Los jugadores más pequeños de tu cuerpo se han estado escondiendo en la oscuridad. Hasta ahora.
Un nuevo truco que utiliza láseres podría finalmente sacarlos a la luz. Durante años, ni siquiera nuestros microscopios más potentes pudieron resolver claramente la mayoría de las proteínas humanas. Son simplemente demasiado pequeños. Demasiado silencioso.
Los físicos de UC Berkeley acaban de cambiar el juego. Adaptaron un truco de imágenes de casi 100 años de antigüedad (el contraste de fases) para una bestia moderna conocida como microscopía crioelectrónica o crio-EM. Utilizando una placa de fase láser, cambian la fase de un haz de electrones. No lo debilitan. Lo afilan.
Por qué es importante
“Se espera que la crio-ET muestre cómo las moléculas trabajan juntas en su contexto celular natural… Se espera que el aumento de la relación señal-ruido… supere estas importantes limitaciones”, dice Holger Müller.
Holger Müller no se limita a adivinar. Él dirigió la construcción. El equipo mejoró el contraste sin matar la intensidad del haz. Esto significa que ahora se destacan moléculas pequeñas como la hemoglobina. ¿En el caos abarrotado de una célula viva? Eso solía ser imposible.
Bridget Carragher lo expresa sin rodeos. Mirar dentro de una célula es como buscar una hoja específica en un denso bosque. Cryo-ET necesitaba un gran salto en claridad. Esta placa láser proporciona exactamente eso.
“Es como un bosque… tratando de encontrar una hoja… Theia promete darnos eso”, dice Carragher.
Edificio “Theia”
No se limitaron a modificar una máquina. Construyeron uno. Llamada Theia, en honor a la Titaness de la luz.
Financiado por Biohub, Theia es un microscopio Thermo Fisher personalizado. Es esencialmente un coche de Fórmula 1 para la ciencia. Müller bromea diciendo que ya es la mejor unidad crio-EM estándar del mundo, incluso sin la magia del láser. ¿Con eso? Aún mejor.
Ya están trabajando en la Versión 2. Dos láseres perpendiculares. Menor potencia. Menos distorsión. Menos daño por calor. El objetivo es firme. Confiable. Brillante.
Vieja tecnología, nuevo giro
Aquí está la ironía. La idea central no es nada nueva.
Comienza en 1930 con Frits Zernike, un físico holandés. Se dio cuenta de que la luz cambia de fase al pasar a través de cosas, no solo de brillo. Desvió la luz no dispersa. Claridad repentina. No se requiere tinción. Ganó un Nobel por ello.
Los científicos intentaron copiar esto para los electrones hace décadas. Fallido. Los primeros intentos debilitaron los haces, desdibujaron la resolución o simplemente se rompieron.
En 2010, Müller y Robert Glaeser propusieron la solución láser. Estaban por delante de la curva. Muy por delante.
Un cuarto de siglo de espera
Fueron necesarios quince años. Quince años moliendo, atrapando y concentrando.
El equipo confinó un láser en una cavidad esférica. Espejos por todas partes. La luz se refleja diez mil veces. Se comprime.
Setenta y cinco kilovatios. Enfocado en un punto de unas pocas micras de ancho.
Eso es más poder que un soplete de soldadura. Más que láseres de grado militar. Crea el enfoque láser continuo más brillante que jamás se haya construido.
Las pruebas fueron prometedoras. Usaron aldolasa, bastante fácil para la tecnología antigua, y hemoglobina, superando los límites. La imagen de hemoglobina mejoró dramáticamente.
¿Pequeñas partículas? ¿Malos ejemplares? El láser ofrece aquí una ventaja considerable.
Rompiendo el límite
En este momento, la crio-EM lucha por debajo de los 70 kilodaltons. Sin embargo, casi el 90 por ciento de las proteínas humanas entran en esa pequeña categoría. Invisibles para la ciencia.
¿Con la placa de fase láser de Theia? Ahora podemos alcanzar los 50 kilodaltons. Es un trabajo duro. Pero visible.
Müller quiere bajar más. Su objetivo es alcanzar 17 kilodaltons, el tamaño de la mioglobina. Otros ajustes en el enfoque de los electrones podrían duplicar nuevamente la ganancia de contraste.
“Lo que antes era invisible se hará visible”, señala Stephani Otte.
Piensa en eso.
Por primera vez podemos ver máquinas moleculares funcionando realmente. En contexto. En la vida real. Los mecanismos de las enfermedades que antes eran fantasmas ahora tienen rostros.
¿Reescribirá esto la biología? Probablemente. Simplemente no hemos terminado de buscar.
