Nobel de Química 2014 para los inventores de la microscopia fluorescente de superresolución

Durante mucho tiempo se pensó que la microscopía óptica presentaba un límite infranqueable (la mitad de la longitud de onda de la luz) a partir del cual no se podría conseguir más resolución, pero los galardonados con el Nobel de Química 2014 demostraron que se puede superar con la ayuda de moléculas fluorescentes.

El premio en este año fue para los investigadores estadounidenses Eric Betzig, del Howard Hughes Medical Institute, y William E. Moerner, de la Universidad de Stanford; junto al alemán Stefan W. Hell, que trabaja en el Instituto Max Planck. La Real Academia de las Ciencias de Suecia –que es quien otorga los Nobel- dijo que el galardón había sido otorgado a los tres \’por el desarrollo de microscopía de fluorescencia de alta resolución\’.

Los científicos estadounidenses trabajaron un desarrollo, mientras que el científico alemán realizó por separado otro, pero en ambos casos sus trabajos permitieron que se puedan analizar mediante microscopia, biomoléculas y estructuras a escala nanométrica.

En el ámbito de la conocida como ‘nanoscopía’, los científicos ya pueden visualizar moléculas individuales dentro de células vivas. Gracias a esta técnica, pueden observar, por ejemplo, cómo las moléculas crean sinapsis entre las células nerviosas del cerebro, o rastrear cómo se agregan las proteínas implicadas en el párkinson, el alzhéimer o la enfermedad de Huntington. También es posible seguir a moléculas individuales en los huevos fertilizados mientras evolucionan hacia embriones.

Todo estos avances eran impensables hace décadas. En 1873, el microscopista alemán Ernst Abbe estipuló un límite físico de resolución máxima de la microscopía óptica tradicional, que nunca podría llegar a ser mayor que 0,2 micras, y así se consideró durante mucho tiempo.

Dos avances separados

Ahora el Nobel de Química premia dos avances o métodos separados:

–       Uno es la microscopia \’del agotamiento de la emisión estimulada\’ (stimulated emission depletion: STED), desarrollado por Stefan W. Hell en el año 2000. Se utilizan dos haces láser: uno estimula moléculas fluorescentes para que brillen y otro anula toda la fluorescencia a excepción de la de volúmenes de tamaño nanométrico. De esta forma, escaneando sobre la muestra, nanómetro a nanómetro, se consigue producir una imagen con una resolución mejor que el límite estipulado por Abbe.

–       Por su parte, Eric Betzig y William Moerner, trabajando por separado, también sentaron las bases de un segundo método: la microscopia de una sola molécula. Se basa en la posibilidad de encender y apagar la fluorescencia de moléculas individuales, rastreando una misma zona varias veces para permitir que sólo algunas moléculas intercaladas brillen cada vez. La superposición de estas imágenes produce una superimagen densa con una resolución nanométrica. Eric Betzig utilizó esta técnica por primera vez en 2006.

“En la actualidad la nanoscopía se utiliza diariamente en todo el mundo para obtener nuevos conocimientos que aportan grandes beneficios a la humanidad”, concluye la academia sueca en el comunicado donde anuncia a los galardonados con el Nobel de Química de este año.

El Stefan W. Hell dijo en una entrevista telefónica que el descubrimiento es \’importante para la comprensión de la fisiología y la enfermedad\’, y que había tenido \’confianza\’ en su instinto y mantenido el desarrollo.

Eric Betzig, ciudadano estadounidense, nació en 1960. Terminó su doctorado en 1988 en la Universidad de Cornell. Ahora es líder de grupo del Campus de Estudio sobre Cultivos de Janelia, perteneciente al Instituto Médico de Howard Hughes.

Stefan W. Hell, ciudadano alemán, nació en 1962 en Rumani. Terminó su doctorado en 1990 en la Universidad de Heidelberg de Alemania. Ahora es el director del Instituto de Química Biofísica de Max Planck, y jefe de división del Centro de Investigación sobre el Cáncer de Alemania.

William E. Moerner, ciudadano estadounidense, nació en 1953. Terminó su doctorado en 1982 en la Universidad de Cornell. Ahora es profesor en la Universidad de Stanford.

Los tres científicos compartirán igualmente el premio de 8 millones de coronas suecas (unos 1.12 millones de dólares estadounidenses).

En la imagen: Vimentina red de células de mamíferos revelada por microscopía de fluorescencia STED con resolución espacial de subdiffraction.