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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