MADRID, 25 Sep. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de varios centros españoles han desarrollado una herramienta de análisis de imágenes en 3D de alto contenido que revela patrones de morfología celular escondidos y que ha sido publicada en la revista 'Cell Reports Methods'.
Una reciente colaboración entre el Instituto de Biomedicina de Sevilla (Hospital Universitario Virgen del Rocío/CSIC/Universidad de Sevilla) con la Universidad del País Vasco, el Instituto Biofisika, el Donostia International Physics Center y otros centros nacionales e internacionales, ha dado como resultado el desarrollo de CartoCell, un software, de código abierto, que tiene un potencial de aplicación tanto en ciencia básica, con la que ya ha sido probado, como para el desarrollo clínico y médico.
"En nuestro trabajo hemos encontrado patrones que aún estaban escondidos y que solo han podido ser desvelados al usar herramientas de inteligencia artificial para el análisis de imágenes microscópicas de tejidos. Vemos que, incluso en estructuras muy simples, ya hay asimetrías en la morfología de las células. Esta es la forma en que comienza la morfogénesis", ha explicado uno de los autores e investigador del Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBiS) y Profesor de la Universidad de Sevilla, Luis M. Escudero.
La morfogénesis se refiere al proceso biológico que causa que un organismo desarrolle su forma y estructura. Es una de las etapas fundamentales durante el desarrollo embrionario y se refiere a la organización y distribución espacial de las células diferenciadas para formar estructuras específicas y eventualmente órganos completos.
Los animales y plantas, además de otras estructuras de la naturaleza, presentan patrones que se pueden detectar fácilmente: las rayas de las cebras, los polígonos de la jirafa o en las conchas de las tortugas, por ejemplo. Todos estos patrones tienen en común que son macroscópicos. Sin embargo, este mismo fenómeno se da a nivel microscópico, en los tejidos. "Estos patrones también aparecen durante el desarrollo embrionario", ha explicado Escudero.
CARTOCELL, UNA HERRAMIENTA PARA CARTOGRAFIAR LOS TEJIDOS EPITELIALES
"CartoCell es una herramienta software que permite procesar de manera rápida y automática una gran cantidad de imágenes 3D obtenidas en el microscopio para la reconstrucción y el análisis de tejidos epiteliales a nivel celular", ha detallado Escudero.
Esta herramienta digital es capaz de trabajar de forma automática mucha información, especializándose en buscar patrones, formas, distribuciones y estructuras en los tejidos a partir de imágenes.
Según aclara Escudero, CartoCell utiliza la potencia de las redes neuronales, específicamente una red neuronal artificial diseñada para optimizar la identificación de células tridimensionales en imágenes de microscopía. La principal ventaja de CartoCell es que puede identificar y estudiar la forma y distribución espacial de cada célula en el tejido epitelial, permitiendo descubrir patrones asociados a diferentes tipos de tejidos.
"Cada célula del tejido es reconstruida con una gran fidelidad, gracias a lo cual podemos estudiar tanto su forma como su distribución espacial. De este modo, CartoCell nos permite descubrir patrones asociados a los diferentes tipos de tejidos y células, así como estudiar sus reglas de empaquetamiento", ha subrayado el investigador.
De momento, el software ha sido usado para estudios de ciencia básica, permitiendo cartografiar la morfología de las células con imágenes de diferentes tipos de tejidos. "De este modo, hemos podido encontrar patrones ocultos de una manera sencilla y muy visual", continúa Escudero, "lo que es fundamental para estudiar la organización de tejidos epiteliales donde las células presentan un contacto estrecho".
Pero, además de los patrones ocultos, y de la investigación biológica de tejidos, CartoCell también muestra un potencial de aplicación clínica. "En el ámbito biomédico, la posibilidad de analizar una gran cantidad de muestras de manera rápida y fiable, como hace CartoCell, es ideal para evaluar la reproducibilidad de cultivos de organoides -pequeños tejidos creados para simular un pequeño órgano- epiteliales y realizar comparativas detalladas entre condiciones normales y patológicas".
Según el investigador, "el testeo del efecto de fármacos en tejidos animales o humanos podría beneficiarse de nuestro método. Nuestro avanzado análisis de imágenes podría detectar cambios sutiles a nivel celular, que a la larga pueden ser importantes, del efecto de cada fármaco contra una determinada enfermedad".
