Capturan la primera película en 3D y en tiempo real de un virus en busca de una célula hospedante

Investigadores de la Universidad de Duke, EE.UU., han podido realizar la primera grabación tridimensional en tiempo real del momento en que un virus intenta entrar en una célula. El metraje, de dos minutos y medio, muestra una partícula viral, teñida de violeta, que realiza un enmarañado viaje a lo largo de una pared apretada de células intestinales humanas, marcadas en verde, en busca de un punto de entrada. El filme brinda un nivel más profundo de comprensión de cómo las infecciones virales progresan y cómo la célula se puede defender de ellas, comunicaron el pasado jueves.

Courtney Johnson describió la filmación como si estuviera viendo un intento de allanamiento en una cámara de seguridad doméstica. El intruso busca su objetivo sin poner un pie en el interior, buscando un punto de entrada. Pero este intruso no es el típico ladrón, sino un virus. La científica relata que, por un momento fugaz, el virus hace contacto con una célula y se desliza a lo largo de su superficie, pero no se pega antes de volver a saltar. Si se tratara de un allanamiento de morada real, dice, “esta sería la parte en la que el ladrón aún no ha roto la ventana”.

Los investigadores querían entender cómo los virus atraviesan la capa protectora de células y moco que recubre las vías respiratorias y el intestino violando estas defensas de primera línea. “¿Cómo navegan los virus por estas complejas barreras?”, preguntó el profesor Kevin Welsher. Los científicos señalan que es increíblemente difícil rastrear bajo el microscopio estas partículas virales, miles de veces más pequeñas que un grano de arena, en estos primeros momentos críticos antes de que comience la infección.

Dos razones fundamentales han hecho casi imposible lograr este objetivo con los procedimientos de microscopía actuales. La primera es que son cientos de veces más chicos que las células. “Es como si estuvieras tratando de tomar una foto de una persona parada frente a un rascacielos. No puedes sacar todo el rascacielos y ver los detalles de la persona que está frente a él con una imagen”, explicó Johnson. La segunda es que los virus se mueven de dos a tres órdenes de magnitud más rápido fuera de la célula que en su interior.

Entonces, ¿cómo lo hicieron?

El equipo desarrolló un nuevo método llamado ‘microscopía de imágenes y seguimiento 3D’ (3D-TrIm, por sus siglas en inglés), que combina dos microscopios en uno. El primer microscopio se concentra en el virus para calcular y actualizar su posición, escaneándolo con un láser 1.000 veces por segundo. A medida que el virus se mueve en el exterior de la célula, la platina del microscopio se ajusta continuamente para mantenerlo enfocado. El segundo microscopio toma imágenes en 3D de las células circundantes.

El efecto combinado es similar a navegar con Google Maps: no solo muestra su ubicación actual mientras conduce, sino que también muestra el terreno, los puntos de referencia y la disposición general del terreno, pero en 3D, explicó Welsher. “A veces, cuando presento este trabajo, la gente pregunta: ‘¿Esto es un videojuego o una simulación?’ No, esto es algo hecho con un microscopio real”, comenta por su parte Johnson.

Limitaciones

Los investigadores tienen que etiquetar las partículas del virus para que puedan verse, y el tinte fluorescente en ellas debe diseñarse para que dure lo suficiente como para permitir a los científicos rastrear todo el proceso de infección. Lo que sigue el microscopio es el movimiento del punto brillante. En la película, el camino serpenteante del virus se puede ver como una línea púrpura ondulada. Debido a esto, actualmente solo pueden rastrear un virus durante unos minutos antes de que se atenúe el tinte. “El mayor desafío para nosotros ahora es producir virus más brillantes”, dijo Jack Exell.

Las expectativas

Pero Welsher señala que espera que la técnica permita seguir la acción de los virus más allá del cubreobjetos, y en entornos más realistas similares a los tejidos donde las infecciones se arraigan por primera vez. “Esta es la verdadera promesa de este método”, afirma Welsher. “Creemos que eso es algo que tenemos la posibilidad de hacer ahora”.

“Lo más importante es que la aplicación de esta técnica puede extenderse a cualquier sistema donde se produzca una dinámica rápida de objetos a nanoescala en grandes escalas volumétricas, incluida la entrega de candidatos a fármacos a nanoescala a los pulmones y a través de la vascularización tumoral”, escriben los investigadores en su artículo, publicado el jueves pasado en Nature Methods.

rt