Equipamiento aborda uno de los principales problemas de la microscopía que consiste en la variabilidad aportada por el investigador que captura la imagen.
La Universidad Austral de Chile con el apoyo del Centro de Estudios Científicos (CECs) se adjudicó, a través del Fondo de Equipamiento Científico y Tecnológico (FONDEQUIP), uno de los microscopios automatizados más avanzados del mundo: el Celldiscoverer 7, de la empresa alemana Zeiss, junto con un sistema robotizado para poder hacer microscopía automática de millones de muestras por año.
El microscopio –que desde el 20 de marzo se encuentra en el Campus Isla Teja UACh en Valdivia- tiene grandes desafíos por delante, entre los que se encuentran medir de forma analítica cómo se mueven las proteínas dentro de una célula en respuesta a múltiples fármacos, medir el estado de deterioro de neuronas en modelos de enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson, medir actividad metabólica a nivel subcelular y evaluar fármacos para hacer frente a los patógenos que impactan la producción de la industria salmonera, entre muchos otros.
Según explica el Dr. Alejandro Rojas –académico de la Facultad de Medicina y Director del Centro Interdisciplinario de Estudios del Sistema Nervioso (CISNe) de la UACh-, en particular el Laboratorio de Biotecnología Médica ha implementado una plataforma para la generación de anticuerpos simples originados en alpacas: los “nanobodies”. Esta tecnología, indica, “es el comienzo de una nueva plataforma que permitirá avanzar de igual forma en múltiples proyectos simultáneamente, pero además impulsar de forma sinérgica la caracterización de nanobodies.
“Hoy la máquina recientemente instalada está dedicada a la búsqueda y caracterización de anticuerpos contra el Coronavirus responsable de COVID-19”, informó el investigador.
Al respecto, la bioquímica Yorka Cheuquemilla -encargada jefe de administrar y operar el CellDiscoverer 7- complementa que los “nanobodies” tienen “ciertas características que los hacen únicos, como su alta afinidad, alta estabilidad en un amplio rango de temperaturas y pH, y además son muy pequeños (15KDa), son invisibles al sistema inmune y son fáciles de producir”.
La también integrante del equipo del Laboratorio de Biotecnología Médica UACh asegura que cuentan ya “con librerías de anticuerpos de alpacas inmunizadas con marcadores de diversos cánceres, receptor de andrógenos, KLKs, ERG, PML y más de otras 40 proteínas de interés farmacológico y/o comercial. Esta plataforma acoplada a la microscopía automatizada de alto contenido del CD7 nos permitirá hacer screening de anticuerpos aislados y validarlos de forma analítica para diagnóstico en modelos celulares”.
“Con este sistema es que queremos producir y caracterizar anticuerpos neutralizantes contra COVID-19, y no solo contra esta epidemia. En un principio se creó con la finalidad de contribuir al diagnóstico y terapia para Hantavirus, donde ya contamos con nanobodies con potencial neutralizante contra el Hantavirus. Actualmente ya inmunizamos a nuestras alpacas con la proteína recombinante Spike-1 s1-s1 (COVID-19) y pronto inmunizaremos con la vacuna de DNA desarrollada por el laboratorio del Dr. Gary Kobinger en Canadá, donde la estrategia está en la colaboración con un panel de virólogos expertos tanto en dicho país, además de Alemania, Estados Unidos y Korea, y así convertirnos en una plataforma multipropósito contra enfermedades infecciosas emergentes”, añadió.
Importancia de este equipamiento
Generalmente en investigación científica los resultados de análisis se completan después de analizar muchísimas muestras en diferentes condiciones y con ensayos muy complejos de realizar. Existen también problemas de variabilidad y reproducibilidad, ya que el operador tiende a escoger la mejor foto que no siempre es la más representativa de los experimentos. Debido a esta necesidad de poder realizar ensayos en menor tiempo y poder analizar una gran cantidad de datos en microscopia es que se adquirió el CD7.
Yorka Cheuquemilla comenta que “el CD7 es un equipo que logra esto y es de uso relativamente fácil. El microscopio es básicamente una caja cerrada de 140 kg., con la calidad de imagen de un microscopio invertido, donde se calibra, detecta y enfoca automáticamente tu muestra con todos los ajustes adecuados y queda funcionando prácticamente solo por días de ser necesario una vez que se inician los análisis”. Esto es posible porque “posee ‘estaciones’ dentro del mismo microscopio que ajustan luz, temperatura, dióxido de carbono, etc., todo completamente automatizado y asistido por un sistema robotizado que se encarga de cargar tus muestras una por una, por lo que te permite realizar otros ensayos en paralelo sin que te consuma mucho tiempo”.
Respecto a la captura de imágenes, éstas se adquieren en el microscopio en posiciones al azar donde se cuantifican simultáneamente las muestras y los datos los analiza un algoritmo predefinido en el software que está incorporado en el equipo, eliminando así las apreciaciones personales del operador y generando un resultado cuantitativo y no cualitativo. “Esta última es definitivamente la parte más compleja del manejo del microscopio, donde se requiere mayor experiencia y las capacidades técnicas adecuadas para su correcto funcionamiento”, añade la bioquímica quien también trabaja con Anee Berking en la primera empresa spin-off de la UACh Berking Biotechnology Spa.
Este equipamiento se utilizará en beneficio de varios grupos de investigación de la UACh, CECs y colaboradores en el país, donde sus tópicos de investigación abarcan, por ejemplo, la búsqueda de genes blancos a través del silenciamiento génico, cuantificación de la localización subcelular de proteínas, determinación de agregados intracelulares asociados a enfermedades neurodegenerativas, conteo analítico de organelos, control del brote de Fiebre Q en el sur del país, determinación de la actividad de canales, sondas fluorescentes e incorporación de aminoácidos no naturales, análisis de patógenos en salmonicultura, búsqueda de nuevos fármacos desde plantas y hongos endógenos, fortalecimiento de la vinculación entre el área básica y clínica con una mirada de futuro frente a la medicina personalizada, estudios de mielinización y regeneración en cultivos primarios, determinación del impacto de la SUMOilación en respuesta a privación de nutrientes y autofagia, y por último, la línea que sigue el laboratorio UACh que consiste en la caracterización de anticuerpos de cadena simple de camélidos para uso diagnóstico y terapias.
Texto: José Luis Gómez (RRPP) y Carolina González (Facultad de Medicina)
Fotografía: Laboratorio de Biotecnología Médica UACh