Muchos experimentos en biología dependen de la manipulación de células: añadir un gen, una proteína u otra molécula, por ejemplo, para estudiar sus efectos en la célula. Sin embargo hacer que la molécula llegue a la célula es algo parecido a entrar en una fortaleza; a menudo depende de trucos biológicos tales como infectar una célula con un virus o unir una proteína a otra que consiga atravesar la membrana de la célula. Muchos de estos métodos son específicos de ciertos tipos de células y sólo funcionan con moléculas específicas. Un estudio publicado esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences ofrece una alternativa sorprendentemente simple y directa: el uso de nanocables como jeringuillas para insertar las moléculas en las células.

El autor Hongkun Park, profesor de química y física en la Universidad de Harvard, afirma que, en teoría, “puedes colocar más o menos cualquier molécula en más o menos cualquier tipo de célula.” Si el método resulta ser efectivo, podría acelerar enormemente la capacidad de manipulación de células en una gran variedad de aplicaciones, entre las que se incluyen la reprogramación de células madre y el análisis de fármacos.

El laboratorio de Park recientemente descubrió que las células se pueden cultivar en camas de nanocables de silicio verticales sin provocar un daño aparente a las células. Las células se hunden en los nanocables y pasada una hora son empaladas por las diminutas puntas. Incluso colocadas sobre esta cama de jeringuillas, las células continúan con su crecimiento y división de forma normal. Esta configuración hace posible que se pueda interactuar directamente con el interior de las células a través de los nanocables. “Puesto que ahora tenemos acceso físico directo, podemos distribuir las moléculas dentro de las células sin las restricciones de otras técnicas que ya están disponibles,” afirma Park. Añade que aunque su laboratorio ha descubierto que muchos tipos distintos de células parecen acomodarse a los diminutos cables sin efectos negativos, se necesitará llevar a cabo más estudios para examinar si algunos de los comportamientos importantes de las células se ven afectados.

Para usar los nanocables en la distribución de moléculas, el equipo de Park primeramente las trata con un compuesto químico que permite a las moléculas vincularse de forma relativamente débil a la superficie de los nanocables, y después cubren los cables con la molécula o la combinación de moléculas que resulten de interés. Cuando las células son empaladas en los nanocables, las moléculas se liberan en el interior de las células. El tratamiento químico de los cables se podría manipular de forma potencial para controlar la vinculación y liberación de las moléculas—liberándolas más lentamente, por ejemplo—y los cables se pueden construir con distintas longitudes para alcanzar distintas partes de la célula. Para demostrar la flexibilidad del método, el equipo utilizó el sistema para distribuir varios componentes químicos, unas pequeñas moléculas de ARN, ADN y unas proteínas dentro de un rango diverso de células.

Las camas de nanocables se pueden distribuir en micromatrices preparadas para llevar a cabo experimentos rápidos y tomar imágenes de las células bajo el microscopio. Estas micromatrices se pueden “imprimir” con distintos patrones o combinaciones de moléculas, lo que hace posible poner a prueba muchas moléculas distintas al mismo tiempo sobre una matriz de células. Los autores creen que podría ser posible analizar 20.000 proteínas o más y otros componentes químicos sobre células dentro de un único portaobjetos de microscopio.

Aviv Regev, biologista computacional en el Broad Institute de Cambridge, Massachusetts, afirma que cuando escuchó por primera vez acerca del método en una reunión, pensó: “Es obvio que tiene un gran potencial.” Regev explica que ser capaces de perturbar las células mediante la distribución de moléculas dentro de ellas en un método cada vez más popular dentro de la biología. Y aunque la inserción de cosas dentro de las células suena como si fuese una tarea simple, “realmente es muy complicado poder hacerlo de forma sistemática.” Lo ideal, señala Regev, sería un método de distribución que pudiera controlarse, que permitiese llevar a cabo un gran número de pruebas y que no causase daño a las células. Los nanocables parecen ser capaces de hacer todo esto, y “por esa razón resultan algo tan sumamente transformador.”

Thorsten Schlaeger, investigador de células madre en el Hospital Infantil de Boston, está investigando el potencial del método para la reprogramación de células madree. Su laboratorio está interesado en transformar células madre embrionarias y pluripotentes en células madre sanguíneas como las que se encuentran en la espina dorsal. En la actualidad, esta tarea requiere de la infección de las células con un virus para introducir nuevos genes en su ADN y, según afirma Schlaeger, “hoy día no existe ninguna buena alternativa.” El equipo de Schlaeger está a la búsqueda de nuevas formas de manipular las células, así como formas de analizar las células madre a la búsqueda de factores que puedan transformarlas de un tipo de célula a otro. “Es difícil saber si será posible puesto que es algo nuevo, pero resulta muy intrigante,” afirma.