Como indica el mexicano Fausto Felipe en su trabajo ‘Microscopía crio-electrónica’ comprender la posición atómica es vital para la caracterización de materiales. La microscopía criolectrónica permite interactuar precisamente en esos materiales a escalas subatómicas en un descubrimiento que duró 40 años y que se conmemoró en 2017 con un Premio Nobel de Química. Porque el valor de esta tecnología en la sociedad es indiscutible.
Las técnicas de imagen tienen múltiples aplicaciones, y cuando se habla de Medicina, también. Gracias ellas se pueden detectar, diagnosticar y hacer seguimiento de distintas patologías. También permiten calcular el pronóstico y conocer la evolución de las enfermedades. Donde es importante la crio-microspía electrónica no es en el estudio del propio paciente, sino de enfermedades y patógenos.
La microscopía tradicional no es capaz de revelar las dinámicas y la estructura atómica de las proteínas, y cómo estas se conectan entre ellos. Los haces de los electrones de esta técnica destruían los materiales biológicos. Lo que hace que la microscopía criolectrónica permita el visionado de este nanomaterial es la congelación rápida con un sistema que en los años 80 inventó Jacques Dubrochet y que se unió a la tecnología de procesamiento de imágenes en 2D y en 3D de Joachim Frank.
Esta tecnología facilita "desde imágenes 3D de la enzima que produce la placa amiloide responsable del Alzheimer hasta la superficie del virus del Zika”
En 1990, como recoge la Community Research & Development Information Service (Cordis) de la Comisión Europea, Richard Henderson revolucionó la técnica de la microscopía crioelectrónica al introducir mejores detectores y software para analizar las imágenes y obtener imágenes en 3D de una proteína con resolución atómica. Y desde entonces los científicos han podido estudiar a nivel atómico “incluso estructuras que antes el ojo humano ni siquiera podía captar, facilitando desde imágenes 3D de la enzima que produce la placa amiloide responsable del Alzheimer hasta la superficie del virus del Zika”.
USOS DE LA MICROSCOPÍA CRIOELECTRÓNICA
Como indica José R. Castón, del Centro Nacional de Biotecnología asociado al CSIC en un artículo compartido por la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM), la “crio-microscopía electrónica permite el análisis estructural de los virus a resolución cuasi-atómica, un paso necesario para desarrollar nuevas terapias y utilizarlos como plataformas en aplicaciones biotecnológicas”.
Desde hace años los nanocontenedores proteicos de los patógenos han sido analizadas para sus aplicaciones en nanotecnología y nanomedicina entre otras disciplinas. “La crio-microspía electrónica tridimensional permite la visualización directa de ensamblados macromoleculares en su conformación nativa y en su contexto celular”, indica el experto. Además, es capaz de posibilizar el análisis dinámico de los ensamblados virales, esta tecnología “se ha constituido en una herramienta óptima para el desarrollo de ensamblados virales más eficientes, y la virotecnología estructural es una realidad”.
“Permite caracterizar potenciales inhibidores de procesos cancerígenos o de las enfermedades neurodegenerativas teniendo un impacto significativo en la industria farmacéutica”
Esta técnica puntera en biología estructural también ha permitido visualizar las estructuras de proteínas implicadas en enfermedades como el alzhéimer, el párkinson o el cáncer. Como recoge el Plan Complementario Biotecnología Aplicada a la Salud este conocimiento “permite caracterizar potenciales inhibidores de procesos cancerígenos o de las enfermedades neurodegenerativas teniendo un impacto significativo en la industria farmacéutica”. Esto abre la puerta a “optimizar medicamentos y a diseñar fármacos más efectivos”.
Hasta la llegada de esta tecnología, el instrumental que existía no lograba generar imágenes de buena parte de la maquinaria molecular de los seres vivos. Como indicó la Asamblea Nobel al entregar el premio de Química en 2017 a los tres científico que hicieron posible esta tecnología “una imagen es clave para comprender”. “La microscopía crioelectrónica cambia todo este panorama. Ahora, los investigadores pueden congelar biomoléculas en mitad de su movimiento y visualizar procesos nunca antes vistos, y ello es decisivo para conseguir una comprensión básica de la química de los seres vivos y para la formulación de fármacos”.