El método de imágenes muestra el latido y el desarrollo en un modelo de corazón humano
Crédito: Unsplash/CC0 Dominio público
Los investigadores han estado utilizando organoides 3D similares a órganos, cultivos celulares compactos como modelos para estudiar el desarrollo de órganos, enfermedades y descubrimiento de fármacos con excelente éxito . Sin embargo, la mayoría de los métodos de imagen existentes tienen una capacidad limitada para capturar información estructural y pueden tardar horas en generar un resultado.
Ahora, un equipo multiinstitucional de investigadores dirigido por Chao Zhou, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis, ha utilizado la tomografía de coherencia óptica (OCT) para ver los latidos de los organoides del corazón humano. y desarrollándose con el tiempo. OCT es un método de imagen rápido, seguro y no invasivo que detecta diferencias en la forma en que el tejido refracta la luz y puede adquirir imágenes 3D de alta resolución con una profundidad de hasta 1-2 milímetros en menos de un minuto.
A la versión preliminar de los hallazgos se publicó en línea en la revista Biosensors and Bioelectronics el 9 de marzo.
Los colaboradores de Zhou en la Universidad Estatal de Michigan, incluido Aitor Aguirre, profesor asistente de ingeniería biomédica, usaron células madre pluripotentes inducidas por humanos para crear los organoides del corazón humano, que van desde varios cientos de micrómetros hasta 1 milímetro de diámetro, luego el laboratorio de Zhou los recreó usando el mismo protocolo. Luego, el equipo de Zhou usó dos formas de imágenes para observar más de cerca la estructura y la actividad en el organoide, lo que permite observar las cámaras, los vasos sanguíneos, las válvulas cardíacas y otras estructuras del corazón.
Imágenes del ser humano organoide del corazón que se desarrolla durante un período de 30 días. Crédito: laboratorio de Zhou
Yixuan Ming, asociado postdoctoral en el laboratorio de Zhou, usó OCT para obtener imágenes de los organoides del corazón humano durante 30 días, incluidos todos los días desde el día 1 al 22, luego cada dos días hasta el día 30. Para el día 3, todos los organoides habían desarrollado pequeñas cámaras y cavidades. Para el día 14 en un organoide, había 36 cavidades independientes de varios tamaños, y para el día 16, el número total de cavidades se había reducido a 11 cuando las cavidades más pequeñas se fusionaron para formar cavidades más grandes, lo que proporcionó pistas sobre cómo se desarrollan las cuatro cámaras del corazón. .
«OCT nos permitió ver las cámaras internas que se forman dentro del organoide, así como la remodelación y reestructuración activas», dijo Zhou, un líder reconocido internacionalmente en OCT, que está bien establecido para obtener imágenes del cuerpo humano. retina. «Nadie sabe cómo se desarrolla el corazón humano, porque en la etapa embrionaria temprana no hay forma de acceder a él. Modelos como este nos permiten obtener información adicional sobre el desarrollo del corazón sin causar ningún daño».
Usando imágenes de calcio con líneas celulares GCaMP6f, el equipo de Zhou observó que los organoides del corazón humano se contraían o latían, alimentados por una señal eléctrica generada de forma natural. El calcio hace que las células se contraigan y crea una señal fluorescente brillante para la obtención de imágenes. El equipo también pudo ver una estructura similar a una válvula natural que dividía el organoide en cámaras usando OCT.
Un equipo de investigación dirigido por Chao Zhou, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington, ha utilizado la tomografía de coherencia óptica para ver los organoides del corazón humano latiendo y desarrollándose con el tiempo. Crédito: Laboratorio Zhou
«Estos métodos nos permitieron ver lo que realmente está haciendo el corazón», dijo Zhou. «Es muy emocionante ver cómo se desarrolla espontáneamente la estructura similar a una válvula y cómo se abre y se cierra».
A continuación, Zhou y sus colaboradores planean utilizar la optogenética, un método en el que se utilizan haces de luz para abrir y cerrar los canales de iones, en los organoides del corazón humano.
«Ahora, laten espontáneamente, pero si agregamos luz a las células del corazón, tenemos una manera de entrenar el corazón, agregar carga adicional y hacerlo latir más rápido o más lento», dijo Zhou. «Podemos ayudarlos a madurar dándoles diferentes desafíos al iluminarlos».
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Se necesitan agallas para hacer un corazón Más información: Yixuan Ming et al, Caracterización morfológica y funcional longitudinal de los organoides del corazón humano mediante tomografía de coherencia óptica, biosensores y bioelectrónica (2022) ). DOI: 10.1016/j.bios.2022.114136 Información de la revista: Biosensors and Bioelectronics
Proporcionado por la Universidad de Washington en St. Louis Cita: El método de imágenes muestra latidos, desarrollo en modelo de corazón humano (2022, 14 de marzo) obtenido el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-imaging-method-human-heart.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.