Los científicos transforman estructuras celulares enigmáticas en dispositivos para registrar la actividad del ARNm

Escrito originalmente escrito por Krystal Kasal, Phys.org, el 16 de enero de 2026

editado por Gaby Clark, reseñado por Robert Egan

Los ribosomas, mostrados aquí, sintetizan proteínas traduciendo ARN mensajero (ARNm) a cadenas de aminoácidos. Crédito: Christoph Burgstedt/Science Photo Library

Los científicos pueden observar dentro de las células para obtener una visión limitada de su actividad utilizando microscopios y otras herramientas. Sin embargo, las células y los eventos moleculares dentro de ellas son dinámicos, y los procesos de desarrollo, la progresión de la enfermedad y ciertas señales moleculares siguen siendo difíciles de discernir. Idealmente, los científicos podrían aprovechar un sistema para obtener un registro imparcial de la producción funcional de un genoma, mostrando cómo las células responden a diferentes condiciones a lo largo del tiempo para obtener información útil. Ahora, parece que un grupo de investigadores podría haber encontrado la manera de hacer precisamente eso.

Un nuevo estudio, publicado en Science, describe una técnica para utilizar estructuras celulares misteriosas, llamadas "partículas de bóveda", para recopilar ARNm encapsulándolo y protegiéndolo de la degradación. Esto da como resultado la capacidad de captar información, como respuestas transitorias al estrés y cambios en la expresión génica, y leerla en voz alta más adelante.

Métodos anteriores para obtener un registro móvil

Este no es el primer intento de medir o registrar procesos celulares a lo largo del tiempo. Sin embargo, ninguno ha logrado almacenar con éxito un registro imparcial y resuelto en el tiempo de un transcriptoma dentro de la misma celula para su posterior extracción. Los investigadores afirman que un sistema así ayudaría a predecir resultados a largo plazo sin tener conocimiento previo de qué genes seguir. Sin embargo, otros enfoques han enfrentado diversas limitaciones.

"Enfoques como la secuenciación de ARN (RNA-seq) son destructivos y solo proporcionan instantáneas estáticas del estado de una célula en el momento del muestreo. La imagen en directo, aunque puede observar procesos biológicos en tiempo real, normalmente requiere acceso óptico continuo y se limita a seguir un número limitado de moléculas o constructos informadores ", explican los autores del estudio.

Dicen que métodos como la velocidad del ARN infieren cambios en la expresión génica pero no los registran directamente. Mientras tanto, enfoques como los sistemas de memoria basados en CRISPR y el etiquetado metabólico presentan limitaciones en escalabilidad, multiplexación y estabilidad de la información grabada.

Convertir partículas de bóveda en Cámaras Temporales

La técnica descrita en el nuevo estudio aprovecha partículas de bóveda—grandes partículas de ribonucleoproteína que se encuentran en células eucariotas, cuyo papel en la célula aún es en gran parte incierto—para atrapar ARNm antes de que se degrade. La estructura resultante es lo que el equipo denomina el "TimeVault", que permite un almacenamiento estable de ARNm durante más de siete días. Los ARNm encapsulados, que transmiten instrucciones genéticas, son estables, retienen su linaje y pueden recuperarse posteriormente para su análisis.

Para crear los TimeVaults, el equipo añadió un dominio proteico que se une a la proteína principal dentro del vault (MVP) conectada a una proteína de unión que se une al ARNm. La proteína de unión entonces une los ARNm capturados al interior de la bóveda. Esto da lugar a una especie de cápsula del tiempo de actividad genética. Los autores del estudio afirman que el sistema perturba mínimamente las células y permite un registro de alta fidelidad a nivel de transcriptoma.

Normalmente, el ARN se degrada relativamente rápido, pero los autores del estudio dicen que TimeVault protege eficazmente los ARN capturados de la degradación normal. Su análisis concluyó que el TimeVault extendía la vida media del ARNm en más de siete veces.

"Aunque el marcaje metabólico proporciona información sobre el ARN recién transcrito, la ventana de seguimiento suele ser en escalas de tiempo de 24 horas debido a la corta vida útil y la rápida renovación del ARNm celular. En este estudio, demostramos que TimeVault puede recuperar con éxito estados transcriptomas pasados en células PC9 hasta siete días después de la transfección, lo que corresponde a seis días después del registro", escriben los autores del estudio.

Habilidades actuales y futuro potencial

Para probar las capacidades de TimeVault, el equipo realizó dos experimentos: uno que probó la medición de las respuestas al estrés en células vivas mediante el registro de respuestas transcripcionales endógenas tras exponerlas a choques térmicos e hipoxia, y otro que registró cambios en la expresión génica en subpoblaciones raras y resistentes a fármacos de cáncer de pulmón.

Para el primer experimento, los autores del estudio afirman que TimeVault capturó con éxito respuestas transitorias al estrés. "Junto con el experimento de grabación por choque térmico, estos resultados refuerzan la capacidad de TimeVault para capturar con precisión estados transcripcionales pasados y destacan su especificidad en la preservación de la fidelidad del transcriptoma grabado al excluir los cambios en la expresión génica que ocurren tras el cese del registro."

En el experimento de las células cancerosas, se añadieron las bóvedas a las células de cáncer de pulmón junto con un fármaco para encontrar los genes protectores que estaban activos antes del tratamiento. Esto les permitió dirigirse a otro gen y usar un fármaco diferente en este gen. Esto trataba eficazmente a las células cancerosas resistentes.

TimeVault aún tiene algunas limitaciones que el equipo espera superar. Actualmente, solo es posible el ARN-seq a granel, pero si se integrase con ARN-seq unicelular podría permitir la transcriptómica unicelular y la resolución de la limitación temporal en el futuro. Además, la ventana de registro del sistema está limitada a aproximadamente una semana, pero el almacenamiento a largo plazo puede ser posible con más ingeniería.

Los autores del estudio escriben: "Con ingeniería continua, TimeVault permitirá un análisis transcriptómico potente y resuelto en el tiempo de procesos biológicos complejos como el desarrollo, la regeneración tisular y la progresión de la enfermedad."

Detalles de publicación

Yu-Kai Chao et al., Un dispositivo codificado genéticamente para el almacenamiento de transcriptomas en células de mamíferos, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adz9353.

Información de la revista: Science

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Artículo original

https://phys.org/news/2026-01-scientists-enigmatic-cell-devices-rna.html