¿Qué tipo de tecnología puede escanear la totalidad del cuerpo a nivel celular?

¿Qué tipo de tecnología puede escanear la totalidad del cuerpo a nivel celular?

Ninguno que tengamos actualmente. Ninguno en absoluto tiene la resolución requerida. Y no me inicie en los requisitos de procesamiento de señales, computación y almacenamiento.

Para “escanear”, es decir, obtener información sobre un objeto, es necesario usar alguna forma de energía (generalmente electromagnética, pero puede ser partículas aceleradas como electrones) que tiene una longitud de onda menor (al menos 2 veces más pequeña) que la detalles más pequeños que desea examinar: esa longitud de onda corresponde a una frecuencia de onda llamada frecuencia Nyquist.

La luz visible es lo suficientemente buena para “ver” detalles a nivel subcelular, pero apenas suficiente; además, la luz tiene poca penetración en el tejido grueso y multicelular. Toma longitudes de onda más pequeñas, y por lo tanto frecuencias más altas (y por lo tanto energías más altas) para adquirir, por ejemplo, detalles sobre los orgánulos más pequeños en las células, tales como membranas, ribosomas y otros complejos importantes. Para eso, comúnmente usamos electrones acelerados en una máquina llamada apropiadamente microscopio electrónico. Pero hay un par de “errores”:

1. Las energías más altas de electrones acelerados causan estragos en las muestras. Tanto que deben prepararse con mucho cuidado para resistir el bombardeo de partículas; y sin embargo sufren un daño sustancial bajo exposición prolongada.
2. Los electrones no pueden enfocarse y controlarse cuidadosamente en un ambiente gaseoso, por lo tanto, los Microscopios Electrónicos envuelven sus muestras en una cámara de vacío (alta).

Dados esos hechos, puede imaginarse que las muestras en vivo no permanecen en vivo ni dañadas después de la dura prueba. Lo que tenemos es una especie de “análisis destructivo” que, cuando se realiza lo suficientemente rápido, revela la información que queremos. Pero no deja intacto el objeto biológico observado.

Para aliviar esas deficiencias, se han utilizado otras formas de energía. Pero para que las longitudes de onda sean lo suficientemente cortas y lograr que los rayos penetren lo suficiente, las energías involucradas deben ser mayores. Por ejemplo, ahora rutinariamente realizamos una forma (limitada) de exploración de cuerpo completo usando Rayos X en un procedimiento llamado tomografía computarizada. En este procedimiento, se aplica un rayo apretado de Rayos X a través de un bastidor giratorio que incluye el emisor y el sensor de tal manera que una serie de arcos semicirculares que “cortan discos estrechos” a lo largo del eje del cuerpo. Esas lecturas de sensor se pasan a través de un algoritmo que reconstruye (con alguna pérdida de resolución) la densidad 3D dentro del disco escaneado. El procedimiento se repite con discos sucesivos hasta que obtenemos una gran cantidad de discos delgados y planos que se pueden apilar y reconstruir una aproximación del cuerpo completo (o la cantidad que sea necesaria o interesante).

Eso se parece más a lo que estás preguntando, pero también hay algunos “errores”:

1. El haz de barrido y la resolución del sensor solo pueden hacerse lo suficientemente angostos para el uso macroscópico en los escáneres de TC estándar del hospital. Obtener un grano lo suficientemente angosto y una resolución de sensor lo suficientemente alta requiere mucha más “luminosidad” en el haz de rayos X para compensar la dispersión esperada.
2. El rayo también requiere energías más altas para tener una longitud de onda más pequeña y, por lo tanto, una mejor resolución. Pero las energías más altas son más penetrantes y, por lo tanto, se dispersan menos, por lo tanto, pronto alcanzamos una situación de “rendimientos decrecientes” donde aumentar la energía del haz solo logra “freír” el cuerpo en lugar de hacer mejores imágenes.
3. El acto mecánico del escaneo lleva un tiempo, tanto porque necesitamos usar una luminosidad del haz lo suficientemente baja para no irradiar y dañar el cuerpo, y porque tenemos que tomar un tiempo para que los sensores se registren y envíen sus resultados a la computadora que creará la imagen tomográfica de la multitud de muestras. Durante este tiempo, el cuerpo (que está vivo) se moverá levemente y, por lo tanto, producirá una “imagen borrosa”. El software puede compensar de alguna manera este efecto utilizando algoritmos de deconvolución, pero solo puede ir tan lejos. Para obtener una mejor resolución, necesita aumentar sustancialmente la velocidad de escaneo o realizar múltiples “pases” para obtener una imagen de consenso. O, mejor aún, “congelar” el cuerpo para lograr una inmovilidad completa …

Ahora, incluso las tomografías computarizadas no pueden mostrar resoluciones subcelulares sin los mismos “inconvenientes” de requerir una mayor radiación de energía con alta luminosidad. Lo cual es notorio por causar estragos en todas las funciones biológicas y celulares en poco tiempo.

TL; DR:

No tenemos la tecnología. Podríamos en algún momento futuro, pero hasta ahora no sabemos cómo lograrlo. Tenemos tecnologías lo suficientemente buenas para muestras de tejido pequeñas y muertas, y tecnología decente para organismos enteros vivos. Incluso tenemos una tecnología bastante buena para objetos grandes no vivos, como máquinas, que pueden soportar haces de energía concentrados y de alta energía.

¿Pero la tecnología para escanear un cuerpo humano entero con resolución celular (o mayor) sin dañarlo o matarlo? No.