Visualizan la actividad de los genes en 10.000 células a la vez

Biólogos de la Universidad de Zúrich (Suiza) han desarrollado un método para visualizar la actividad de los genes en las células individuales. El método es tan eficiente que, por primera vez, un millar de genes pueden ser estudiados en paralelo en diez mil células humanas individuales.

Además, tendrá aplicaciones en los campos de la investigación básica y el diagnóstico médico. El nuevo método muestra que la actividad de los genes, y la organización espacial de las moléculas de transcripción resultantes, varían fuertemente entre las células individuales .

Siempre que las células activan un gen, producen moléculas de transcripción específicas de cada gen, que hacen que la función del gen esté disponible para la célula. La medición de la actividad de los genes es una actividad rutinaria en el diagnóstico médico, especialmente en la medicina del cáncer.

Las tecnologías de hoy determinan la actividad de los genes mediante la medición de la cantidad de moléculas de transcripción. Sin embargo, estas tecnologías no pueden medir la cantidad de moléculas de transcripción de un millar de genes en diez mil células individuales, ni la organización espacial de las moléculas de transcripción dentro de una sola célula.

El nuevo procedimiento totalmente automatizado desarrollado por biólogos de la Universidad de Zúrich, bajo la supervisión del profesor Lucas Pelkmans, permite, por primera vez, una medición paralela de la cantidad y la organización espacial de las moléculas individuales de transcripción en diez mil células individuales. Los resultados, que fueron publicados recientemente en la revista científica Nature Methods, proporcionan conocimientos completamente nuevos sobre la variabilidad de la actividad de los genes de las células individuales.

El método desarrollado por los estudiantes de doctorado -tutorizados por Pelkmans- Nico Battich y Thomas Stoeger se basa en la combinación de robots, un microscopio de fluorescencia automatizado y un superordenador. "Cuando los genes se activan, se producen moléculas de transcripción específicas. Podemos teñirlas con la ayuda de un robot", explica Stoeger en la nota de prensa de la Universidad.

Posteriormente, se generan imágenes de brillantes moléculas de transcripción mediante el microscopio de fluorescencia. Esas imágenes se analizaron con el superordenador Brutus, de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zurich). Con este método, un millar de genes humanos pueden ser estudiados en diez mil células individuales a la vez.

Nuevos datos

El análisis de los nuevos datos muestra que las células individuales se distinguen por la actividad de sus genes. Los científicos sospechaban una alta variabilidad en la cantidad de moléculas de transcripción, pero se sorprendieron al descubrir una gran variabilidad en la organización espacial de estas moléculas dentro de cada célula individual y de una célula a otra. Las moléculas de transcripción adoptaron patrones distintivos.

"Nos dimos cuenta de que los genes con funciones similares también tienen una variabilidad similar en los patrones adoptados por las moléculas de transcripción", explica Battich. "Esta similitud es superior a la variabilidad en la cantidad de moléculas de transcripción, y por tanto nos permite predecir la función de los genes individuales". Los científicos sospechan que los patrones de transcripción son una medida preventiva contra la variabilidad en la cantidad de moléculas de transcripción. Por lo tanto, tales patrones serían responsables de la robustez de los procesos dentro de una célula.

La importancia de estos nuevos puntos de vista la resume Pelkmans: "Nuestro método será de importancia para la investigación básica y la comprensión de los tumores cancerígenos, ya que nos permite mapear la actividad de los genes dentro de las células tumorales individuales."

Referencia bibliográfica:

Nico Battich, Thomas Stoeger, Lucas Pelkmans. Image-based transcriptomics in thousands of single human cells at single-molecule resolution. Nature Methods. DOI: 10.1038/nmeth.2657