¡Atención a los amantes de la ciencia! Una noticia está revolucionando el mundo de la microscopía. Un equipo del Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM ha diseñado un algoritmo capaz de darle a las imágenes fluorescentes una calidad de superresolución. ¿Y qué significa eso? Pues que cualquier computadora con este algoritmo podría procesar imágenes de fluorescencia con una calidad equiparable a la obtenida con sofisticados equipos de superresolución, eliminando la necesidad de dispositivos de gran costo.
Este algoritmo, apodado “Mean Shift Super Resolution” (MSSR), está basado en una fórmula matemática conocida como el “sombrero mexicano“. Adan Oswaldo Guerrero Cárdenas, líder del proyecto e investigador del Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada (LNMA) (además de un crack de la microscopía avanzada), ha explicado que el MSSR se puede utilizar en los microscopios de fluorescencia. Ahí, las células son coloreadas con colorantes y las imágenes son procesadas en una computadora.
En un giro emocionante, este algoritmo abre la posibilidad de estudiar con detenimiento la organización subcelular, permitiendo, por ejemplo, la identificación clara de las mitocondrias, fundamentales en la energía de las células. Este avance cobra gran importancia en la identificación de patologías vinculadas a anomalías en estas estructuras, como problemas agudos de respiración.
Cabe mencionar que este proyecto se alinea con cuatro de los 17 Objetivos de Desarrollo Sustentable de la ONU, buscando generar educación de calidad, promover la equidad de género, crear tecnología y reducir las desigualdades en diferentes lugares.
El proyecto también abre la posibilidad de ser utilizado para analizar imágenes del espacio profundo y promueve la creación de talleres donde se enseña a utilizar la tecnología desarrollada en el LNMA, fomentando el intercambio de programas para familiarizarse con la microscopía.
Bajo el título “Extending resolution within a single imaging frame“, el trabajo fue publicado a inicios de diciembre de 2022 en la prestigiosa revista Nature Communications. Para abril de 2023, la publicación había reconocido este trabajo como uno de los “Physics Top 25 Read Articles of 2022”; es decir, uno de los 25 artículos más leídos del año.
“En 2022, la revista publicó miles de artículos, y el nuestro ha tenido un impacto significativo en la comunidad. En países como México o toda Latinoamérica, la tecnología que permite hacer microscopía de superresolución es escasa. Por eso, hemos creado una tecnología que facilita el desarrollo del conocimiento sin necesidad de costosos instrumentos. Este avance podría transformar la forma en que se hace ciencia en América Latina, África y otros lugares”, comentó Guerrero Cárdenas, especialista en óptica y análisis de imágenes.
Para Guerrero Cárdenas y su equipo, es crucial capacitar a otros expertos en el uso de esta tecnología, fomentando un ciclo de descubrimientos que beneficien a la sociedad. Detallaron que han recibido apoyo de la Fundación Chan Zuckerberg Initiative, fundada por el creador de Facebook, Mark Zuckerberg, y su esposa, Priscilla Chan, para hacer llegar la tecnología a Latinoamérica.
Guerrero Cárdenas explicó que el microscopio es un instrumento que permite estudiar microorganismos y células que forman los seres vivos, objetos tan pequeños que no se pueden ver a simple vista. Los microscopios ópticos tienen un límite establecido por la luz, lo que dificulta la observación de objetos de hasta 0.2 micras de longitud. Para superar estas limitaciones, el equipo del IBt desarrolló matemáticas y teorías que permiten acceder a información hasta ahora inaccesible con los ojos o lentes tradicionales.
En la creación del MSSR, los investigadores emplearon una fórmula matemática ya conocida como “el sombrero mexicano”, que les permitió solucionar el problema asociado a la interferencia de la luz y disminuir la incertidumbre que generan las imágenes borrosas.
Por último, el investigador rememoró que en 2014 se otorgó el Premio Nobel a Eric Betzig, William E. Moerner y Stefan W. Hell, los creadores de la microscopía de superresolución, quienes inventaron costosos equipos y metodologías que generan imágenes analizables a escala nanométrica.
El desarrollo del IBt permite realizar experimentos de microscopía de superresolución sin necesidad de un costoso instrumento, siendo compatible con todas las técnicas experimentales de microscopía de fluorescencia.
Ideas destacadas
- El equipo del Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM ha desarrollado un algoritmo, el Mean Shift Super Resolution (MSSR), que permite procesar imágenes de fluorescencia con una calidad de superresolución, poniendo la ciencia de alta gama al alcance de todos.
- El algoritmo MSSR está basado en una fórmula matemática conocida como el “sombrero mexicano”, creando una conexión sólida entre este avance y la cultura y conocimientos locales.
- Este desarrollo permite un estudio más detallado de la organización subcelular, como la identificación de las mitocondrias, abriendo nuevas oportunidades para la investigación de enfermedades relacionadas.
- El proyecto de la UNAM está alineado con cuatro de los 17 Objetivos de Desarrollo Sustentable de la ONU, mostrando la importancia de la ciencia en el desarrollo sostenible.
- Este trabajo ha sido reconocido como uno de los 25 artículos más leídos en 2022 por la prestigiosa revista Nature Communications, subrayando su impacto y relevancia en el campo científico.
- El equipo está enfocado en capacitar a otros expertos en el uso de esta tecnología, creando un ciclo de descubrimientos que beneficien a la sociedad en general.
- Este proyecto ha recibido el apoyo de la Fundación Chan Zuckerberg Initiative, lo que puede ampliar su alcance y aumentar su impacto.
- A través de la creación de talleres, este proyecto busca fomentar la educación de calidad, la equidad de género y reducir las desigualdades, alineándose con los Objetivos de Desarrollo Sustentable de la ONU.
- El equipo de la UNAM ha superado los límites establecidos por la luz en la microscopía óptica, utilizando matemáticas y teorías innovadoras que permiten obtener información antes inaccesible.
- El desarrollo del MSSR permite realizar experimentos de microscopía de superresolución sin necesidad de un costoso equipo, democratizando el acceso a esta tecnología.