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Imágenes tridimensionales rápidas de estructuras celulares infectadas con coronavirus

¿Cómo cambia la estructura de una célula al infectarse con el coronavirus del síndrome respiratorio agudo grave de tipo 2 (SARS-CoV-2)? Los investigadores pueden tener una idea más clara sobre esto gracias a un método optimizado que genera imágenes tridimensionales de alta resolución de las células infectadas con el virus y sus cambios estructurales en solo unos minutos.

Salud

Con el objetivo de comprender cómo se propagan las enfermedades víricas como la COVID-19, un grupo de científicos ha estado investigando la estructura de las células hospedadoras infectadas con el virus. Las técnicas de microscopía electrónica y de fluorescencia utilizadas hasta ahora para visualizar la estructura tridimensional de las células infectadas requieren mucho tiempo y generan demasiados datos. Unos investigadores respaldados por los proyectos IndiGene y CoCID, financiados con fondos europeos, han adaptado una técnica llamada tomografía de rayos X de baja intensidad (SXT, por sus siglas en inglés) de rotación completa para obtener imágenes tridimensionales de alta resolución de las células infectadas con el virus y sus cambios estructurales en menos de diez minutos. Sus hallazgos han sido publicados en la revista «Cell Reports Methods». «Los microscopios electrónicos de barrido son los preferidos para la obtención de imágenes celulares porque ofrecen imágenes a nanoescala extremadamente nítidas —explica la autora principal, la doctora Venera Weinhardt que forma parte de IndiGene y de la socia del proyecto CoCID, la Universidad de Heidelberg (Alemania) en una noticia publicada en el sitio web de la universidad—. Sin embargo, esta tecnología demora una semana en escanear una célula individual. También genera una cantidad enorme de datos abrumadora para analizar e interpretar. Con la tomografía de rayos X de baja intensidad, obtenemos resultados utilizables en cinco a diez minutos».

El secreto está en el portamuestras

Aunque mediante la SXT se pueden obtener imágenes de células completas, muchos de estos estudios de células infectadas con virus no han logrado aprovechar al máximo esta capacidad. ¿De qué manera? Mediante el uso de microscopios con rejillas planas como portamuestras, en otras palabras, los mismos portamuestras que se utilizan en la tomografía electrónica. Cuando estos portamuestras planos se inclinan, el grosor de las muestras cambia, lo que hace que algunas estructuras celulares aparezcan fuera de foco. Dado que la planicidad de los portamuestras dificulta el escaneo de las células en todos los ángulos, también genera puntos ciegos. Además, las células pueden adherirse a la cuadrícula o extenderse sobre ella, lo que requiere unir varios tomogramas para visualizar una célula completa. Como esto permite obtener imágenes de solo una pequeña muestra de una célula en lugar de todas las estructuras de la célula, dificulta el trabajo de los científicos de rastrear los cambios celulares relacionados con una infección vírica. «Para solucionar este problema, cambiamos a capilares cilíndricos de vidrio de pared delgada para contener las muestras. Durante la microscopía, las muestras se pueden girar 360 grados y escanear desde todos los ángulos», explica Weinhardt. Con estos portamuestras cilíndricos, el equipo de investigación pudo obtener imágenes de células de mamíferos completas en un tomograma. Además, realizaron una tomografía de rotación completa de células epiteliales de pulmón humano en menos de diez minutos, «lo que demuestra que la SXT permite visualizar grupos individuales de viriones de SARS-CoV-2 en la superficie celular y vesículas de doble membrana, que son los lugares de replicación del ARN vírico en el citoplasma de las células infectadas», según el estudio. El equipo del proyecto también comparó las estructuras celulares a las seis y veinticuatro horas después de la infección con células infectadas simuladas, lo que desveló cambios «profundos» en la estructura subcelular causados por el virus. Los resultados del estudio destacan la capacidad de la SXT para visualizar y cuantificar cambios en células completas. El proyecto IndiGene (Genetics of Individuality) está auspiciado por el Laboratorio Europeo de Biología Molecular en Alemania. El proyecto CoCID (Compact Cell-Imaging Device to provide insight into the cellular origins of diseases and to aid in the development of novel therapeutics) está coordinado por el University College de Dublín. Para más información, consulte: Proyecto IndiGene Sitio web del proyecto CoCID

Palabras clave

IndiGene, CoCID, SARS-CoV-2, virus, célula, tomografía de rayos X de baja intensidad, coronavirus, COVID-19

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