Investigadores de la UCL y del Instituto Francis Crick han identificado, por primera vez, el origen de las células cardíacas utilizando imágenes 3D de un corazón formándose en tiempo real, dentro de un embrión de ratón vivo.
por el University College de Londres
Para el estudio, publicado en The EMBO Journal, el equipo empleó una técnica llamada microscopía avanzada de lámina de luz en un modelo de ratón especialmente diseñado. Este método consiste en utilizar una fina lámina de luz para iluminar y tomar fotografías detalladas de muestras diminutas, creando imágenes 3D nítidas sin dañar el tejido vivo.
Gracias a esto, pudieron rastrear células individuales a medida que se movían y se dividían a lo largo de dos días, desde una etapa crítica del desarrollo conocida como gastrulación hasta el punto en que el corazón primitivo comienza a formarse. Esto permitió a los investigadores identificar el origen celular del corazón.
La gastrulación es el proceso mediante el cual las células comienzan a especializarse y organizarse en las estructuras primarias del cuerpo, incluido el corazón. En los seres humanos, esto ocurre durante la segunda semana de embarazo.
Los hallazgos del estudio podrían revolucionar la forma en que los científicos entienden y tratan los defectos cardíacos congénitos, dicen los investigadores.
El autor principal, el Dr. Kenzo Ivanovitch (Instituto de Salud Infantil Great Ormond Street de la UCL y becario de investigación intermedio de la Fundación Británica del Corazón), afirmó: «Esta es la primera vez que hemos podido observar las células cardíacas con tanta precisión y durante tanto tiempo durante el desarrollo de los mamíferos. Primero, tuvimos que cultivar los embriones de forma fiable en una placa de cultivo durante largos periodos, desde unas pocas horas hasta unos pocos días, y lo que descubrimos fue totalmente inesperado».
Mediante marcadores fluorescentes, el equipo marcó las células del músculo cardíaco (cardiomiocitos), haciéndolas brillar con colores distintivos. Combinada con la microscopía de lámina de luz, esta innovación permitió a los investigadores crear un detallado video time-lapse.
Se capturaron instantáneas cada dos minutos durante 40 horas, produciendo imágenes con una resolución espacial sin precedentes.
Las imágenes resultantes mostraron cómo las células se mueven, se dividen y forman las primeras partes de un embrión, como el corazón. Cada cardiomiocito brillante pudo entonces rastrearse hasta células anteriores, lo que permitió a los científicos crear un árbol genealógico de las células. Esto les ayudó a ver exactamente cuándo y dónde aparecieron en el embrión las primeras células que forman el corazón.
En las primeras etapas, las células embrionarias eran multipotentes (capaces de transformarse en diversos tipos celulares). Estas incluían no solo células cardíacas, sino también otras como las células endocárdicas, un tipo de célula que recubre las superficies internas de los vasos sanguíneos y las cavidades cardíacas.
Sin embargo, los investigadores descubrieron que al comienzo de la gastrulación (normalmente dentro de las primeras cuatro a cinco horas, después de la primera división celular), las células que contribuyen únicamente al corazón emergen rápidamente y se comportan de maneras muy organizadas.
En lugar de moverse aleatoriamente, siguen caminos distintos, casi como si ya supieran a dónde van y qué papel desempeñarán, ya sea contribuyendo a los ventrículos (las cámaras de bombeo del corazón) o a las aurículas (donde la sangre ingresa al corazón desde el cuerpo y los pulmones).
El Dr. Ivanovitch afirmó: «Nuestros hallazgos demuestran que la determinación del destino cardíaco y el movimiento direccional de las células pueden regularse mucho antes en el embrión de lo que sugieren los modelos actuales.
Esto cambia radicalmente nuestra comprensión del desarrollo cardíaco al demostrar que lo que parece una migración celular caótica en realidad está gobernada por patrones ocultos que garantizan la correcta formación del corazón.
La autora principal, candidata a doctorado Shayma Abukar (Instituto de Salud Infantil Great Ormond Street de UCL e Instituto de Ciencias Cardiovasculares de UCL), dijo: «Ahora estamos trabajando para comprender las señales que coordinan esta compleja coreografía de movimientos celulares durante el desarrollo cardíaco temprano.
«El corazón no proviene de un solo grupo de células, se forma a partir de una coalición de grupos de células distintos que aparecen en diferentes momentos y lugares durante la gastrulación».
Los hallazgos del estudio podrían revolucionar la comprensión y el tratamiento de los defectos cardíacos congénitos, que afectan a casi uno de cada 100 bebés. Además, podrían acelerar el progreso en el desarrollo de tejido cardíaco en el laboratorio para su uso en medicina regenerativa.
El Dr. Ivanovitch afirmó: «En el futuro, esperamos que este trabajo ayude a descubrir nuevos mecanismos de formación de órganos. Esto aportará información a los principios de diseño para programar con precisión los patrones y formas de los tejidos para la ingeniería de tejidos».
Más información: Shayma Abukar et al., Coordinación temprana de la migración celular y determinación del destino cardíaco durante la gastrulación en mamíferos, The EMBO Journal (2025). DOI: 10.1038/s44318-025-00441-0
