Mirar el Nobel de Química 2014 con la microscopía de fluorescencia de súper-resolución

El estadounidense Eric Betzig es uno de los científicos que será laureado este miércoles 10 de diciembre con el Premio Nobel de Química 2014, durante la gala de la Fundación Nobel a celebrarse en Oslo, Noruega.

Desde su laboratorio en el Howard Hughs Medical Institue en Meryland, Estados Unidos, el ingeniero en física aplicada comentó a la Academia Mexicana de Ciencias que la inspiración para trabajar en la investigación científica inició cuando de niño soñaba con salir al espacio exterior.

“En realidad no me veo como un científico, sino como una persona que le fascina indagar y a la que le gusta mucho leer libros de ingeniería. De pequeño quise ser un astronauta ¡me encantaba el proyecto Apolo! Posteriormente me enteré de la labor de Joe Shea, oficial científico de la misión que integró todos los sistemas (los equipos que formaron las naves que llevaron al hombre a la Luna), tecnología que ha sido reconocida y admirada a lo largo del tiempo, eso fue realmente inspirador”, recordó.

Betzig compartió el Premio Nobel de Química 2014 con su compatriota William E. Moerner, de Stanford University, y el alemán-rumano Stefan W. Hell, del Institute Max Planck for Biophysical Chemistry. La distinción les fue otorgada por el desarrollo de la microscopía de fluorescencia de súper-resolución.

Egresado de la Universidad de Cornell, Instituto de Tecnología de California, su alma máter, Betzig destacó que cada uno de los equipos que desarrolla se basa, como en los trabajos de Shea, en la integración de una serie de mecanismos que le permitan ver cada vez más a detalle, lo jamás antes visto.

Para alcanzar ese grado de perfección en sus instrumentos ópticos, revisó el trabajo de los primeros microscopistas, principalmente a Ernst Abbe, quien sentó las bases de la óptica moderna y construyó microscopios más precisos. En 1873, Abee presentó una ecuación a través de la cual demostró que la resolución de un microscopio estaba limitada, entre otros factores, por las ondas de luz.

“Si queremos realmente comprender el funcionamiento al interior de la célula –resaltó- debemos estudiar las moléculas, pues son los bloques que juntos forman la vida”. La aparición de los microscopios electrónicos en el siglo XX han permitido ver parte del mundo aún más diminuto.

Cuando Betzig se graduó en 1982, no supo de inmediato qué hacer en su entorno profesional, pero tomó la decisión de unirse a un grupo de especialistas obsesionados con la idea de sobrepasar el límite de Abbe.

Hacia 1990 ya trabajaba en un nuevo tipo de microscopio óptico en los laboratorios Bell, en Nueva Jersey, el cual utilizaba un rayo de luz emitido desde un diminuto punto hacia una muestra ubicada a nanómetros de distancia, el cual rebasaba el límite de Abbe, pero no permitía visualizar las estructuras bajo la superficie celular.

Decepcionado con los resultados y después de cinco años de trabajo decidió renunciar al proyecto y al laboratorio, pero las ideas permanecieron en su cabeza.

Un frío día de invierno mientras caminaba, recuerda el investigador, por su mente cruzó la pregunta: ¿qué pasa si se utilizan moléculas fluorescentes de diferentes colores y un microscopio óptico capte colores como rojo, amarillo y verde? (los más comunes utilizados en la ciencia).

“Si todas las moléculas de un color estuvieran dispersas a una distancia entre sí no menor de los 0.2 micrómetros, estipulados por el límite de difracción de Abbe, sería posible ubicar con gran precisión la posición de todas ellas. Y cuando estas imágenes se superponen se podría obtener una imagen de alta resolución de la molécula más allá del límite de difracción de Abbe”, afirmó Betzig en el artículo “Proposed method for molecular optical imaging”, publicado en la revista Optics Letters, en 1995.

Betzig ya había demostrado en 1991que era posible ver proteínas “iluminadas” por fluorescencia pero requería hacer más investigación al respecto. Una década después, el físico se topó con estudios de proteínas fluorescentes que podrían activarse a voluntad, similares a las que William E. Moerner había detectado ya en 1997.

“He cometido muchos errores y tenido algunos éxitos. Lo único que puedo decir a los jóvenes es que estudien y tomen las oportunidades que se les presenten. Si éstas implican un reto, siempre será mejor”, dijo.

Eric Betzig recientemente presentó en la revista Science (24 de octubre pasado) un nuevo microscopio capaz de tomar imágenes de moléculas de forma más rápida, con alta resolución, minimizando el daño a las células, y en las cuales es posible ver su actividad con perspectiva tridimensional durante periodos más largos de tiempo.

El equipo permite seguir los movimientos de las proteínas en tres dimensiones, algo que el científico espera lleve al estudio de la vida a un nuevo nivel de precisión, pues actualmente sólo se da seguimiento a una célula.

“Sabemos lo que el microscopio puede ofrecer en términos de la proyección de imagen, pero creo que hay una gran cantidad de aplicaciones que ni siquiera hemos pensado todavía”, apuntó Betzig.