Investigadores del CNIC obtienen un mapa virtual que muestra cómo se forma el corazón de los mamíferos

Un equipo de expertos del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) ha llevado a cabo un estudio por el que ha obtenido un mapa virtual que muestra cómo se forma el corazón de los mamíferos durante las primeras etapas del desarrollo embrionario, lo que ha llevado a cabo a través de un nuevo método computacional.

En concreto, este trabajo, que ha sido publicado en la revista especializada 'eLife', ha combinado la microscopía en directo de modelos experimentales con técnicas avanzadas de análisis de imágenes y aprendizaje automático. Con ello, se han reconstruido los movimientos y los cambios de forma que transforman el tejido cardíaco inicial en el tubo cardíaco primitivo.

"La microscopía en directo nos permite observar el desarrollo del corazón, pero convertir estas imágenes complejas en información cuantitativa ha supuesto un gran reto", ha explicado al respecto la primera autora de este estudio e investigadora del CNIC, Morena Raiola, quien ha añadido que este mapa virtual "permite ahora seguir cómo cada región del tejido cardíaco inicial contribuye al tubo cardíaco primitivo".

En este sentido, la investigación expone que el corazón es el primer órgano que se forma y que empieza a funcionar en los mamíferos. Durante su desarrollo, un grupo plano de células precursoras, conocido como primordio cardíaco, se desplaza y cambia de forma hasta formar un tubo tridimensional capaz de empezar a bombear sangre.

Al hilo, los autores han subrayado que comprender este proceso podría ayudar a explicar cómo se desarrolla normalmente el corazón y cómo las alteraciones pueden dar lugar a cardiopatías congénitas. Sin embargo, han reconocido que su estudio es complicado porque el tejido cambia rápidamente de forma, al mismo tiempo que el corazón embrionario comienza a latir.

MICROSCOPÍA CON LAPSO DE TIEMPO

De cualquier forma, y con el objetivo de aportar luz en este sentido, los investigadores han desarrollado este método computacional que permite seguir el movimiento de los tejidos directamente a partir de imágenes de microscopía con lapso de tiempo. Así, han validado este comparando sus resultados con los movimientos de células individuales cuyo seguimiento se había realizado experimentalmente.

Tras ello, los expertos han empleado el aprendizaje automático para alinear los datos de diferentes embriones y combinarlos en un único modelo de desarrollo cardíaco, el cual muestra dónde y cuándo el tejido se estira, crece o cambia su dirección de movimiento a medida que la primordia cardíaca se convierte en el tubo cardíaco lineal.

Además, han declarado que este mapa relaciona la posición inicial de una célula o una región de tejido con la parte del tubo cardíaco a la que contribuirá posteriormente, lo que han asegurado que ofrece una nueva forma de explorar cómo se organizan las diferentes regiones del corazón embrionario a lo largo del tiempo.

Por otra parte, este análisis ha revelado que las células vecinas suelen moverse juntas de forma coordinada, pero no todas las partes del tejido se deforman de la misma manera. Por el contrario, el primordio cardíaco se divide en regiones diferenciadas, cada una con su propio patrón de movimiento y crecimiento, patrones que transforman el primordio cardíaco, inicialmente bilateral, en un tubo cardíaco tridimensional de orientación longitudinal.

"El principal avance es que ahora podemos describir la formación del tubo cardíaco de forma cuantitativa y demostrar que el corazón primitivo se forma a partir de distintas regiones de tejido que siguen patrones de deformación específicos, pero coordinados con precisión", ha señalado el jefe del Grupo de Control Genético del Desarrollo y Regeneración de Órganos del CNIC y autor principal de este estudio, Miguel Torres.

Por último, y tras exponer los investigadores que también se ha aportado nueva información sobre la formación de la cámara ventricular primitiva, estos han afirmado que este nuevo método computacional también podría utilizarse para estudiar otros órganos y tejidos que experimentan cambios tridimensionales complejos durante el desarrollo embrionario.