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Una tecnología nueva de análisis metabólico a escala unicelular

Una iniciativa europea se valió de herramientas nuevas dedicadas al análisis de células individuales para extraer conclusiones sobre su comportamiento metabólico.
Una tecnología nueva de análisis metabólico a escala unicelular
Los procesos biológicos son extremadamente complejos e implican fenómenos y respuestas multiparamétricas a estímulos intra y extracelulares. Para comprender la heterogeneidad fenotípica resultante, es necesario estudiar células individuales en un entorno experimental dado que los estudios a escala de población pueden enmascarar el comportamiento de cada célula.

La iniciativa financiada con fondos europeos ISOLATE (Developing single cell technologies for systems biology) se creó como una red de formación inicial de investigadores dedicados a análisis de células individuales a fin de explicar fenómenos biológicos complejos. En su programa se incluyó una amplia gama de técnicas como la bioingeniería, la química analítica y la biología de sistemas para así dar respuesta a cuestiones biológicas clave sobre el metabolismo y la señalización en la salud y en la enfermedad.

Sus responsables crearon dispositivos microfluídicos de cultivo de células individuales, métodos ópticos de gran sofisticación para el análisis de proteínas y herramientas destinadas al análisis de metabolitos. El chip de cultivo celular microfluídico permitió aislar y cultivar células individuales en condiciones ambientales controladas. Estas células se sometieron a un análisis de sus distintas etapas mediante pinzas ópticas holográficas e imaginología. Para lograrlo se empleó un microscopio de fluorescencia de célula individual capaz de generar imágenes de proteínas en células individuales en una escala de milisegundos.

El sistema al completo se comprobó en células individuales de Saccharomyces cerevisiae dotadas con fusiones fluorescentes genómicas del transporte nuclear-citosólico del factor de transcripción Mig1. De esta forma se identificaron comportamientos dinámicos en distintas condiciones metabólicas y se visualizó la absorción de glucosa por parte de las células de levadura. Observaron que si bien la localización nuclear o citoplasmática de Mig1 dependía de la concentración de glucosa, existía siempre una fracción nuclear sujeta a un tráfico dinámico.

Otro gran logro de ISOLATE fue el desarrollo de un sensor de ATP capaz de detectar autofluorescencia NAD(P)H útil para el estudio del metabolismo a escala de células individuales. Para este sistema se adoptaron los biosensores metabólicos Peredox y TRACK.

En conjunto, los resultados del proyecto son herramientas importantes para el análisis de células individuales y permiten al colectivo científico investigar fenómenos complejos.

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Palabras clave

ISOLATE, microfluídica, pinzas ópticas, Saccharomyces cerevisiae, Mig1
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