Una revolución en la microscopía de luz está permitiendo a los científicos visualizar de manera rápida estructuras jamás visualizadas antes con luz visible. Las nuevas tecnologías de microscopía de “super resolución” que se encuentran en etapa de desarrollo en varios laboratorios permiten a los científicos visualizar estructuras que anteriormente eran demasiado pequeñas para ser vistas con un microscopio de luz, debido al inherente límite de resolución impuesto por la longitud de onda de la luz.

Los científicos en la Janelia Farm Research Campus del Howard Hughes Medical Institute recientemente anunciaron la creación de una tecnología llamada microscopía de localización fotoactivada de manera interferométrica (interferometric photoactivated localization microscopy o iPALM), la cual los permite crear imágenes en tres dimensiones de las estructuras que se encuentran dentro de las células a la más alta resolución posible hasta ahora visto con un microscopio óptico.

Esta técnica, los detalles del cual fueron recientemente publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences, agrega una tercera dimensión al enfoque anterior llamado PALM, que utiliza moléculas fluorescentes que pueden ser prendidas y apagadas para la resolución de los detalles de las pequeñas estructuras bajo un microscopio de luz. Con PALM, solamente una pequeña fracción de las moléculas fluorescentes dentro de una célula se encienden en un momento dado, transformando el haz de luz en un conjunto relativamente escaso de puntos brillantes que pueden ser resueltos individualmente y que revelan la posición de las proteínas que se encuentran marcadas por las moléculas fluorescentes. Al pegar juntas muchas de las imágenes, los investigadores crean una imagen completa a dos dimensiones.

Para agregar una tercera dimensión al PALM, los investigadores se volcaron a la interoferometría, una técnica que se utiliza ampliamente para la medición de ángulos y distancias a escala microscópica. La luz de las moléculas fluorescentes en la muestra es capturada desde arriba y desde abajo, y las dos haces de luz se envían a un “beam splitter” o “partidor de haces” que los dirige a tres cámaras diferentes. La cantidad de luz que llega a cada cámara puede ser utilizada para calcular la posición vertical de cada molécula fluorescente dentro de la muestra. “Al final, somos capaces de obtener la posición en las tres dimensiones de una molécula en menos de 20 nanometros,” o alrededor de 10 veces el tamaño de una proteína promedio, dice Harald Hess, el científico de Janelia Farm que lideró el estudio. Haga clic aquí para ver las imágenes de la estructuras de las células creadas cuando se utiliza iPALM.

John Sedat, profesor de bioquímica y biofísica en la University of California en San Francisco, dice que el trabajo de investigación es un “tour de force” para impulsar la resolución de los microscopios de luz. Pero agrega que una de las desventajas de utilizar una resolución tan alta a nivel espacial para las imágenes biológicas es que actualmente requiere que las células se maten y se fijen de manera química, así que no puede capturar eventos en tiempo real. El desafío para este campo, dice Sedat, es de juntar todos los avances en resolución espacial con imágenes en tiempo real de células vivas.

Gleb Shtengel, uno de los líderes de la nueva tecnología, dice que a pesar de que el tiempo requerido para combinar las imágenes múltiples hace difícil  capturar  procesos de cambio rápido con la iPALM, “estamos planificando expandirlo a imágenes de células vivas de eventos con cambios más lentos.”