Conducir células de manera grupal a lugares específicos del organismo es posible gracias a frecuencias de ultrasonido, según ha concluido una investigación liderada por Mikhail Saphiro, profesor de ingeniería química e ingeniería médica e investigador del Instituto Médico Howard Hughes; y Di Wu, científico investigador en el laboratorio de Shapiro y autor principal del estudio. La investigación se ha desarrollado en el California Institute of Technology (Caltech) y ha sido publicada en la revista ‘Science Advances’.
La manipulación de células individuales ya era una tarea difícil, que hasta ahora se lograba con su traslado mediante pinzas ópticas, empujándolas con haces de luz. Sin embargo, esta técnica no conseguía mover a un amplio número de células. Pero la reciente investigación ha abierto nuevas posibilidades gracias a proteínas llenas de aire que están modificadas genéticamente.
PROPULSIÓN CON ULTRASONIDOS
Saphiro ya había estado trabajando previamente con vesículas de gas (o aire) derivadas de bacterias para su manipulación acústica. Estas vesículas, que están llenas de cápsulas de proteína, otorgan flotabilidad a algunas bacterias acuáticas y se muestran de forma notable en las imágenes por ultrasonido. Ambos hallazgos han llevado al profesor a desarrollar vesículas de gas como marcadores genéticos, que permiten rastrear la ubicación de células bacterianas individuales y observar la expresión génica en células de mamíferos.
Una de las aplicaciones es la introducción de células en el organismo con fines terapéuticos, “guiando las células a la ubicación deseada en el cuerpo”
En la reciente investigación, los científicos proponen “usar las vesículas de aire como propulsores, aplicándoles fuerza mediante ultrasonido”, lo que “permite mover células en el espacio de una manera muy selectiva”, explica Di Wu. Usando el ultrasonido, se logra el movimiento o ‘baile’ celular, de tal manera que las células normales repelen las zonas de alta presión mientras que las células que tienen vesículas de gas son atraídas.
APLICACIONES DEL MOVIMIENTO CELULAR
El movimiento o conducción de células en el organismo puede ser muy útil en la ingeniería de tejidos. Por ejemplo, para la creación de tejidos artificiales en tendones o de células nerviosas, con fines médicos o de investigación. Pero otra de las aplicaciones es la introducción de células en el organismo con fines terapéuticos, “guiando las células a la ubicación deseada en el cuerpo”, explica Wu.
El equipo de investigadores ha probado cómo células individuales modificadas con vesículas de gas pueden agruparse “en una pequeña bola, organizándose en líneas delgadas o empujándose hacia los bordes del contenedor”, informa Caltech en un comunicado. Pero al cambiar el patrón de ultrasonido, “las células bailaron para formar nuevas posiciones”.
“La clasificación acústica-fluídica se puede hacer con un pequeño chip que cuesta 10 dólares”
Durante las pruebas, los científicos desarrollaron un patrón de ultrasonido que obligó a las células a formar la letra “R”. Este resultado se solidificó gracias al uso de un gel y han llamado a la figura resultante ‘holograma acústico’.
IMPACTO EN LA CLASIFICACIÓN CELULAR
Los investigadores han concluido que su hallazgo va a tener un alto impacto en la clasificación de las células, empleada en varios tipos de investigaciones médicas y biológicas.
Hasta ahora, los profesionales las clasificaban mediante un clasificador de células activado por fluorescencia (FACS), que según Di Wu puede costar en torno a los 300.000 dólares, es de gran tamaño y no clasifica las células de forma rápida y que las mueve de forma individual. Ahora, “la clasificación acústica-fluídica se puede hacer con un pequeño chip que cuesta tal vez 10 dólares”, explica el experto, y además se pueden mover todas a la vez.
La investigación ha sido posible gracias a los fondos proporcionados por los Institutos Nacionales de Salud, el Instituto de Biotecnologías Colaborativas del Ejército de EE. UU., la Fundación David y Lucile Packard y Pew Charitable Trust.