Crean un atlas dinámico en 3D de la formación del corazón embrionario

España. 

Un equipo de investigadores ha creado, a partir de una colección de muestras de ratón, un atlas 3D del proceso de formación del corazón en su fase embrionaria, un avance que será de gran ayuda para ahondar en la comprensión del desarrollo de este órgano.

El atlas, desarrollado por un equipo de investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), ha permitido identificar el inicio de la asimetría izquierda-derecha del corazón y aporta información relevante sobre el desarrollo de las malformaciones cardíacas.

Los resultados del estudio se han publicado este martes en la revista Nature Cardiovascular Research.

En biología del desarrollo una pregunta fundamental es cómo adquieren los tejidos sus formas complejas a partir de geometrías simples, un proceso llamado morfogénesis.

En los órganos que se desarrollan siguiendo un patrón muy reproducible, como en las extremidades o los ojos, el proceso se puede observar fácilmente, pero en órganos como el corazón de los mamíferos -con una variabilidad morfológica extrema y poco accesibles a la videomicroscopía- es mucho más difícil.

Además, durante su formación temprana -cardiogénesis-, los corazones embrionarios pueden ser tan diferentes que resulta difícil decidir cuál se encuentra en una etapa de desarrollo más avanzada, aunque, al final, estas morfologías «aparentemente divergentes» acaban convergiendo hasta producir «un corazón típico de recién nacido», explica el investigador del CNIC y director del estudio, Miguel Torres.

Si se pudiera capturar la evolución de los cambios del tejido cardíaco en toda su amplia gama de variabilidad, se podría discriminar entre variaciones morfológicas fisiológicas y anormales en una muestra lo suficientemente grande.

«Solo entonces seríamos capaces de comprender las propiedades de la morfogénesis fisiológica e identificar cuándo y cómo ocurren las anomalías», asegura el investigador.

Para hacer el atlas, el equipo del CNIC adquirió imágenes de alta resolución de una colección amplia de corazones embrionarios de ratón recogidos durante etapas clave de su desarrollo y con una alta densidad temporal.

Posteriormente, transformaron las imágenes en versiones digitales y las ordenaron temporalmente, ya que el momento de la obtención de embriones no se corresponde necesariamente con el tiempo de desarrollo morfológico real.

Todo ello lo hicieron con un enfoque desarrollado recientemente: el mapeo entre superficies, que genera mapas de puntos correspondientes entre formas similares con una densidad de puntos suficiente para reconstruir toda la superficie de los objetos.

«Ello permitió identificar posiciones equivalentes entre grupos de especímenes en una etapa similar y en etapas de desarrollo consecutivas», explica Esteban.

Así crearon un atlas temporal en 3D que muestra la trayectoria de la formación del tubo cardíaco y la variabilidad morfológica local en cada etapa.

La información obtenida muestra que las regiones habitualmente involucradas en malformaciones cardíacas coincidían con regiones de alta heterogeneidad morfológica y/o alta variabilidad en el tiempo de desarrollo.

«Esta observación sugiere que la variabilidad morfológica puede ser la base de la alta incidencia natural de malformaciones congénitas cardíacas, que afectan al 1% de los nacidos vivos», asegura Esteban.

Además, la metodología generada se puede aplicar al análisis cuantitativo de la morfogénesis de cualquier órgano u organoide (versión in vitro de un órgano en desarrollo).

Si una imagen vale más que mil palabras, «una película proporciona mucha más información que mil imágenes aisladas», señala Torres, por lo que considera que «el atlas dinámico generado y el sistema de estadificación morfométrico descrito serán de gran ayuda y una fuente de inspiración para los científicos interesados en comprender el desarrollo del corazón».