El corazón es el primer órgano que se forma y comienza a latir durante el desarrollo embrionario en los mamíferos. A partir de un grupo plano de células precursoras conocido como primordio cardíaco, este tejido se desplaza, se deforma y se reorganiza hasta dar lugar a un tubo tridimensional capaz de bombear sangre. Ahora, un equipo del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC) ha creado una innovadora herramienta computacional que permite analizar este complejo proceso de manera cuantitativa y precisa.
El estudio, publicado en la revista eLife, combina microscopía en directo en modelos experimentales (principalmente embriones de ratón), avanzadas técnicas de análisis de imágenes y aprendizaje automático. Esta aproximación supera uno de los principales desafíos del campo: observar y cuantificar los rápidos cambios de forma del tejido mientras el corazón embrionario ya está latiendo.
“La microscopía en directo nos permite observar el desarrollo del corazón, pero convertir estas imágenes complejas en información cuantitativa ha supuesto un gran reto. Nuestro mapa virtual permite ahora seguir cómo cada región del tejido cardíaco inicial contribuye al tubo cardíaco primitivo”, explica Morena Raiola, primera autora del trabajo e investigadora del CNIC.
Los investigadores desarrollaron un algoritmo que rastrea el movimiento colectivo de los tejidos a lo largo del tiempo. Para validar su precisión, compararon los resultados con el seguimiento experimental de células individuales marcadas. Posteriormente, utilizaron aprendizaje automático para alinear datos de diferentes embriones y generar un modelo unificado del desarrollo cardíaco.
Este modelo reconstruye dónde y cuándo el tejido se estira, crece o cambia de dirección durante la transformación del primordio cardíaco (una estructura plana y bilateral) en el tubo cardíaco lineal (una estructura tridimensional longitudinal).
Uno de los resultados más destacados es un mapa virtual de destino que permite, a partir de cualquier punto del tejido inicial, predecir su posición final en el tubo cardíaco primitivo. De esta forma, se establece una correspondencia clara entre la ubicación original de una región celular y la parte del corazón a la que contribuirá.
El análisis revela que las células vecinas tienden a desplazarse de forma coordinada, aunque cada zona del primordio cardíaco presenta patrones específicos de deformación y crecimiento. Esta coordinación precisa es la que permite la transformación morfológica completa.
“El principal avance es que ahora podemos describir la formación del tubo cardíaco de forma cuantitativa y demostrar que el corazón primitivo se forma a partir de regiones de tejido con patrones de deformación específicos, pero coordinados con precisión”, afirma Miguel Torres, jefe del Grupo de Control Genético del Desarrollo y Regeneración de Órganos del CNIC y autor principal del estudio.
El trabajo también ofrece detalles sobre la formación de la cámara ventricular primitiva. En la zona que dará lugar a la curva externa del tubo, el tejido se expande adoptando una forma similar a un “medio barril”. Esta expansión está limitada en sus extremos por dos regiones en forma de cinturón (en los polos arterial y venoso), que actúan como guías y ayudan a conferir al ventrículo su característica forma curva.
