Desarrollan una herramienta que detecta patrones ocultos en los tejidos celulares

Una investigación realizada por el Instituto de Biomedicina de Sevilla, la Universidad del País Vasco, el Instituto Biofisika y el Donostia International Physics Center, ha desarrollado una herramienta de análisis de imágenes 3D, a la que han denominado CartoCell, que revela patrones de morfología celular escondidos. Este software, de código abierto, tiene un gran potencial de aplicación tanto en ciencia básica, con la que ya ha sido probado, como para el desarrollo clínico y médico.

Los animales y plantas, además de otras estructuras de la naturaleza, presentan patrones que podemos detectar fácilmente como, por ejemplo, las rayas de las cebras y los polígonos en las manchas de las jirafas o en las conchas de las tortugas. Todos estos patrones tienen en común que son macroscópicos, es decir, se ven a simple vista. Sin embargo, este mismo fenómeno se da a nivel microscópico, en los tejidos. “Estos patrones también aparecen durante el desarrollo embrionario”, explica Luis M. Escudero, uno de los autores, investigador del Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBiS) y profesor de la Universidad de Sevilla. “Por ejemplo, hay genes que se expresan en patrones alternos de rayas y que son fundamentales para establecer los segmentos de los insectos”. 

Muchos de estos patrones son ya conocidos y muy estudiados, sin embargo, quedan otros muchos por descubrir. “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”, indica el investigador.

Cartografiar los tejidos epiteliales 

CartoCell es un software que permite procesar de manera rápida y automática una gran cantidad de imágenes de 3D obtenidas en el microscopio para la reconstrucción y el análisis de tejidos epiteliales a nivel celular. En otras palabras, 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. “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”, explica Escudero. De momento, el software ya 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 el investigador, “lo que es fundamental para estudiar la organización de tejidos epiteliales donde las células presentan un contacto estrecho”.

Además de los patrones ocultos, y de la investigación biológica de tejidos, esta herramienta también muestra un gran 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, es decir, de pequeños tejidos creados para simular un pequeño órgano y realizar comparativas detalladas entre condiciones normales y patológicas”, añade el investigador, que, además, destaca que “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 producidos por el efecto de cada fármaco contra una determinada enfermedad”.

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