Por Teresa Suárez y Enrique J. de la Rosa (CSIC)*
El empeño de entender cómo funciona el mundo que nos rodea ha acompañado a la humanidad desde su origen. Tanto al destripar un juguete como al diseñar y construir el equipo científico más sofisticado, los seres humanos buscamos comprender algo que nos intriga. El desarrollo de las técnicas e instrumentos de laboratorio para analizar el funcionamiento de las células y los tejidos ha evolucionado con una rapidez vertiginosa en los últimos 50 años. Así hemos aprendido cómo funcionan las células, y también cómo se deterioran con la enfermedad o con la edad. Ahora bien, en muchos casos, para conocer su actividad, tenemos que romper las células y examinar su contenido, por lo que solo obtenemos una ‘foto fija’. Y, como muy bien comprenderás, una película sería mucho más informativa, ¿no?
En estos últimos años, científicos y tecnólogos de diversos campos (físicos, químicos, biólogos, médicos, ingenieros…) se han unido para alcanzar una meta común: llevar los equipos de laboratorio al interior de la célula viva y, así, realizar el análisis de los procesos que tienen lugar a lo largo del tiempo en una misma célula. Evidentemente, los equipos se tienen que adaptar al tamaño de la célula, que se mide en micrómetros (µm), la millonésima parte de un metro. Una célula común tiene entre 10 y 20 µm de diámetro; la pantalla de tu smartphone, si es de los pequeños, 60.000 µm de ancho. También deber ser biocompatibles y no interferir con su funcionamiento, ni dañarla. Esta miniaturización ha sido posible gracias a las nuevas tecnologías (concretamente, a la nanotecnología).
Microchips en el interior de células humanas/ Gómez-Martínez et al. Nature Nanotechnology
El grupo de José A. Plaza, del Centro Nacional de Microelectrónica, en Barcelona, ha desarrollado microchips de silicio, como los de los ordenadores, diseñados y estructurados de forma precisa para incluir, por ejemplo, dispositivos mecánicos que responden a fuerzas o estímulos diversos. O para depositar sobre ellos, de manera ordenada, diferentes moléculas químicas que actúen como sensores, siendo capaces de reaccionar con otras moléculas presentes dentro de la célula y proporcionar información, como han hecho nuestros colaboradores de la Universidad de Barcelona bajo la dirección de Lluisa Pérez.
El siguiente reto ha sido llevar estos microequipos, de 20 a 50 veces más pequeños que el grosor de tu cabello, al interior de células vivas, sin que ello suponga la muerte de la célula o que se altere su normal funcionamiento. Esta ha sido la labor de nuestro grupo en el Centro de Investigaciones Biológicas. Todo esto, de momento, solo se ha logrado en experimentos con células en placa de cultivo y bajo un microscopio. Sin embargo, su aplicación en medicina podría ser posible en los próximos años, a medida que evolucionen los aparatos capaces de leer la información que proporcionen cuando estén introducidos en el cuerpo humano.
La ecografía en 3D o la técnica de resonancia magnética nuclear para ver en el interior de nuestros cuerpos eran ciencia ficción no hace tanto tiempo. Los próximos años verán el desarrollo de estos microchips nanoestructurados en paralelo a los instrumentos de detección, de modo que será posible insertar una red de chips que puedan detectar, por ejemplo, el inicio del glaucoma en el ojo mucho antes de que haya pérdida de células de la retina; o introducir, en un tumor inoperable, chips que nos informen en tiempo real de la efectividad del tratamiento aplicado.
* Teresa Suárez y Enrique J. de la Rosa son investigadores en el Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC), en Madrid. Este trabajo es fruto de la colaboración de investigadores del Centro Nacional de Microelectrónica de Barcelona (CNM-CSIC), el Centro de Investigaciones Biológicas de Madrid (CSIC) y la Universidad de Barcelona.