Una entrevista con el Dr. Jim Gimzewski, UCLA realizada por April Cashin-Garbutt, MA (Cantab).
¿Puede dar una breve introducción a su investigación que caracteriza las células cancerosas?
Mi nombre es James Gimzewski y soy un profesor distinguido en UCLA. Estoy en el departamento de Química y Bioquímica, pero también estoy muy involucrado en el Instituto de Nanosistemas de California en UCLA. Probablemente fuimos los primeros en ser pioneros en la idea de lo que ahora se conoce como mecanobiología: el estudio de las propiedades mecánicas de las células cancerosas como una posible herramienta de diagnóstico.
Crédito: Mikheiken, A. et al. Nanomapping de ADN utilizando CRISPR-Cas9 como nanopartícula programable. Nat Comun. 81665 (2017)
¿Cómo le ha permitido AFM medir la suavidad de las células y por qué es importante?
Una de las cosas hermosas de AFM es que es una herramienta mecánica. De la misma manera que un médico sentiría la piel o el tejido de un paciente, AFM permite que se haga en la nanoescala y es único en ese sentido.
¿Qué desafíos tuviste que superar para asegurarte de que las celdas no explotaran?
Sabemos mucho sobre la tecnología AFM. Al principio, AFM no era muy bueno en biología. Sin embargo, somos expertos en nanotecnología y al trabajar con personas que son expertas en células y juntar los dos campos, podríamos realizar muchas investigaciones y disminuir las fuerzas, por ejemplo, y entender cosas sobre la punta, lo que nos permitió desarrollar esta habilidad.
Mecanobiología y AFM de Red AZo en Vimeo.
¿Se sabe por qué las células cancerosas metastásicas son extremadamente blandas en comparación con las células normales a pesar de las similitudes en apariencia?
Trabajo con gente de la UCLA que son expertos en patología y hay diferencias sutiles en ciertas morfologías, etc., en las células cancerosas, pero no siempre es posible saberlo.
Tenemos una herramienta ortogonal que, cuando se usa para observar la mecanobiología, nos muestra que las células cancerosas metastásicas son aproximadamente 10 veces más blandas que algunas células mesoteliales equivalentes que estarían en una muestra.
¿Será posible utilizar AFM en el entorno clínico como herramienta de diagnóstico?
He estado trabajando con Jianya Rao, quien es la jefa de patología y se especializa en el diagnóstico del cáncer. Juntos, estamos trabajando en un nuevo tipo de herramienta, que es una plataforma automatizada que permitiría, por ejemplo, que los médicos usen el microscopio y detecten automáticamente las células cancerosas. Ese es el objetivo a largo plazo de nuestro trabajo: poder traducirlo en un entorno médico.
¿Cómo ha avanzado o ayudado directamente AFM a su investigación?
Siempre me ha interesado la nanomecánica. Empecé a estudiar nanotecnología en 1983 en IBM y luego me mudé a UCLA en 2001. Empecé a pensar que podíamos usar esta herramienta nanomecánica como una forma única de ver la biología y eso me llevó a la medicina. Es una herramienta esencial y sigue mejorando al ser más rápida y automatizada. Tengo una visión optimista del futuro de su uso en medicina.
¿Cuál es el mayor impacto que AFM ha tenido en los campos de investigación de la biología y la nanomedicina?
Hay numerosos. Por supuesto, me gusta especialmente la capacidad de estudiar mecanobiología, pero también estoy interesado en imágenes y AFM de alta velocidad. Hemos podido obtener imágenes de motores moleculares que se ejecutan a lo largo de los filamentos de actina. La alta velocidad te permite tomar videos de la vida a nanoescala y creo que son maravillosos. Surgirán más cosas en el futuro.
Crédito: Mikheiken, A. et al. Nanomapping de ADN utilizando CRISPR-Cas9 como nanopartícula programable. Nat Comun. 81665 (2017)
¿Cómo ha ayudado o avanzado la tecnología de Bruker a la AFM en la investigación biológica?
Son una de las empresas líderes, particularmente en el campo biológico. En lo personal, junto con el California NanoSystems Institute, tenemos una relación muy estrecha. Ellos están en Santa Bárbara y nosotros en Los Ángeles.
Hacen todo lo posible para ajustar y modificar la máquina de acuerdo con quién está trabajando en necesidades biológicas y médicas. ¡Creo que ha sido un aspecto muy importante y, en particular, Chanmin Su es un mago absoluto en armar cosas en un espacio de tiempo muy corto!
¿Cuál es la importancia de las reuniones, como la Conferencia AFM BioMed, para usted y la comunidad de investigación de AFM?
Justo hoy, he aprendido mucho. Trato de mantenerme al día con la literatura. En los viejos tiempos, había quizás 50 investigadores de AFM en el mundo, mientras que hoy en día hay miles de investigadores de AFM. Por lo tanto, esta es una gran oportunidad para reunirse, hablar con la gente, conocer los últimos desarrollos e incluso generar nuevas ideas e ideas para la colaboración.
Esta es una reunión particularmente buena. Tampoco es demasiado grande; no tiene sesiones paralelas y demás, por lo que realmente puede tener una relación uno a uno con muchas de las personas que están hablando aquí o presentando carteles.
¿En qué dirección ve, o le gustaría ver, a AFM en los próximos cinco años? ¿Qué ves como la próxima gran cosa para AFM?
Me gustaría ver un par de cosas. Me gustaría ver que la velocidad siga aumentando. Por el momento, solo algunas pequeñas demostraciones han demostrado que 1000 cuadros por segundo son posibles bajo ciertas condiciones, pero sería bueno si bajo todas las condiciones biológicas pudiéramos tener videos realmente rápidos y ver la mecánica de la vida en movimiento. Creo que esa es una dirección.
La otra dirección se refiere al hecho de que los AFM tienden a ser de propósito general. Pueden observar células y hebras de ADN. Pueden hacer muchas cosas, pero eso tiene un precio. Me gustaría ver más AFM especialmente diseñados, que puedan mapear el ADN y estén diseñados para esa alta velocidad. En el campo del diagnóstico médico, sería útil disponer de máquinas mucho más fáciles de manejar para que un técnico médico pudiera manejarlas.
Una tercera dirección que es importante para mí es seguir reduciendo las fuerzas a piconewtons. Por lo general, hablamos de nanonewtons en AFM, pero me gustaría ver un movimiento hacia perturbaciones muy bajas en términos de fuerzas.
Esas son las tres cosas que personalmente me gustaría que sucedieran y creo que sucederán.
¿Dónde pueden los lectores encontrar más información?
- Para obtener más información sobre la investigación del Prof. Gimzewski, visite:
- Para obtener más información sobre AFM BioMed:
- Para obtener más información sobre AFM de Bruker:
Acerca del Dr. Jim Gimzewski
El Dr. James K. Gimzewski es un distinguido profesor de Química en la Universidad de California, Los Ángeles y miembro del Instituto de Nanosistemas de California. Su investigación actual incluye la ciencia a nanoescala de los sistemas biológicos, la fabricación de redes de interruptores atómicos para emular la neocorteza y la mecanobiología de las células, los exosomas y la actina unida con proteínas de unión neuronal.
El Dr. Gimzewski es miembro de la Royal Society y la Royal Academy of Engineering. Ha recibido doctorados honorarios (DSc hc y PhD hc) de la Universidad de Aix II en Marsella, Francia y de la Universidad de Strathclyde, Glasgow. Es IP en Materials Nanoarchitectonics (MANA) en el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS), Tsukuba, Japón. También es director científico del UCLA Art|Sci Center.
Antes de unirse a la facultad de UCLA en 2001, fue líder de grupo en el Laboratorio de Investigación de IBM Zurich, donde realizó investigaciones en ciencia y tecnología a nanoescala durante más de 18 años. El Dr. Gimzewski fue pionero en la investigación sobre contactos mecánicos y eléctricos con átomos y moléculas individuales utilizando microscopía de túnel de barrido (STM).
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