Seleccionar página

Cada hueso de tu cuerpo no debe tener más de diez años, a pesar de la edad que puedas tener. Al igual que la piel, el hueso se desprende del tejido viejo y desarrolla uno nuevo a partir de células madre extraídas de la médula ósea. Algunos científicos dicen que observar cómo interactúan estas células madre cuando se transforman en tejido óseo podría conducir a nuevos tratamientos y medicamentos para enfermedades como la osteoporosis. Sin embargo, obtener imágenes de células madre dentro de los huesos siempre ha resultado ser un desafío hasta ahora. Sorprendentemente, los investigadores estadounidenses mostraron recientemente cómo hacer crecer huesos intactos y transparentes.

Una tibia de ratón que se ha vuelto transparente con Bone CLARITY. Crédito: CalTech.

No sientes que tus huesos están cambiando porque el proceso involucra una delicada interacción de células que construyen nueva masa ósea y células que descomponen la masa ósea vieja. Este ciclo de remodelación continuo está controlado por células madre llamadas osteoprogenitores que se convierten en osteoblastos u osteocitos. Estas células son las que regulan y mantienen el esqueleto. Esta es la razón por la que los científicos consideran crucial comprender cómo se comportan estas células madre cuando se crea nueva masa ósea. Pero esto no es fácil. Los huesos no mienten, pero seguro que no revelan secretos fácilmente. Las células madre son bastante raras y no están uniformemente distribuidas por todo el hueso.

Para determinar las poblaciones de células madre en el hueso, los investigadores generalmente cortan el hueso en secciones delgadas y luego extrapolan la cantidad de células madre. Este método no solo introduce muchas incertidumbres, sino que el corte también deteriora el hueso. Ser capaz de mirar dentro del hueso de alguna manera es muy deseable en el campo.

Hace un tiempo, Viviana Gradinaru, profesora asistente de biología e ingeniería biológica en CalTech, ayudó a desarrollar una técnica llamada CLARITY que puede volver transparentes los tejidos blandos como el cerebro. Lo logra a través de la eliminación de los lípidos de las células que hacen que el tejido sea opaco. Además, se infunde una malla de hidrogel transparente para brindar soporte estructural. El enfoque es tan efectivo que en un momento, mientras trabajaba como posdoctorado en la Universidad de Stanford, Gradinaru y sus colegas pudieron hacer transparente todo el tejido blando dentro de un ratón.

Ahora en CalTech, el laboratorio de Gradinarus amplió el método para que también funcione con tejidos duros. El equipo primero comenzó con huesos de ratones transgénicos post mortem que fueron modificados genéticamente para tener células madre fluorescentes rojas para que pudieran identificarse más fácilmente. Los tipos de huesos seleccionados para el estudio fueron el fémur y la tibia, así como algunos huesos de la columna vertebral. Ningún hueso tenía más de unos pocos centímetros, eso seguro.

Después de eliminar las moléculas de calcio de los huesos que contribuyen a la opacidad, el equipo infundió a los huesos un hidrogel que bloquea los componentes celulares en su lugar y preserva la arquitectura de la muestra. El último paso involucró el uso de un detergente para eliminar los lípidos, dejando en su lugar un hueso transparente, como se informa en Science Translational Medicine .

Para obtener imágenes de las células dentro de los huesos correctamente, se empleó un microscopio de lámina de luz personalizado para una visualización rápida y de alta resolución. Este instrumento no daña la señal fluorescente.

El método Bone CLARITY ya se está utilizando en colaboración con una empresa de biotecnología para probar un nuevo fármaco para la osteoporosis. La condición ocurre cuando la pérdida de masa ósea conduce a un alto riesgo de fracturas y afecta a millones de estadounidenses cada año.

Los biólogos están comenzando a descubrir que los huesos no son solo soportes estructurales, dice Gradinaru, quien también se desempeña como director del Centro de Neurociencia Molecular y Celular en el Instituto de Neurociencia Tianqiao y Chrissy Chen en Caltech. Por ejemplo, las hormonas de los huesos envían señales al cerebro para regular el apetito, y estudiar la interfaz entre el cráneo y el cerebro es una parte vital de la neurociencia. Esperamos que Bone CLARITY ayude a abrir nuevos caminos en la comprensión del funcionamiento interno de estos importantes órganos.

"