El investigador del CNB José L. Carrascosa ha sido uno de los editores del número especial de la revista Journal of Structural Biology en el que se recogen las investigaciones más recientes sobre el uso en biología de la microscopía de rayos X. En este mismo número además, su grupo presenta sus últimos resultados aplicando esta técnica de microscopía al estudio de células infectadas por virus.
Hoy en día, los investigadores se enfrentan al reto de resolver la estructura de las células y sus componentes celulares en un estado lo más cercano posible al nativo. Aunque la utilidad de los rayos X para los biólogos se conoce desde hace ya bastante tiempo (miles de estructuras de proteínas y macromoléculas, incluida la del ADN, se han resuelto gracias a la cristalografía de rayos X), su uso para hacer microscopía no ha podido madurar hasta fechas muy recientes. Una serie de avances en óptica de rayos X, junto con la mejora de los métodos de preparación de células, han hecho posible construir microscopios de rayos X capaces de obtener imágenes de células completas a una resolución intermedia entre la microscopía electrónica y la microscopía óptica.
Junto con Robert M. Glaeser de la University of California, Carrascosa ha seleccionado una serie de trabajos de grupos muy importantes a nivel internacional en el panorama de la biología estructural a nivel celular, en los que se desarrollan y aplican los avances más recientes en el campo de la microscopía de rayos X. Todos ellos tienen en común la combinación de esta técnica con otras que ayudan enormemente a mejorar los resultados obtenidos.
Por ejemplo, la combinación con los microscopios ópticos permite seleccionar las células más adecuadas para su estudio en profundidad con la microscopía de rayos X. Una selección previa que, a parte de suponer un ahorro de tiempo y esfuerzo, asegura al investigador que los resultados que obtiene son los correctos.
También se puede aprovechar la gran sensibilidad que ofrece la fluorescencia de rayos X para detectar y localizar cantidades realmente pequeñas de iones metálicos en el interior de las células. Algo que en el campo de la medicina es de enorme ayuda para poder estudiar las causas de diversas enfermedades metabólicas.
Gracias a la mejora de las ópticas de rayos X y al uso de métodos tomográficos de reconstrucción tridimensional, se ha podido desarrollar la tomografía de rayos X de células congeladas. Esta técnica permite obtener imágenes de células en su estado natural con una resolución de hasta 30 nm. Esto se traduce en imágenes en las que dentro de las células se pueden observar los virus que las infectan.
El grupo dirigido por Carrascosa (en el que han jugado un papel clave Javier Chichón y María José Rodríguez), utilizó unos virus especiales creados en colaboración con el grupo de Mariano Esteban, también del CNB, que permitía su detección por fluorescencia. Usando esta aproximación experimental, han sido capaces de detectar las zonas donde se ensamblan los virus, así como su ruta de maduración dentro de las células completas.
Con las células congeladas, utilizaron la microscopía de rayos X para ir obteniendo imágenes de ellas a distintos ángulos. Una vez procesada mediante métodos de reconstrucción tomográfica tridimensional toda la información obtenida, se han podido generar volúmenes tridimensionales de los virus que se encontraban dentro de las células. Unas imágenes de tal calidad y resolución que les ha permitido diferenciar dentro de la propia célula las distintas fases del proceso de maduración del virus.
Alfonso Mora / CNB
