Investigadores del Colegio Universitario de Londres (conocido por su sigla en inglés como UCL) y el Instituto Francis Crick consiguieron documentar, por primera vez, el proceso por el cual las células cardíacas se originan y organizan en un corazón en formación.
El trabajo fue publicado en la revista The EMBO Journal. Allí se presentaron los detalles del descubrimiento realizado mediante la microscopía avanzada que permitió obtener imágenes en 3D de embriones de ratón en tiempo real.
Con el liderazgo del científico Kenzo Ivanovitch, el equipo de investigadores explicaron que esa tecnología podría abrir posibilidades para estudiar y tratar defectos congénitos del corazón, una afección que afecta a aproximadamente uno de cada cien bebés en todo el mundo.
Cómo se hizo la investigación
Los científicos diseñaron primero un modelo de ratón y luego emplearon la técnica llamada “microscopía de hoja de luz avanzada”.
Este método emplea una fina capa de luz para iluminar y fotografiar muestras diminutas y crea imágenes tridimensionales de alta calidad sin dañar el tejido vivo.
Antes, hicieron crecer embriones en laboratorio durante periodos prolongados, desde unas pocas horas hasta varios días, lo que permitió revelar mecanismos inesperados.
El estudio se centró en la etapa conocida como gastrulación, un proceso crucial del desarrollo embrionario en el que las células comienzan a especializarse y a formar las estructuras primarias del cuerpo, incluido el corazón.
En los seres humanos, la gastrulación ocurre alrededor de la segunda semana de embarazo.
Durante esta fase en los embriones de ratón, el equipo logró rastrear con precisión el movimiento y la división de células individuales durante dos días continuos, y produjeron un detallado video a través de la captura de imágenes cada dos minutos por más de 40 horas.
“Lo que encontramos fue completamente inesperado”, afirmó Ivanovitch. “Es la primera vez que hemos podido observar células cardíacas tan de cerca y durante tanto tiempo en el desarrollo de un mamífero”.
El rastreo de las células
Los investigadores utilizaron marcadores fluorescentes para etiquetar cardiomiocitos, que son las células musculares del corazón. De esta manera, las hicieron brillar con colores distintivos.
Ese paso les permitió seguir la trayectoria de cada célula desde sus etapas más iniciales hasta su integración en el tejido del corazón en formación.
En el proceso, descubrieron que las células destinadas exclusivamente al corazón aparecen sorprendentemente temprano durante la gastrulación, en un intervalo estimado de entre cuatro a cinco horas tras la primera división celular.
“Hemos demostrado que la determinación del destino cardíaco y el movimiento direccional de las células podría estar regulado mucho antes de lo que modelos actuales plantean”, sostuvo el investigador.
Uno de los hallazgos más sorprendentes es que, a pesar de las apariencias, la migración celular hacia el corazón no ocurre de manera aleatoria.
Más bien, las células siguen trayectorias específicas y organizadas como si ya “supieran” dónde deben dirigirse y qué rol desempeñarán, ya sea contribuyendo a la formación de los ventrículos o las aurículas.
Esto cuestiona las teorías previas que suponían que estos movimientos eran caóticos y pone de manifiesto patrones ocultos que aseguran la correcta formación del órgano.
El resultado alcanzado “cambia fundamentalmente nuestro entendimiento del desarrollo cardíaco al revelar que lo que parecía migración caótica en realidad está gobernado por patrones ocultos”, agregó Ivanovitch.
El seguimiento detallado también permitió a los investigadores construir un árbol genealógico celular, que rastrea cada cardiomiocito hasta las células multipotentes originales. Estas células tienen la capacidad de convertirse en diferentes tipos, como las endocardiales.
Estas últimas son esenciales para revestir las superficies internas de los vasos sanguíneos y las cavidades del corazón.
La primera autora del estudio, Shayma Abukar, destacó la complejidad de los procesos que analizaron y señaló que trabajan actualmente en entender las señales que coordinan esta “coreografía celular” durante el desarrollo temprano del corazón.
“El corazón no proviene de un único grupo celular; se forma mediante la unión de grupos celulares distintos que aparecen en diferentes momentos y lugares durante la gastrulación”, explicó Abukar.
Cómo se podría favorece la medicina del futuro
Los resultados del estudio representan avances para comprender defectos congénitos cardíacos y podrían tener implicaciones importantes para la medicina regenerativa.
Los defectos del corazón suelen surgir cuando las células no logran organizarse apropiadamente durante las primeras etapas del desarrollo, a menudo conduciendo a anomalías como agujeros en las paredes del órgano.
Con los resultados del estudio, se podrían desarrollar nuevos enfoques terapéuticos y técnicas más precisas para el cultivo de tejido cardíaco en laboratorio, un paso fundamental hacia tratamientos avanzados en ingeniería de tejidos.
Además, los investigadores esperan que los resultados favorezcan los diseños de estrategias para programar patrones y formas específicas de tejidos de manera controlada.
El científico Ivanovitch fue optimista: “En el futuro, esperamos que este trabajo ayude a descubrir nuevos mecanismos de formación de órganos, lo que permitirá diseñar principios para programar con precisión patrones y formas de tejido”.
La investigación contó con el apoyo de la Fundación Británica del Corazón, una de las principales organizaciones que otorga financiamiento para estudios relacionados con enfermedades del corazón.
En diálogo con Infobae, Pablo García Delucis, cardiocirujano y jefe de Cirugía Cardiovascular, Trasplante Cardíaco y Vascular Periférico del Hospital de Pediatría Juan Garrahan, en la ciudad de Buenos Aires, recordó que “la producción de nuevas células se viene buscando no solo para las cardiopatías, sino también para insuficiencia cardíaca irreversible.
Con su equipo, el médico trabajó en proyectos relacionados con la creación de tejidos mediante impresión en tres dimensiones (3D).
“El resultado del estudio en el Reino Unido es un pilar fundamental para mejorar y salvar vidas en el futuro. Es necesario que haya más apoyo a la investigación en todos los países ya que esta línea de investigación podría cambiar la trasplantología. Hoy la mayor dificultad está en la inmunología”, declaró el especialista argentino.
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