UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

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Investigadores del grupo Biomedical Image Tecnologies de la ETSI de Telecomunicación han desarrollado esta técnica en el pez cebra, referente en el estudio del cáncer e investigación sobre células madre.

Imagen captada del inicio del desarrollo embrionario.

Imagen en alta definición captada en el minuto 105 del desarrollo embrionario del pez cebra.

Reconstrucción digital 3D del proceso embrionario.

La investigación describe con una precisión sin precedentes el desarrollo desde la primera célula fertilizada hasta su conversión en un embrión de mil células en tres horas sin alterar este frágil proceso.

Este trabajo es el resultado del consorcio franco-español formado por el Centro Nacional de Investigación Científica francés CNRS, la École Polytechnique de Paris y el grupo Biomedical Image Technologies (BIT), dirigido por el catedrático Andrés Santos y perteneciente al Departamento de Ingenieria Electronica (DIE) de la ETSI de Telecomunicación de la UPM. 

La investigación publicada recientemente en la revista Science*1, y comentada en la revista Nature*2, propone una metodología para filmar las primeras etapas del desarrollo (ver vídeo) y construir el árbol del linaje celular. Se trata de identificar la posición de cada célula del embrión y a que órgano va a dar lugar su descendencia. Para ello se ha desarrollado una nueva técnica de microscopía que genera una imagen 3D del embrión vivo cada minuto aprovechando las propiedades ópticas no lineales de las membranas y núcleos celulares. Mediante algoritmos matemáticos aplicados a las imágenes obtenidas se consigue reconstruir digitalmente todas las células del embrión y medir características tales como la forma de la membrana celular.

La investigación ha mostrado que los procesos que ocurren durante esta etapa del desarrollo son más asíncronos y asimétricos de lo que se pensaba previamente. De este modo, las primeras divisiones en el embrión no son síncronas sino que tienen lugar siguiendo un patrón en forma de onda a través del embrión. Procesos biológicos que hacen “la ola” a través del embrión. Esto hace que, por ejemplo, células surgidas de la misma división no se dividan al mismo tiempo.

La metodología propuesta  servirá como referencia para futuros estudios en biología de sistemas. Según explica Miguel A. Luengo-Oroz - coautor de la publicación-, la colaboración entre biólogos, ingenieros, matemáticos y físicos en esta investigación es un claro ejemplo de cómo la biología esta entrando en la era digital. El cambio de las descripciones verbales clásicas de la biología por  descripciones formales y cuantitativas obtenidas a través de la  matemática aplicada es fundamental para entender los procesos biológicos complejos. Los equipos de investigación multidisciplinares tendrán cada vez más importancia en la investigación biomédica en los próximos años y en esa línea el grupo de investigación BIT de la ETSIT desarrolla nuevas tecnologías para la adquisición y el tratamiento de imágenes biomédicas.

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