Hay una paradoja bastante incómoda en biología celular: para descubrir con detalle qué está haciendo una célula, normalmente hay que matarla.
La secuenciación de ARN permite conocer su transcriptoma, es decir, el conjunto de moléculas de ARN que está produciendo en un momento determinado. Es una fotografía extraordinariamente detallada de los genes activos, pero tradicionalmente exige romper la célula para recuperar ese material. Una vez tomada la foto, el protagonista desaparece.
Investigadores del Broad Institute de MIT y Harvard han encontrado una salida radicalmente distinta. En lugar de entrar en la célula para buscar el ARN, han conseguido que sea ella misma la que lo saque fuera.
La técnica, publicada en Cell, utiliza partículas similares a virus para empaquetar ARN celular y expulsarlo al líquido de cultivo. Los científicos solo tienen que recoger una muestra de ese líquido y secuenciarla. Después pueden repetir el proceso horas o días más tarde sobre la misma población celular.
En lugar de abrir la célula, consiguieron que enviara pequeños “paquetes”
La inspiración vino de los retrovirus. Estos virus son extraordinariamente buenos empaquetando ARN dentro de cubiertas proteicas antes de abandonar una célula infectada. El equipo aprovechó esa maquinaria, pero eliminó la necesidad de utilizar un virus infeccioso.
Los investigadores modificaron células de mamífero para producir Gag, una proteína estructural derivada del virus de la leucemia murina. Gag puede capturar ARN celular, rodearlo formando una partícula similar a un virus (VLP) y hacer que ese diminuto paquete brote de la membrana hacia el exterior.
Una vez allí, los investigadores recuperan las partículas, extraen su ARN y lo secuencian. El resultado cambia la lógica del experimento. Una secuenciación convencional puede decir: “esto estaba haciendo esta muestra cuando la destruimos”. El nuevo sistema permite preguntar algo parecido a: “¿qué estaba haciendo ayer, qué está haciendo hoy y qué hará después de recibir un tratamiento?”. Los autores lo llaman cellular self-reporting: autorreporte celular.
Pasamos de una fotografía a poder seguir una pequeña película
El equipo demostró que el sistema funciona en varios contextos: células humanas inmortalizadas, líneas de cáncer, células madre, neuronas derivadas de ellas y células primarias procedentes de donantes humanos. También etiquetaron las partículas para distinguir el ARN liberado por dos tipos celulares que crecían juntos.
Una de las demostraciones más interesantes llegó con estructuras tridimensionales. Los científicos analizaron esferoides de células endoteliales y pudieron seguir cambios rápidos en su expresión genética después de aplicar estímulos bioquímicos sin tener que desmontarlos para obtener una muestra.
Después llevaron la técnica a órganos en chip, pequeños dispositivos que reproducen aspectos del funcionamiento de tejidos humanos y cuya arquitectura puede quedar arruinada si hay que extraer constantemente células para analizarlas.
En estos sistemas pudieron observar durante varios momentos cómo cambiaban genes vinculados con la formación de vasos sanguíneos, e incluso comprobar que la respuesta dependía de si los fibroblastos que acompañaban a las células procedían del útero o del pulmón.
Todavía hay una limitación importante: no sigue una célula individual
Hay un matiz fundamental. La técnica actual permite volver a medir la misma población de células, pero no seguir exhaustivamente una célula concreta durante días y saber exactamente cómo cambia su transcriptoma individual. Ese es precisamente uno de los siguientes objetivos del equipo: adaptar el sistema al análisis de célula única.
Tampoco estamos ante una herramienta clínica lista para observar células dentro de una persona. Por ahora se trata de una tecnología de laboratorio probada en cultivos, esferoides y sistemas microfisiológicos.
Aun así, resuelve un problema conceptual enorme. Hasta ahora, estudiar la evolución genética de una muestra podía parecerse a entender el crecimiento de una persona teniendo únicamente fotografías de individuos diferentes tomadas en distintas edades. Con este sistema, por primera vez empieza a ser posible mantener viva la misma muestra y pedirle que vaya contando su historia mientras cambia.
