Análisis de la dinámica del citoesqueleto con técnicas ópticas basadas en la polarización de la luz

Abstract

El citoesqueleto es una estructura fundamental en la viabilidad y funcionalidad de las células eucariotas. Su capacidad para reorganizarse dinámicamente permite a las células mantener una forma definida, dividirse, transportar moléculas intracelularmente y generar movimiento en respuesta a estímulos (Fletcher & Mullins, 2010). Como parte de este sistema, los filamentos de actina, los microtúbulos y los filamentos intermedios trabajan en conjunto para regular la mecánica celular y su interacción con el entorno (Huber et al., 2015). La migración celular es un proceso crucial tanto en condiciones fisiológicas normales como en patológicas, donde en éstas últimas la reorganización del citoesqueleto desempeña un papel esencial en la invasión y metástasis de las células tumorales (Lambert et al., 2017). Para estudiar este fenómeno, la línea celular HeLa, derivada de carcinoma cervical humano, ha sido ampliamente utilizada como modelo en biología celular y cáncer, debido a su rápida proliferación y alta taza migratoria (Masters, 2002). Investigaciones previas han señalado que proteínas asociadas al citoesqueleto están involucradas en la regulación de la migración celular y pueden influir en la agresividad tumoral. El estudio del citoesqueleto requiere técnicas de microscopía que permitan visualizar su dinámica sin alterar las condiciones celulares normales. La microscopía con luz polarizada es una herramienta ideal en este ámbito, permitiendo detectar la anisotropía óptica de los filamentos del citoesqueleto sin necesidad de marcadores específicos o algún tratamiento de las muestras biológicas. Esta técnica aprovecha las propiedades birrefringentes de las estructuras intracelulares, proporcionando información en tiempo real sobre su orientación y cambios morfológicos en respuesta a estímulos mecánicos y químicos (DeMay et al., 2011). En la presente investigación, se implementa la técnica dual polarizer, una variante avanzada de la microscopía con luz polarizada tradicional, que mejora la sensibilidad y el contraste en la observación de estructuras birrefringentes. Para ello, se diseñó y construyó un microscopio invertido personalizado, adaptado para incorporar tanto un sistema de polarización dual como un módulo de microscopía de fluorescencia, lo que permite complementar el análisis de la dinámica citosquelética con el seguimiento visual de células individuales durante la migración. Además, para caracterizar la señal de polarización correspondiente al citoesqueleto, se empleará Latrunculina-A, un inhibidor específico de la polimerización de actina (Morton et al., 2000), comparando la respuesta de una célula en presencia o ausencia de la red de filamentos. El objetivo principal es analizar la dinámica del citoesqueleto bajo condiciones controladas de migración empleando esta técnica óptica, lo que podría aportar información relevante sobre los mecanismos de adaptación celular y su implicación en procesos tumorales.