Cómo funciona CLARITY, la técnica que vuelve transparente un encéfalo

CLARITY es el nombre de una técnica que permite que órganos de seres vivos (extraídos del cuerpo) se vuelvan ópticamente transparentes y permeables a macromoléculas. Mediante una tinción adecuada se pueden ver las células individuales, así como estructuras intracelulares e incluso complejos protéicos (en el encéfalo de un ratón se pueden ver todas las neuronas, sus conexiones (conectoma), e incluso los neurotransmisores). Los órganos donados para investigación “renacen” gracias a esta nueva técnica, que sustituye al uso de cortes y a las técnicas de reconstrucción 3D basadas en tomografía. El vídeo de youtube que abre esta entrada no deja lugar a dudas, esta técnica será de uso común en los próximos años y nos permitirá disfrutar de cosas que hasta hoy sólo podíamos imaginar. El artículo técnico es Kwanghun Chung et al., “Structural and molecular interrogation of intact biological systems,” Nature, AOP 10 April 2013; recomiendo ver los 17 vídeos de la información suplementaria (a partir de los cuales se ha editado el vídeo youtube), merecen la pena. También recomiendo leer a Helen Shen, “See-through brains clarify connections. Technique to make tissue transparent offers three-dimensional view of neural networks,” Nature 496: 151, 11 Apr 2013.

Dibujo20130411 CLARITY Tissue crosslinked with formaldehyde -red- in the presence of hydrogel monomers -blue

El órgano (o tejido) se enfría a 4 ºC, se sumerge en formol (folmaldehído) y se le realiza una infusión de un hidrogel (acrilamida y bisacrilamida). Te recuerdo que un hidrogel es una red de polímeros capaz de hincharse al absorber grandes cantidades de disolvente, siendo permeable a ciertos solutos. El formaldehído reticula el tejido y facilita que los monómeros del hidrogel se enlacen de forma covalente con las biomoléculas del tejido (proteínas, ácidos nucleicos y pequeños metabolitos). Para ello se incrementa poco a poco (durante 3 horas) la temperatura del tejido a 37 ºC, lo que facilita la hibridación del hidrogel y de las biomoléculas. El resultado es una estructura híbrida que mantiene estructuralmente el tejido y permite la incorporación química de biomoléculas. Los lípidos no se hibridan a la red del hidrogel por lo que pueden ser extraídos mediante una técnica de limpieza con un detergente iónico; se aplican campos eléctricos a la muestra de tejido para acelerar el transporte del detergente iónico hasta las micelas y lípidos del tejido (aún así, el proceso de “limpieza” dura entre 5 y 9 días). El resultado final es un órgano (o tejido) transparente a la luz que retiene las estructuras finas del tejido y que deja la mayoría de las biomoléculas en su lugar original.

Dibujo20130411 before - after - Clarity - imaging procedure

Las técnicas convencionales de microscopia, tinción selectiva y reconstrucción tridimensional hacen el resto. Si no has visto aún el vídeo de youtube que abre esta entrada, debes verlo porque es realmente espectacular.

7 pensamientos en “Cómo funciona CLARITY, la técnica que vuelve transparente un encéfalo

  1. Increíble. ojalá tenga la resolución suficiente para ver el conectoma completo incluidas las sinapsis. y si muestra los principales neurotransmisores en cada sinapsis es una pasada…

  2. Es absolutamente impresionante,es bueno saber que el futuro está aquí . Las dudas que me crea la entrada son:

    Suena a ser un proceso barato como para un rápida ploriferación en los próximos años ¿Pero en serio lo es?

    ¿Tiene una aplicabilidad directa para atacar males degeneratiovos o incluso contra el cáncer?

  3. La verdad es que es una técnica ingeniosa y los resultados asombrosos. La foto central de AFTER CLARITY es desconcertante ¿dónde está el encéfalo?. En fin, que se puede decir, si Cajal levantara la cabeza … Aunque, a decir verdad, existen peces y crustáceos transparentes; como siempre la evolución ya lo había inventado antes.

    • Roberto, la técnica CLARITY o similar es imposible de aplicar en un tejido vivo. Para visualizar el flujo de neurotransmisores in vivo se marcan las bombas de neurotransmisores con moléculas fluorescentes tipo GFP y se observa su funcionamiento. Pero hoy en día la técnica se limita a muy pocas neuronas.

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