Una nueva estrategia permite identificar proteínas mal localizadas en células de pacientes de esclerosis lateral amiotrófica (ELA).
La técnica combina nanotecnología y citometría de flujo para detectar biomarcadores con rapidez, algo fundamental en la práctica clínica.
El cambio de localización de algunas proteínas dentro de las células es una señal característica de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). En condiciones normales, ciertas proteínas cumplen su función dentro del núcleo celular; sin embargo, en pacientes con ELA algunas de ellas se acumulan en el citoplasma, reduciéndose su número en el núcleo celular. Para cuantificar estas proteínas se pueden utilizar marcadores fluorescentes, que iluminan las proteínas independientemente de dónde se encuentren dentro de la célula. Para poder detectar la deslocalización, es necesario utilizar la microscopía de fluorescencia, que permite ver la ubicación exacta de dichas proteínas en células individuales. Mientras que esta técnica es fiable para analizar células individuales, no es la más adecuada para analizar muchas células de distintos pacientes, algo fundamental la práctica clínica.
Un equipo de investigadoras de IMDEA Nanociencia, liderado por Valle Palomo, ha desarrollado una estrategia que permite detectar rápidamente esta deslocalización de proteínas utilizando equipamiento habitual en la clínica, como posible biomarcador de Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA). La estrategia está basada en puntos cuánticos, nanopartículas que pueden emitir en distintos colores y cuya señal es muy estable. Al utilizar puntos cuánticos unidos a anticuerpos o biomoléculas que reconocen proteínas específicas, el equipo consiguió detectar y cuantificar varias proteínas en las células investigadas —linfocitos preservados, derivados de pacientes con ELA. La gran diferencia de este método frente al uso de marcadores fluorescentes tradicionales consiste en que los puntos cuánticos no penetran en el núcleo celular de los linfocitos, marcándose sólo las proteínas presentes en el citoplasma. Aprovechando este fenómeno, las investigadoras pudieron medir de una manera rápida y eficiente la deslocalización de la proteína TDP-43 fuera del núcleo celular. La deslocalización de esta proteína es uno de los marcadores más relevantes de la ELA, y además pudieron analizar simultáneamente otras tres proteínas con cuatro colores distintos de puntos cuánticos. Los resultados muestran que las células de pacientes presentan niveles significativamente mayores de TDP-43 fuera del núcleo que las de individuos sanos.
Además de analizar células en cultivo, el equipo comprobó la técnica en tejido cerebral de ratón en colaboración con el Centro de Neurociencias Cajal (CSIC). Los experimentos confirmaron que los puntos cuánticos se mantienen fuera del núcleo celular, y sugieren que la estrategia podría utilizarse para identificar de forma rápida agregados patológicos de proteínas relevantes en el estudio de enfermedades neurodegenerativas.
La posibilidad de medir proteínas solo en una parte concreta de la célula representa un avance clave, y tiene aplicación directa en la técnica más utilizada en hospitales para analizar las células de la sangre: la citometría de flujo. A diferencia de la microscopía, con la citometría no se visualiza la célula, sino únicamente la intensidad de fluorescencia que emite, y por ello no es posible saber si la señal proviene del núcleo o del citoplasma. La estrategia basada en puntos cuánticos de la investigadora Valle Palomo es clave en este sentido. Como estas nanopartículas no penetran en el núcleo en los linfocitos, la fluorescencia detectada por citometría refleja únicamente la cantidad de proteína presente en el citoplasma. Gracias al proyecto CaixaImpulse, financiado por la Fundación ‘La Caixa’, y en colaboración con el Instituto de Investigación del Hospital Clínico San Carlos, las investigadoras han analizado las células de pacientes de ELA, obtenidas a través de un análisis de sangre convencional.
Puedes leer más detalles en el artículo completo.