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Un video en 3D del latido del corazón embrionario
El uno por ciento de los bebés en los Estados Unidos nace con anomalías cardiovasculares. Los procesos de desarrollo que conducen a estos problemas congénitos no son visibles en las ecografías, y la falta de herramientas para obtener imágenes del desarrollo de los mamíferos de forma no invasiva a alta resolución ha obstaculizado los intentos de los investigadores por comprender estos procesos.
Con la esperanza de proporcionar información sobre cómo se podrían prevenir estos problemas de desarrollo, los investigadores de la Universidad de Houston han desarrollado un sistema de imágenes que están utilizando para tomar videos en 3D del corazón de los mamíferos a medida que se forma. En el video a continuación, que muestra un embrión de ratón que ha pasado 8.5 días desde la concepción, se puede ver un latido normal del corazón. El corazón del ratón comienza a formarse a los 7,5 días.
El video se realizó utilizando una tecnología de imágenes llamada tomografía de coherencia óptica. Aunque parece granulado, este y otros videos del corazón en desarrollo hechos por el grupo de Houston son algunos de los mejores jamás tomados. Estas son las primeras imágenes a alta resolución del latido del corazón [de un mamífero], dice Kirill Larin , profesor asistente de ingeniería biomédica y mecánica en la Universidad de Houston. Puedes ver los vasos sanguíneos, las cámaras del corazón. La resolución actual de la técnica es de seis micrómetros y Larin espera reducirla a dos.
Las técnicas de microscopía pueden obtener una resolución mucho mayor, pero son invasivas. El ultrasonido puede penetrar lo suficientemente profundo en el cuerpo para obtener imágenes de embriones humanos, pero es de baja resolución. Los investigadores de Texas desarrollaron una variación en la tomografía de coherencia óptica que combina algunas de las ventajas de cada una: es de mayor resolución que el ultrasonido, no es invasiva y puede mirar más profundamente en el cuerpo que la microscopía (no lo suficientemente profunda para trabajar en personas, pero lo suficientemente profunda para ver un embrión de ratón en el laboratorio). Se han realizado otros estudios del corazón en desarrollo en peces y anfibios: son más fáciles de ver porque estos animales son más pequeños. Pero sus sistemas cardiovasculares son significativamente diferentes al nuestro. Muchos problemas cardiovasculares congénitos son el resultado de la malformación de las cámaras del corazón. Los corazones de pescado tienen solo dos cámaras; los corazones de los anfibios tienen tres. Los mamíferos como los ratones y los humanos tienen un corazón de cuatro cámaras y, utilizando la técnica de Houston, Larin puede observar cómo se forman esas cámaras.
La tomografía de coherencia óptica funciona con un principio similar al ultrasonido. Se envía un rayo de luz láser a través del embrión y, cuando rebota, se combina con un rayo de referencia interferente. Al examinar el efecto de la luz en el haz de referencia, es posible determinar qué tan lejos viajó y esta información se reconstruye para formar una imagen. El grupo de Houston no inventó la técnica, que se usa comúnmente para obtener imágenes clínicas de la retina. Adaptaron el hardware y el software existentes para hacerlos adecuados para la obtención de imágenes de embriones.
Larin, quien presentó la tecnología de imágenes la semana pasada en la Conferencia Frontiers in Optics en San José, CA, dice que su grupo ahora está estudiando embriones de ratón con trastornos del desarrollo.
Esta imagen de un embrión de ratón se tomó 8,5 días después de la concepción y muestra algunas de las estructuras visibles en el video. El saco pericárdico es la estructura que rodea al corazón; el ventrículo es una de las cámaras del corazón; el tracto de salida es la estructura desde la cual la sangre fluirá hacia las arterias y luego hacia el resto del cuerpo.
Crédito: Kirill Larin