Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada

Por Carmen Báez

Ciudad de México. 24 de octubre de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- En el Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), se encuentra un laboratorio único en su tipo en México y América Latina, donde cualquier investigador del país puede utilizar sus equipos e instalaciones, se trata del Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada (LNMA).

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El LNMA forma parte de los más de 60 Laboratorios Nacionales del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) especializados en el desarrollo científico, tecnológico y de innovación, y cuya función es la investigación, formación de recursos humanos y la prestación de servicios.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, Adán Oswaldo Guerrero Cárdenas, doctor en ciencias bioquímicas e investigador asociado del LNMA detalla qué es la microscopía avanzada y la importancia de esta para la investigación. Además, comparte el quehacer científico y tecnológico del laboratorio.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Qué es la microscopía avanzada?

Adán Oswaldo Guerrero Cárdenas (AOGC): La microscopía es una serie de tecnologías que se desarrollaron hace más de 200 años, que permiten ver el mundo microscópico, es decir, lo que compone todos los organismos vivos y unicelulares. La microscopía permite ver todo lo que está en la escala micro.

Guerr Cardenas 1610 En microscopía avanzada las tecnologías no solo están compuestas por lentes, también utilizan computadoras que permiten hacer estudios más finos y más grandes como tamizajes, de ahí el término de avanzada. Tenemos microscopios que están automatizados, son robots que nos permiten tomar imágenes en distintos colores y planos focales. Son técnicas más desarrolladas.

Por ejemplo, hacemos microscopía de fluorescencia, donde las estructuras de interés se marcan con moléculas fluorescentes que visualizamos mediante el uso de espejos especializados. Por otra parte, la microscopía confocal nos permite obtener imágenes con mayor nitidez, esto gracias a unos dispositivos que discriminan la luz que no se desea observar. Podemos ver el tejido de un organismo vivo directamente de estos microscopios.

AIC: ¿Qué tipo de investigaciones se llevan a cabo en el LNMA?

AOGC: En general los usuarios se acercan para tomar fotografías y videos. Al contar con tecnología de punta, la idea es que se utilice también para otros fines. En el laboratorio desarrollamos una serie de tecnologías que nos permiten explotar nuevas capacidades en los telescopios, por ejemplo, contar moléculas con estos instrumentos para no solo acceder al mundo micro, sino también al mundo nano, que es la escala donde se encuentran las moléculas. Una de las técnicas que hemos desarrollado en los últimos tres años en el laboratorio es la microscopía de superresolución.

AIC: ¿Qué es la microscopía de superresolución?

AOGC: Supera el límite que existe en la microscopía óptica, no importa cuál sea la magnificación de la lente, siempre estará limitado por la difracción, esto debido a que la luz se comporta como una onda y hasta cierto punto llega a interferir con otras ondas viajeras. Todos los microscopios están limitados por la misma física.

Si queremos observar estructuras tan pequeñas como la longitud de onda de la luz, que en el aspecto visible es a escala de centenas de nanómetros que no podemos observar con los microscopios ópticos, ejemplo de esto son los virus, los organelos intracelulares. Pero con la microscopía de superresolución podemos acceder y estudiar este mundo y entender cómo funcionan los sistemas biológicos.

AIC: ¿Es por esto que la superresolución está transformando la microscopía óptica?

AOGC: Sí. En general está transformando la biología experimental. ¿Por qué? Bueno, imagina que todo el tiempo las personas tuvieran miopía, y de un día a otro les hacen una operación, pueden ver y explorar un mundo nuevo. Con la microscopía avanzada ahora pueden hacerse y observarse cómo distintas moléculas afectan el funcionamiento de una célula.

Captura de pantalla 2016 10 24 a las 11.01.01 Actualmente hay gente que estudia cómo funcionan las bacterias y cómo participan en la degradación de compuestos, cómo funcionan los embriones y cómo se desarrollan, cómo se unen las moléculas al ADN… Por primera vez tenemos acceso a esa información. El límite de la microscopía óptica se propuso hace más de 200 años, y en la última década se superó esto. En 2014, sus creadores —Eric Betzig, William Moerner y Stefan Hall— obtuvieron el Premio Nobel de Química.

En México comenzamos a hacer microscopía de superresolución desde el 2013. Es el único laboratorio en su tipo en donde no solo exploramos el mundo micro y nano. Tenemos una serie de tecnologías que nos permiten examinar diferentes escalas, un tejido completo, una biopsia… Con solo mover un par de perillas podemos acceder al mundo unicelular. Nos permite tener toda una perspectiva de lo que pasa del mundo macro al micro.

Tenemos equipos que nos permiten estudiar in vivo organismos completos, por ejemplo, estudiar cómo las bacterias afectan el torrente sanguíneo, con modelos de ratón que permiten observar cómo se desarrolla una infección bacteriana y cómo el sistema inmune del roedor responde a esa infección. Estos estudios de ciencia básica o traslacional repercuten en nuestra salud.

AIC: ¿Qué líneas de investigación trabaja usted en el Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada?

AOGC: Una parte medular de mis líneas de investigación está ligada al desarrollo e implementación de nuevas tecnologías.

La microscopía avanzada está muy unida a las computadoras, en donde se realiza la mayor parte del trabajo. Hemos desarrollado metodologías y algoritmos para poder tener imágenes de superresolución. Para esto utilizamos las supercomputadoras de la UNAM, tarjetas gráficas de videojuegos y cosas de programación. En este momento estamos arrancando una serie de tecnologías que nos permiten contar moléculas.

La espectroscopía de correlación de la fluorescencia permite ver cómo es que un conjunto de proteínas se mueve de un lugar a otro e interacciona con matrices. Esto no podía hacerse con la bioquímica tradicional.

Lo anterior nos permite hacer otro tipo de preguntas en la investigación. Por ejemplo, antes para poder entender cómo funcionaban las proteínas se tomaban, lisaban, mataban y extraían las proteína para estudiarlas en un tubo (de ensayo), ahora se hace dentro de la célula, en un contexto más natural y que cambia la manera de entender las cosas, porque te acerca más a un entendimiento completo sobre el funcionamiento.

AIC: ¿Cómo nace en usted el interés por esta área?

AOGC: Todo nace de la curiosidad, saber cómo funciona la naturaleza. Para mí fueron muy importantes los programas de divulgación, poco a poco me acercaron al mundo científico. Cuando estaba en la preparatoria participé en una olimpiada de ciencias y sentí el gusto por aprender cosas complejas. En ese entonces, hace 15 años, estábamos en la revolución de la biología molecular —esta capacidad para poder modificar los genes y los sistemas biológicos— y yo quería saber más de este nuevo conocimiento.

Ahora soy parte del instituto, pero recuerdo que cuando fui estudiante de preparatoria me di cuenta que este era el lugar adecuado: hice mi maestría y doctorado en bioquímica.

Me atrajo la investigación porque para mí es intoxicante ser la primera persona que sabe cómo funciona algo en el mundo, y esto es un placer que disfruto muchísimo. Disfruto compartir estos descubrimientos, así como apoyar a otras personas a hacer sus propios descubrimientos. Tengo tres años en este laboratorio y una de las razones por las que me integré fue para poder hacer microscopía de superresolución.

AIC: ¿Cómo acercarse a este laboratorio?

AOGC: En el Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada hacemos diferentes actividades, una de ellas es ofrecer servicios para que la gente pueda tomar imágenes de sus especímenes, ver el mundo micro y cómo se comportan las células ante un ambiente. Son 200 metros cuadrados aproximadamente que están llenos de equipos.

Si en algún momento el auditorio quiere explorar el mundo nano, son bienvenidos al LNMA. En nuestra página de Internet se encuentran nuestros teléfonos, pueden hacernos una llamada y programar visitas guiadas, podrán darse cuenta que tenemos tecnología de frontera y el estado del arte de la microscopía en el mundo.

La ciencia es uno de los motores que proporciona bienestar a la sociedad. Una labor de todo investigador es contar al público lo que hace, en el LNMA tenemos diferentes actividades de divulgación de la ciencia. Por ejemplo, recibimos visitas guiadas para que los niños pueden aprender e interaccionar con los investigadores que trabajan aquí.

Cada año ofrecemos el curso Introducción al análisis de imágenes en sistemas biológicos. Enseñamos a los estudiantes, sin importar la formación que tengan, a extraer información cuantitativa de las imágenes.

La microscopía de superresolución era algo que hace 10 años no existía y tenemos que enseñarla. Buscamos alternativas para que esto pueda permear, y es que en muchas áreas de aplicación se requiere de la microscopía.