lunes, 4 de junio de 2012

El desarrollo de mosca de la fruta célula por célula


Imagen multidireccional de embriones permite a los investigadores seguir el desarrollo de la mosca de la fruta en tiempo real.

En un avance que podría transformar nuestra comprensión de los complejos y dinámicos procesos celulares que subyacen en el desarrollo de los animales, los investigadores han desarrollado un método para realizar un seguimiento de las células individuales de un embrión de mosca desarrollándose en tiempo real. Dos artículos publicados en la web de Nature Methods describen versiones similares de la técnica microscópica.

La comprensión de cómo se desarrolla el embrión a partir de dos células germinales parentales hasta ser un organismo multicelular, la comunicación y la interacción de los sistemas es una tarea difícil. Hasta la fecha, la mayoría de los estudios sólo han sido capaces de realizar un seguimiento en partes del desarrollo en animales como el pez cebra Danio rerio o la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. Una comprensión más completa de todo el proceso puede impulsar y coadyuvar en  la investigación de enfermedades como el cáncer, y ayudar en el desarrollo de terapias con células madre.

Las técnicas actuales de de microscopía de luz necesitan de la iluminación de un lado de la muestra. Normalmente solo se puede apreciar uno de los lados de un organismo en desarrollo y se forma la imagen de forma continua, o también de los 2 lados con vistazos alternativamente, y con los datos resultantes se reconstruye la imagen para formar una imagen tridimensional. Sin embargo, mirar desde un lado a la vez significa que las células no pueden ser rastreadas a medida que emigran de arriba a abajo, pues la rotación de la muestra para ver ambos lados lleva tanto tiempo que cuando se toma la siguiente imagen las células han cambiado, de modo que ya no se alinean las imágenes.

Imagen simultáneas, al mirar desde diferentes ángulos a la vez  resuelve este problema mediante la toma de imágenes desde direcciones opuestas al mismo tiempo y empalmando los datos juntos en tiempo real. El poder de cómputo masivo requerido y los conjuntos de datos eran tan grandes como 11 terabytes (la cantidad de datos en aproximadamente de 2,500 DVDs) de uno de los estudios. Ahora todas las células en un embrión de D. melanogaster se puede visualizar y así apreciar como el animal desarrolla a partir de un óvulo fertilizado que se transforma en una larva lista para eclosionar.



"Prácticamente cualquier persona que quiera estudiar el desarrollo o la función de los sistemas biológicos se beneficiarán inmediatamente de esta técnica porque es la primera vez que el proceso se puede visualizar de esta manera", dice Philipp Keller, co-autor de uno de los Papers y un biofísico de Howard Hughes Medical Institute’s Janelia Farm Research Campus, Virginia. "Es crucial para nuestra comprensión de los mecanismos de desarrollo que podemos ver en primera fila".

"Sabemos que el embrión de la mosca funciona mejor que cualquier otro, puestenemos 100 años de estudios genéticos", dice Michael Levine, quien estudia la genómica en el desarrollo en la Universidad de California en Berkeley y que no estuvo involucrado en la investigación. "Tenemos un plan básico de interacción entre genes, y esta tecnología de imagen debe tener el modelo abstracto y convertirlo en un ser vivo."

Keller dice que las técnicas permiten a los investigadores ver lo que está sucediendo en un animal entero a través de cada etapa del desarrollo, y lo que va mal, como las mutaciones. "Hasta ahora, la biología del desarrollo es un campo cualitativo, que describe las diferentes mutaciones y sus efectos durante el desarrollo. Pero no podía ver lo que estaban haciendo las células individuales de un embrión”. Keller y sus colegas están usando la técnica para seguir el crecimiento y la diferenciación de las neuronas en el cerebro en desarrollo de D.melanogaster y otras especies.

El estudio de los sistemas y las mutaciones genéticas en D.melanogaster también podría dar una idea de las enfermedades humanas, una serie de mecanismos del desarrollo de algunas enfermedades se han conservado evolutivamente desde los insectos hasta los mamíferos. "Va proporcionar mucha información para la salud humana y la lucha contra las enfermedades, así como generar conocimientos básicos, al utilizar esta tecnología para mirar las mutantes de las moscas", dice Levine. "Esto es realmente maravilloso."

Fuente: http://www.nature.com/news/fruitfly-development-cell-by-cell-1.10769

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