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El desarrollo de un embrión en 3D y alta definición: de 1 a 1000 células en 180 minutos

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Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) desarrollan una nueva técnica para visualizar y cuantificar el desarrollo embrionario del pez cebra. La investigación, publicada en la revista Science, describe con una precisión sin precedentes el desarrollo desde la primera célula fertilizada hasta su conversión en un embrión de 1000 células en tres horas.

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UPM | 20 septiembre 2010 15:39

<p>Reconstrucción digital 3D del desarrollo embrionario. CREDITOS: Olivier, Luengo-Oroz, Duloquin <em>et al</em>.</p>

Reconstrucción digital 3D del desarrollo embrionario. CREDITOS: Olivier, Luengo-Oroz, Duloquin et al.

Capturar los primeros instantes de vida de un embrión en un vídeo de alta resolución sin perturbar tan frágil proceso. Éste es el objetivo alcanzado por un consorcio franco-español formado por el Centro Nacional de Investigación Científica francés CNRS, la École Polytechnique de Paris y el grupo Biomedical ImageTechnologies, dirigido por el catedrático Andrés Santos, de la UPM y miembro del Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN).

Este estudio describe cuantitativamente el nacimiento y desarrollo de cada una de las células de un embrión de pez cebra durante sus 3 primeras horas de vida hasta alcanzar las 1000 células. El pez cebra es usado como referencia para el estudio del cáncer, en investigación sobre células madre o para comprender los procesos de formación de órganos en los vertebrados.

La investigación publicada recientemente en la revista Science, y comentada en la revista Nature, propone una metodología para filmar las primeras etapas del desarrollo y construir el árbol del linaje celular. Se trata de identificar la posición de cada célula del embrión y a qué 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 está 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.

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Referencias bibliográficas:

Olivier, N., Luengo-Oroz, M.A., Duloquin, L., Faure, E., Savy, T., Veilleux, I., Solinas, X., Débarre, D., Bourgine, P., Santos, A., Peyriéras, N., Beaurepaire, E.; "Cell Lineage Reconstruction of Early Zebrafish Embryos Using Label-Free Nonlinear Microscopy", Science, 329 (5994): 967-971. 20 de agosto de 2010.

Olivier, N., Luengo-Oroz, M.A., Duloquin, L., Faure, E., Savy, T., Veilleux, I., Solinas, X., Débarre, D., Bourgine, P., Santos, A., Peyriéras, N., Beaurepaire, E."Developmental biology: Live-action embryos", Nature 466 (7310):102. 26 de agosto de 2010.

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Video del desarrollo del pez cebra.

La barra de escala corresponde a 100 micras. CREDITOS: Olivier, Luengo-Oroz, Duloquin et al.

 
Zona geográfica: Comunidad de Madrid
Fuente: Universidad Politécnica de Madrid

Comentarios

  • Cornelio Gonzalez Valdenebro |20. septiembre 2010 20:29:16

    La matriz numérica de 48 estados cuánticos, coordenada bidimensionalmente de manera compleja y de carácter no-lineal y que se muestra en la página 60 de www.hombreycosmos.org, es inducida por la representación fraccionaria decimal del estado inicial : 1/49= 0.020408163265306122448979591836734693877551 y parece representar muy bien a un embrionario proceso de duplicación celular el cual, aunque de momento de cáracter bidimensional, puede adquirir 3D al proyectarse especularmente como una onda (recordar que el proceso se encuentra coordenado complejamente), hacia el final estado 48/49= 0.979591836734693877551020408163265306124 y entre los dos TOTALIZAR a la UNIDAD que los genera y dinamiza, de acuerdo a la suma:

    01/49= 0.020408163265306122448979591836734693877551
    48/49= 0.979591836734693877551020408163265306122448
    49/49= 0.999999999999999999999999999999999999999999

    Gracias

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  • Carlos Roberto Támara Gómez |21. septiembre 2010 15:46:45

    Alguna vez pude admirar la forma como un escultor dotado hacía de un paralelepipedo rectángulo de madera fina un toro con cuernos y todo . Noté que el tipo no hacía primero la cabeza y luego las patas. Procedía de una manera totalmente aleatoria, dándole vueltas al palo y cortando aquí y allá luego de alejarlo o acercarlo para tomar perspectiva o alinearlo. Este aparente desorden culminaba luego con una obra muy calibrada y hermosa. Me parece leer lo mismo en esta nota. Tal parece que el llamado caos no es más que una forma del orden que ha sido satanizado por el racionalismo imperante. En efecto, ¿quién ha dicho que sacar cuatro dados blancos y cuatro rojos de un bolsillo que los contenga en partes iguales en número de 16, es más ordenado que sacar otro par cualquiera menos "simétrico". Nótese cómo el lenguaje carga de simetría algo, como si eso tuviera más valor que lo simétrico. ¡Manes del racionalismo que está oculto - perverso y ladino- en nuestro lenguaje. Gracias.

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