Científicos han desarrollado una nueva técnica de imagen que utiliza un novedoso mecanismo de contraste en bioimagen para combinar las fortalezas de dos potentes métodos de microscopía, permitiendo a los investigadores observar tanto la intrincada arquitectura de las células como la ubicación específica de las proteínas, todo en colores vivos y con una resolución nanométrica.
Este avance, denominado microscopía electrónica multicolor, aborda un desafío de larga data en la imagenología biológica: tradicionalmente, los científicos debían elegir entre visualizar detalles estructurales finos o rastrear moléculas específicas, pero no ambos a la vez.
Este enfoque abre las puertas al estudio de todo, desde la señalización celular hasta la organización de grupos moleculares dentro de las células, al tiempo que se observa con precisión dónde ocurren estos procesos dentro de la arquitectura celular. La investigación se presentará en la 70ª Reunión Anual de la Sociedad de Biofísica en San Francisco, del 21 al 25 de febrero de 2026.
Siempre me ha fascinado desarrollar nuevas técnicas de microscopía que puedan visualizar cosas que nunca antes habíamos visto. Estamos construyendo un microscopio electrónico multicolor, una técnica que combina los beneficios de la microscopía electrónica y la microscopía de fluorescencia.
Debsankar Saha Roy, investigador postdoctoral en el laboratorio de Maxim Prigozhin en la Universidad de Harvard
La microscopía de fluorescencia tradicional funciona adhiriendo etiquetas brillantes a las proteínas de interés y luego iluminando la muestra con luz visible para que esas etiquetas se iluminen. Este enfoque es excelente para localizar moléculas específicas, pero tiene limitaciones significativas. «La resolución se limita a unos 250 a 300 nanómetros, por lo que no se pueden ver las proteínas individuales con claridad», explicó Roy. «Pero el problema mayor es que no se ve la estructura de la célula. Se ve lo que está etiquetado, pero no todo lo demás a su alrededor».
Por otro lado, la microscopía electrónica puede revelar estructuras celulares con un detalle exquisito, hasta unos pocos nanómetros, pero tradicionalmente no ha podido identificar moléculas específicas a color. Los científicos han intentado combinar ambos enfoques tomando imágenes separadas con cada método y luego superponiéndolas, pero alinear las imágenes con precisión, especialmente en muestras grandes como el tejido cerebral, ha demostrado ser extremadamente difícil.
La solución del equipo de Harvard es elegante: en lugar de utilizar dos sesiones de imagen separadas, utilizan un único haz de electrones para realizar ambas tareas simultáneamente.
«No estamos enviando luz, estamos enviando un haz de electrones», dijo Roy. «Tenemos sondas que se pueden adherir a una proteína que emiten luz visible cuando son excitadas por electrones. Este proceso se llama catodoluminiscencia. Por lo tanto, del mismo haz de electrones, se obtienen dos conjuntos de información: la señal de color de las sondas y también la imagen estructural detallada de los electrones».
Una ventaja clave de la técnica es que los investigadores pueden utilizar tintes fluorescentes existentes que ya están ampliamente disponibles y bien caracterizados. El equipo había desarrollado previamente nanopartículas de lantánidos como sondas para la microscopía electrónica multicolor y trabajaba en adherirlas a las proteínas.
Más recientemente, el equipo hizo un descubrimiento sorprendente al colocar algunos tintes fluorescentes comunes en el microscopio electrónico. «Lo más sorprendente que observamos fue que los tintes estándar utilizados en la microscopía de fluorescencia también emiten luz visible cuando se excitan con electrones», dijo Roy. «Eso nunca antes se había visto. Y estos tintes, y sus métodos de etiquetado de proteínas, ya están desarrollados y disponibles; no tienes que crear nada nuevo».
El equipo ya ha demostrado que la técnica funciona en células de mamíferos y tejidos biológicos, incluidos moscas infectadas por hongos.
De cara al futuro, los investigadores tienen como objetivo extender la técnica a tres dimensiones. Actualmente, el método produce imágenes planas bidimensionales. La próxima frontera es adaptarla para su uso con microscopía electrónica criogénica, una técnica en la que las muestras se congelan rápidamente, preservando las células en su estado natural y permitiendo a los científicos visualizarlas desde múltiples ángulos para construir reconstrucciones 3D.
«Queremos extender este enfoque de microscopía electrónica multicolor a 3D», dijo Roy. «Para lograrlo, nuestro objetivo es implementar esta técnica en secciones ultrafinas de matrices celulares incrustadas y/o en microscopía electrónica criogénica, ese es el siguiente paso».
