Un video 3D del battito cardiaco embrionale

L'1% dei bambini negli Stati Uniti nasce con anomalie cardiovascolari. I processi di sviluppo che portano a questi problemi congeniti non sono visibili nelle ecografie e la mancanza di strumenti per l'imaging non invasivo ad alta risoluzione dello sviluppo dei mammiferi ha ostacolato i tentativi dei ricercatori di comprendere questi processi.

Nella speranza di fornire informazioni su come prevenire questi problemi di sviluppo, i ricercatori dell'Università di Houston hanno sviluppato un sistema di imaging che stanno utilizzando per riprendere video 3D del cuore dei mammiferi mentre si forma. Nel video qui sotto, che mostra un embrione di topo che ha 8,5 giorni dopo il concepimento, è visibile un normale battito cardiaco. Il cuore del topo inizia a formarsi a 7,5 giorni.

Il video è stato realizzato utilizzando una tecnologia di imaging chiamata tomografia a coerenza ottica. Anche se sembra granuloso, questo e altri video del cuore in via di sviluppo realizzati dal gruppo di Houston sono tra i migliori mai girati. Queste sono le prime immagini ad alta risoluzione del cuore pulsante [mammifero], dice Kirill Larin , assistente professore di ingegneria biomedica e meccanica presso l'Università di Houston. Puoi vedere i vasi sanguigni, le camere cardiache. L'attuale risoluzione della tecnica è di sei micrometri e Larin si aspetta di ridurla a due.

Le tecniche di microscopia possono ottenere risoluzioni molto più elevate, ma sono invasive. Gli ultrasuoni possono penetrare abbastanza profondamente nel corpo per visualizzare gli embrioni umani, ma sono a bassa risoluzione. I ricercatori del Texas hanno sviluppato una variazione sulla tomografia a coerenza ottica che combina alcuni dei vantaggi di ciascuna: ha una risoluzione più elevata rispetto agli ultrasuoni, non è invasiva e può guardare più in profondità nel corpo rispetto alla microscopia (non abbastanza profonda da funzionare nelle persone, ma abbastanza profonda osservare un embrione di topo in laboratorio). Altri studi sullo sviluppo del cuore sono stati condotti su pesci e anfibi: sono più facili da vedere perché questi animali sono più piccoli. Ma i loro sistemi cardiovascolari sono significativamente diversi dai nostri. Molti problemi cardiovascolari congeniti derivano dalla malformazione delle camere del cuore. I cuori di pesce hanno solo due camere; i cuori degli anfibi ne hanno tre. Mammiferi come topi e umani hanno un cuore a quattro camere e, usando la tecnica di Houston, Larin può osservare la formazione di quelle camere.

La tomografia a coerenza ottica funziona su un principio simile agli ultrasuoni. Un raggio di luce laser viene inviato attraverso l'embrione e quando torna indietro viene combinato con un raggio di riferimento interferente. Esaminando l'effetto della luce sul raggio di riferimento, è possibile determinare quanto ha viaggiato e questa informazione viene ricostruita per formare un'immagine. Il gruppo di Houston non ha inventato la tecnica, comunemente usata per l'imaging clinico della retina. Hanno adattato l'hardware e il software esistenti per renderli adatti all'imaging di embrioni.

Larin, che ha presentato la tecnologia di imaging la scorsa settimana alla Conferenza Frontiers in Optics a San Jose, in California, afferma che il suo gruppo sta ora studiando embrioni di topo con disturbi dello sviluppo.

Questa immagine di un embrione di topo è stata realizzata 8,5 giorni dopo il concepimento e mostra alcune delle strutture visibili nel video. Il sacco pericardico è la struttura che circonda il cuore; il ventricolo è una delle camere del cuore; il tratto di deflusso è la struttura da cui il sangue scorrerà nelle arterie e poi nel resto del corpo.
Attestazione: Kirill Larin

nascondere