Comunicado de prensa
Ver para creer: Nuevas sondas revelan proteínas dentro de células vivas con una claridad sin precedentes.
La tecnología de imágenes multicolor permite a los investigadores rastrear proteínas y actividad celular con una precisión excepcional y un fondo mínimo.
22 de abril de 2026 (BRONX, NY)
Crédito: Barykina et al., Nature Methods
Imagen multicolor de tejido cerebral de ratón que muestra neuronas marcadas con un fluoróforo VIS-Fb rojo que se une al biosensor de calcio verde y se localiza en los cuerpos celulares. Las neuronas se resaltan aún más en azul.
Las sondas fluorescentes han transformado la biología moderna al permitir a los investigadores marcar y visualizar moléculas individuales en células, tejidos y animales vivos. Mediante estas herramientas, los investigadores pueden observar la infección celular por virus en tiempo real, analizar la eliminación de desechos celulares y rastrear las vías de señalización que impulsan el crecimiento tumoral.
Ahora, científicos del Albert Einstein College of Medicine y del Salk Institute for Biological Studies han desarrollado una nueva tecnología de imagen molecular que permite visualizar las proteínas dentro de células y animales vivos con mucha más claridad que antes. Descrito en la edición de hoy de Métodos de la naturaleza, el sistema utiliza nanocuerpos fluorescentes diseñados —pequeños fragmentos de proteínas similares a anticuerpos— que se iluminan solo cuando se unen a sus objetivos específicos.
Crédito: Barykina et al., Nature Methods
Imagen multicolor de tejido cerebral de ratón que muestra astrocitos marcados con un fluoróforo VIS-Fb rojo que se une al biosensor de calcio verde. Los astrocitos están resaltados en púrpura, mientras que las neuronas se muestran en azul, lo que ilustra el marcaje específico de cada tipo celular.
«La principal ventaja de nuestro método es que la señal aparece solo donde está presente la proteína objetivo», afirmó Vladislav Verkhusha, doctor en filosofía, coautor del estudio, profesor de genética y codirector del Centro de Biofotónica Gruss-Lipper de Einstein. «Esto elimina el brillo de fondo que durante mucho tiempo ha limitado la precisión de las imágenes intracelulares». El otro coautor del estudio es Axel Nimmerjahn, doctor en filosofía y profesor del Instituto Salk.
Resolver un problema clave de imagen
En la última década, los nanocuerpos fluorescentes se han consolidado como herramientas poderosas gracias a su capacidad para unirse a proteínas específicas en células vivas. Sin embargo, las versiones convencionales emiten fluorescencia tanto si están unidas a sus dianas como si no, lo que produce señales de fondo difusas que dificultan la visualización de los detalles.
Crédito: Barykina et al., Nature Methods
Imágenes multicolores de tejido cerebral de ratón que muestran neuronas inhibitorias marcadas con un fluoróforo VIS-Fb rojo que se une al biosensor de calcio verde. Las neuronas están resaltadas en azul.
Para superar esta limitación, los investigadores diseñaron una nueva clase de sondas llamadas VIS-Fbs (nanocuerpos fluorescentes estabilizables en el espectro visible). Estas sondas se degradan rápidamente si no se unen a su objetivo; solo al unirse se vuelven estables y emiten una intensa fluorescencia. Esta fluorescencia "a demanda" reduce el ruido de fondo hasta cien veces, lo que permite una visualización mucho más nítida de la ubicación y la dinámica de las proteínas.
Los investigadores crearon versiones de sus sondas VIS-Fb que emiten fluorescencia en casi todo el espectro visible, desde el azul hasta el rojo lejano, lo que permite rastrear múltiples proteínas o procesos celulares dentro de la misma célula viva a la vez.
Una plataforma versátil
En lugar de crear una única sonda, el Dr. Verkhusha y sus colegas desarrollaron una plataforma de ingeniería modular para la creación de sondas VIS-Fb que pueden adaptarse a diversos objetivos y necesidades experimentales. Al integrar más de 20 proteínas fluorescentes y biosensores diferentes en múltiples estructuras de nanocuerpos, crearon un conjunto de herramientas flexible con múltiples capacidades.
Con este método, se pueden rastrear simultáneamente múltiples proteínas en diferentes compartimentos celulares mediante sondas VIS-Fb que emiten colores distintos, lo que permite obtener imágenes multicolor dentro de la misma célula. Ciertas variantes de VIS-Fb también se pueden activar con luz, lo que posibilita el seguimiento del comportamiento de las proteínas a lo largo del tiempo con alta precisión espacial y temporal. La incorporación de biosensores para iones y metabolitos permite además que las sondas informen no solo sobre la ubicación de las proteínas, sino también sobre su actividad en tiempo real, proporcionando información directa sobre la actividad celular. Asimismo, la combinación de señales de referencia estables con fluorescencia sensible a la actividad permite realizar mediciones ratiométricas que mejoran la precisión en la cuantificación de los procesos celulares, incluso en entornos complejos como el tejido cerebral vivo.
“El método VIS-Fb nos permite identificar y rastrear poblaciones celulares específicas en organismos vivos basándonos en las proteínas que expresan, en lugar de solo en su ubicación”, dijo Natalia Barykina, Ph.D., primera autora del estudio e investigadora postdoctoral en el laboratorio del Dr. Verkhusha.
Los investigadores demostraron la eficacia del sistema en diversos modelos biológicos. En ratones, las sondas VIS-Fb permitieron obtener imágenes precisas de la actividad del sistema nervioso central en neuronas y astrocitos, con una señal de alta calidad durante el comportamiento. En embriones de pez cebra, la tecnología permitió el seguimiento en tiempo real de los cambios dinámicos durante el desarrollo temprano y en respuesta a fármacos que alteran las vías de señalización.
“Nuestros resultados demuestran que esta plataforma de imágenes ofrece una visión mucho más clara y precisa del comportamiento de las proteínas dentro de los sistemas vivos”, afirmó el Dr. Verkhusha. “Esto abre la puerta al estudio de procesos biológicos complejos, como la señalización celular, el desarrollo y la progresión de enfermedades, de maneras novedosas”.
Entre los autores adicionales del proyecto Einstein se encuentran Juliana Mendoça-Gomes, Ph.D., y Sofia de Oliveira, Ph.D. También figuran como autores Erin Carey, del Instituto Salk de Estudios Biológicos, y Olena Oliinyk, Ph.D., de la Universidad de Helsinki, Finlandia.
El título del artículo es "Plataforma de nanocuerpos sintéticos multicolor estabilizables por antígenos para el marcaje interseccional y la obtención de imágenes funcionales". Las fuentes de financiación incluyen los Institutos Nacionales de Salud: GM122567 (VV), NS123719 (AN) y GM147416 (S.dO); la Fundación Jane y Aatos Erkko (220011); el Consejo de Investigación de Finlandia (360277); la Fundación Iniciativa Chan Zuckerberg (MET-000000045); la Iniciativa de Neuroinmunología de la Fundación NOMIS; y la Fundación de Investigación Edwards-Yeckel.
