Científicos del Washington University School of Medicine en Saint Louis han conseguido utilizar con éxito la luz como mecanismo para controlar el comportamiento de las células. Las células tienen la habilidad de ir modulando su comportamiento dependiendo de señales del entorno como la concentración de oxigeno, de nutrientes o de la temperatura. También se sabe que células como las fotorreceptoras de la retina responden a estímulos luminosos.

Pero lo curioso de este estudio es que es que no se trata de células de la retina. El estudio se ha centrado en células del sistema inmune, específicamente en los macrófagos. Estos investigadores consiguieron dirigir el movimiento de las células inmunes al añadir una proteína sensible a la luz. Simplemente tenían que apuntar con un laser en la dirección hacia la que querían que la célula se moviese.

La función normal de las células del sistema inmune incluye migrar hacia las zonas donde se ha producido la infección o el daño. Y para lograrlo, estas células tienen unos receptores en la superficie capaces de responder a moléculas específicas que se generan tras un daño en los tejidos o por la presencia de bacterias. Pero para conseguir que las células se movieran en respuesta a la luz tuvieron que introducir una proteína que fuera sensible a la luz.

Mediante técnicas de ingeniería genética hicieron que las células inmunes expresaran una proteína llamada opsina, que de forma normal solo está en las células fotorreceptoras de la retina. Estas proteínas se activan con la luz y median la conversión del fotón en señales electroquímicas, el primer paso en el camino de traducir la luz en visión. Las opsinas son en realidad varias proteínas muy parecidas pero que se activan con luz de distintas longitudes de onda. Para este trabajo utilizaron la opsina azul, que es más sensible a la luz de la parte azul/violeta del espectro visible.

Estos investigadores no solo lograron con éxito que las opsinas funcionaran en las células inmunes y que éstas presentara afinidad por la luz, además también lo demostraron utilizando neuronas. Estos sorprendentes resultados se han publicado el 8 de Abril en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Ya en un estudio anterior este mismo grupo consiguió que neuronas expuestas a la luz desarrollaran ramificaciones llamadas neuritas. Esto podría tener gran utilidad en un futuro en la regeneración de las células nerviosas. Pero también se podría llegar a aplicar esta tecnología para controlar la producción de insulina.

Una de las principales metas de este grupo de investigadores es llegar a controlar el ritmo de las pulsaciones en células cardiacas. La idea es introducir en las células cardiacas múltiples proteínas sensibles a distintas longitudes de onda, de forma que utilizando un tipo de luz pudieran hacer que el corazón latiera mas rápido, mientras que un tipo de luz con longitud de onda diferente hiciera que latiera más despacio.

Fuente:

Washington University School of Medicine

Artículo:

Karunarathne WKA, Giri L, Patel AK, Venkatesh KV, Gautam N. Optical control demonstrates switch-like PIP3 dynamics underlying the initiation of immune cell migration. PNAS, 2013 DOI: 10.1073/pnas.1220755110