Próxima generación: la cámara del corazón
Flujo de calcio (arriba) y voltaje (abajo) a lo largo del tiempo en cortes de tejido cardíaco de rata. PETER LEE, CHRISTIAN BOLLENSDORFF
EL DISPOSITIVO: Una compleja interacción de señales gobierna el ritmo cardíaco. Los cambios de voltaje y el flujo de calcio son importantes para controlar la función del músculo cardíaco, ya que cada señal influye en la dinámica de la otra. Científicos de la Universidad de Oxford han creado un sistema de una sola cámara que puede capturar la dinámica de estas señales simultáneamente, lo que brinda información importante sobre su relación.
Peter Lee y sus colegas combinaron varios colores de diodos emisores de luz (LED) con un filtro de emisión multibanda para que una cámara de muy alta velocidad pudiera capturar las diferentes longitudes de onda de la luz emitida por varios tintes fluorescentes. Mediante el uso de diferentes colores de LED, pudieron estimular diferentes tintes para medir los cambios en el calcio y el voltaje en el tejido cardíaco o en capas individuales de cardiomiocitos humanos (creados a partir de células madre pluripotentes inducidas).
QUÉ&rsquo ;S NOVEDAD:La nueva…
Cámara única y sistema LED. PETER LEE
IMPORTANCIA: Debido a que los cambios de calcio y voltaje interactúan para controlar la función cardíaca y las perturbaciones conducen a disfunciones como la arritmia, el sistema de cámara de Lee proporciona a los investigadores una herramienta para investigar más a fondo la interacción entre el dos señales, y así obtener una comprensión más profunda de la función cardíaca.
El uso de una sola cámara con múltiples filtros de emisión también permitió a Lee y sus colaboradores medir el calcio correctamente, explicó Lee. Muchos experimentos anteriores utilizaron tintes de calcio de alta afinidad, que se unían fuertemente pero podían perturbar la señal. Los LED fuertes permitieron colorantes de unión más débil y la medición de calcio radiométrica, lo que significa que los colorantes muestran cambios en la longitud de onda de emisión al unir calcio. Luego, los investigadores pueden cuantificar la concentración de calcio en función de las emisiones de luz que detectan y el flujo de calcio simultáneamente.
Además, explicó Lee, la simplicidad del sistema lo hace más fácilmente escalable. Los LED son económicos y funcionan bien, y la falta de partes móviles hace que la configuración sea mucho más fácil que los sistemas de varias cámaras que necesitan una calibración cuidadosa.
NECESITA MEJORAR: Tan atractivamente simple como uno -La configuración de la cámara es que una sola cámara y múltiples fuentes de luz también pueden presentar nuevos obstáculos, explicó Salama. Debido a que se usa una cámara para capturar múltiples parámetros, esto reduce la cantidad de cuadros de imagen que se pueden dedicar a cada señal, señaló Salama. Por ejemplo, si una cámara funciona a 1000 fotogramas por segundo, pero captura cuatro señales, solo 250 de esos fotogramas capturarán cada parámetro.
Salama también temía que alinear los LED y la cámara pudiera resultar en la diferentes fuentes de luz golpean el tejido cardíaco en diferentes ángulos y rebotan en diferentes ángulos, lo que dificulta que la cámara los capture a todos. Al visualizar las propagaciones de voltaje y calcio sobre una sola capa de celdas, los científicos deben asegurarse de que las emisiones que están comparando provengan de los mismos lugares para que no intenten hacer coincidir los cambios de voltaje en un conjunto de celdas con los flujos de calcio en otro. Cuando se obtienen imágenes de cambios a escala microscópica, Lee soluciona este problema fusionando las luces en un solo camino y usando una fibra óptica para dirigir todos los colores a un sitio.
Hasta ahora, la nueva configuración de la cámara solo muestra una muestra a la vez, pero Lee está trabajando para construir un sistema de alto rendimiento, imaginando su uso como una herramienta de detección que podría ayudar a visualizar cómo las drogas afectan la propagación de la señal en una serie de capas de miocitos o tejido cardíaco. También está diseñando filtros de banda de emisión personalizados, para que los investigadores puedan visualizar más parámetros con diferentes colorantes, como el pH o el potencial mitocondrial. Hacia dónde nos dirigimos es la expansión, dijo Lee.
P. Lee et al., Mapeo simultáneo de voltaje y calcio de monocapas de miocitos cardíacos derivados de células madre pluripotentes inducidas por humanos genéticamente purificadas, Circulation Research, doi:10.1161/CIRCRESAHA.111.262535, 2012 .
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