Embrión digital de pez cebra

Muchos de nosotros sabemos que parte importante del futuro de la biología radica en la bioinformática. Cada día que pasa generamos ingentes cantidades de información (gracias a las avanzadas tecnologías que poseemos en la actualidad), la cual no podemos aprovechar debido a nuestras limitaciones. Conocemos ,por ejemplo, cientos de genomas, pero no los entendemos realmente. La solución parece clara, utilizar ordenadores para realizar las tareas para las que no estamos capacitados, es decir, la bioinformática.

Un ejemplo del uso de técnicas bioinformáticas diferente al ya citado de estudio de genomas, es el que os presento en esta noticia, en la que se muestra el uso de modelos digitales para el estudio del desarrollo embrionario temprano del pez cebra.

Éste estudio ha sido llevado a cabo por el EMBL (Laboratorio Europeo de Biología Molecular). Para ello, utilizando un nuevo microscopio, han seguido todas las células (con todos sus movimientos, divisiones...) de un embrión de pez cebra las 24 primeras horas de su desarrollo, para a posteriori generar un modelo 3D de dicho embrión.

Para ello se utilizó un microscopio que basa su funcionamiento en el escaneo de organismos vivos mediante un haz de luz láser que incide desde muchas direcciones, generando una serie de datos que forman una imagen 3D tras la integración de los mismos en un ordenador. Con ésta tecnología novedosa se realizó el seguimiento de los núcleos, desde la fase de 1 hasta 20000 (núcleos, y por lo tanto células), registrando tanto las posiciones como las divisiones y migraciones de los mismos, tanto en embriones normales como en mutantes, generando terabytes de información (un ejemplo para observar la magnitud del estudio, se han tomado más de 400000 fotografías por cada embrión estudiado).
Con esta gran cantidad de información se generó un embrión virtual 3D, objeto final del estudio.

Éste estudio empieza a dar sus frutos, ya que gracias a los patrones de división observados se ha descubierto la existencia de una ruptura de la simetría morfodinámica determinada por señales provenientes de la madre, que genera el eje corporal del embrión. También se ha propuesto un nuevo modelo para la formación de las capas embrionaria, demostrando que el mesodermo se forma a partir de 1/3 de las células embrionarias en un solo evento; se ha modificado el modelo anterior del desarrollo de ciertos órganos como el corazón...

Los responsables de éste experimento esperan realizar estudios similares en ratones pollos y ranas, para, tras generar sus embriones virtuales, compararlos y así conocer los principios básicos del desarrollo y observar su conservación a lo largo de la evolución.

La gran base de datos generada con las posiciones de las células a diferentes tiempos, así como los vídeos e imágenes generados están a disposición del público, para que puedan ser usados por la comunidad científica.

Fuentes:
EMBL
Science

Diego Mallo Adán

Recomendaciónes personales:

1º: Pinchad la foto para verla más grande, y poder ver la diferencia entre el embrión digital y la imagen del microscopio (en el embrión digital, los colores indican las rutas de migración de las células).

2º:Si os interesa el tema, entrad en el enlace que he introducido en el texto ("a disposición del público"), el material es muy interesante.