los resultados del análisis cromosómico que resulta adecuado para análisis de muestras de pacientes.
Palabras clave
CHROMAVISION, cromosoma en la metafase, microfluídica, partículas, superresolución, microscopia, cáncer, dinámica, pinzas ópticas, prototipo, fluorocromo
