Un equipo internacional de investigadores logró visualizar por primera vez en 3D cómo se forman las estructuras cardíacas en embriones de mamíferos desde etapas muy tempranas. La investigación fue liderada por el Dr. Kenzo Ivanovitch, del University College London, y publicada en la revista científica EMBO Journal.
Durante la gastrulación, una etapa crítica del desarrollo embrionario, las células comienzan a migrar y organizarse para formar los primeros órganos del cuerpo, incluido el corazón. Hasta ahora, se sabía poco sobre cómo se coordinan estos movimientos celulares para formar las distintas partes del corazón, como ventrículos y aurículas.
Microscopía avanzada para seguir células vivas en tiempo real
Para observar este proceso, los científicos utilizaron microscopía de luz de hoja, una tecnología que permite tomar imágenes tridimensionales sin dañar al embrión. Usaron embriones de ratón vivos y los observaron entre el inicio de la gastrulación y la formación del tubo cardíaco, una etapa esencial en mamíferos.
Gracias a marcadores fluorescentes, pudieron seguir células mesodérmicas individuales (células precursoras del corazón) durante 40 horas continuas, capturando una imagen cada dos minutos. Esta técnica permitió reconstruir:
- Líneas de descendencia celular hasta cinco generaciones.
- Trayectorias tridimensionales de migración dentro del embrión.
- Velocidades y direcciones de movimiento celular en distintas etapas.
Este nivel de detalle nunca había sido alcanzado antes en estudios del corazón en formación.
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Descubren rutas específicas en la formación cardíaca
Uno de los hallazgos clave fue que las células no migran al azar, sino que siguen rutas organizadas y predecibles hacia sus destinos dentro del corazón. Los investigadores identificaron diferentes grupos de células con destinos bien definidos. Por ejemplo:
- Progenitores del ventrículo izquierdo: aparecen temprano, migran de forma rápida y se diferencian en miocitos que forman la medialuna cardíaca.
- Progenitores auriculares: emergen más tarde y forman las regiones de entrada del tubo cardíaco marcadas con la proteína Nr2f2.
También identificaron progenitores multipotentes, capaces de generar varios tipos celulares. Estas células mostraron:
- Mayor dispersión en sus trayectorias.
- Comportamientos más variados que los progenitores unipotentes.
- Compromiso rápido con un destino específico al llegar a ciertas regiones.
Estos patrones ayudan a entender cómo se forman las cámaras cardíacas con precisión estructural desde etapas muy tempranas.
Detalles celulares clave para entender defectos congénitos
El análisis reveló comportamientos distintos entre varios tipos de células mesodérmicas, que influyen en la forma en que se construye el corazón. Los científicos observaron que:
- Las células del mesodermo extraembrionario migran más rápido y de manera dispersa.
- Las células endocárdicas (que recubren el interior del corazón) aumentan su velocidad en etapas tardías.
- Las células pericárdicas (que rodean el corazón) disminuyen su velocidad comparadas con las del ventrículo izquierdo.
Además, se notó que:
- Células hermanas generadas por progenitores unipotentes migran juntas de manera coordinada.
- Las descendientes de progenitores multipotentes tienen trayectorias menos predecibles.
Este nivel de observación permite construir un mapa celular dinámico del corazón en formación, esencial para entender su funcionamiento normal y sus fallos.
Implicaciones para medicina regenerativa y fetal
Los defectos cardíacos congénitos afectan a 1 de cada 100 bebés nacidos vivos. Muchos se originan en etapas muy tempranas del desarrollo. Este estudio ofrece información vital para:
- Comprender el origen de defectos estructurales en el corazón.
- Diseñar diagnósticos prenatales más precisos.
- Desarrollar terapias regenerativas usando células madre.
La visualización del desarrollo cardíaco en tiempo real brinda una base para estudiar qué señales guían a las células hacia destinos correctos o incorrectos. Como explicó la coautora Shayma Abukar, el equipo continúa investigando las señales moleculares que regulan estos complejos desplazamientos celulares.
Estas señales podrían usarse en el futuro para redirigir células madre en terapias para enfermedades cardíacas o en la creación de órganos bioartificiales.
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Conclusión: ver el corazón desde su célula inicial
El estudio de Ivanovitch y su equipo demostró que la migración celular y la decisión de destino en el desarrollo del corazón son procesos altamente organizados y temporizados. Gracias a la microscopía de luz de hoja, se pudo observar:
- La aparición temprana de células progenitoras del corazón.
- Sus trayectorias precisas y diferenciación ordenada.
- La existencia de patrones ocultos que determinan la estructura cardíaca final.
Estos hallazgos no solo enriquecen la biología del desarrollo, sino que abren nuevas rutas para abordar enfermedades del corazón desde su origen celular más básico.
“Logramos ver por primera vez con tal nivel de detalle cómo las células cardíacas se organizan durante el desarrollo”, afirmó el Dr. Ivanovitch.
Este avance técnico y científico deja una huella profunda en la medicina y ofrece una nueva manera de estudiar la vida desde su primer latido.
- Shayma A., et al. (2025). Coordinación temprana de la migración celular y la determinación del destino cardíaco durante la gastrulación en mamíferos. The EMBO Journal.