Las células gritan bajo el microscopio

Con un gran bagaje científico a sus espaldas y muchas ganas de hacer cosas nuevas, James Gimzewski, prestigioso investigador en nanotecnología, se ha empeñado en analizar de otra manera la información que ahora se puede extraer de las células, a través de instrumentos como el microscopio de fuerzas atómicas. Gimzewski y su estudiante de doctorado Andrew Pelling, de 24 años, ponen células vivas de levadura bajo el microscopio para medir la levísima vibración de su membrana y esta vibración se amplifica y traduce a sonidos, como sucede en un altavoz. Entrar en el laboratorio de estos investigadores en la Universidad de California en Los Ángeles es una experiencia insólita, como se describe en el interesante reportaje dedicado recientemente a Gimzewski en la revista LA Weekly, en la que el químico e ingeniero escocés explica sus experimentos. El interés de esta línea de investigación no es tanto estudiar los sonidos de las células sino utilizar este lenguaje o firma citológico -sonocitología, lo llama Gimzewski- como medio de diagnóstico del estado de cada célula: para saber si está sana o enferma.

Para empezar, las células de levadura chillan más que gritan. Los sonidos son muy agudos, y todavía más cuando se meten las células en alcohol (en un caso el armónico principal es de alrededor de 1.000 hercios, un do agudo). Las células resultan ser sopranos en miniatura. El estudio de estas unidades de los seres vivos es por ahora muy laborioso, como lo es estudiar cualquier cosa con el microscopio de fuerzas atómicas, un instrumento tan complicado de utilizar como su padre, el de efecto túnel, principal impulsor de la nanotecnología.

Gimzewski estuvo 18 años (hasta el año 2001) en el prestigioso laboratorio de IBM en Zúrich, donde nació el microscopio de efecto túnel, cuyos inventores obtuvieron el premio Nobel de Física de 1986, y es uno de los mayores especialistas en esta técnica. Allí, entre otras cosas, fabricó el ábaco más pequeño del mundo (con fulerenos) y el primer rotor molecular, así como diminutas palancas basadas en el mecanismo de reconocimiento del ADN. Por eso no es de extrañar que su trabajo con las células haya suscitado interés, aunque todavía no haya publicado resultados.

En sus charlas, este investigador explica que las posibilidades del microscopio de fuerzas atómicas se han ampliado recientemente a la exploración de las propiedades mecánicas de moléculas y células individuales en un amplio rango de ambientes, desde el ultravacío hasta in vivo. La posibilidad de medir pequeñas fuerzas y amplitudes, recuerda, permite explorar como nunca se ha hecho antes los procesos nanomecánicos, como los de las células, que vibran en el rango de los nanómetros (milmillonésimas de metro).

El investigador quiere pasar a trabajar con células de mamífero, las que resultarían más útiles en medicina, y todavía no sabe si le darán tan buen resultado como las de levadura. La membrana celular es más fina en los mamíferos que en las levaduras y es de esperar que las células emitan también sonidos. Sin embargo, también es posible que la punta del microscopio, la que sirve de sensor, destruya las células sin permitir su estudio. El único experimento conocido de este tipo, aunque sin traducir la vibración a sonidos, la realizaron investigadores de la Universidad de Chicago en 1995 con células cardiacas de rata y se publicó en el American Journal of Physiology

Gimzewski cuenta que empezó con levadura por una casualidad. Había entrado en contacto con el italiano Carlo Ventura, que trabaja precisamente con células madre cardiacas, que laten espectacularmente como el corazón en un platillo de laboratorio, y éste le remitió uno de sus cultivos para que intentara escucharlo. El atentado del 11 de septiembre retrasó la llegada del envío, las células murieron y Gimzewski, a la desesperada, pidió a un laboratorio próximo cualquier cultivo con tal de aprovechar el complicado montaje que tenía preparado.