Los haces de aire capturan las estructuras 3D del interior de los esferoides

POR CHLOE WILLIAMS

Fuente: Spectrum | 08/04/2021

Fotografia: Spectrum

Un novedoso método de obtención de imágenes permite a los investigadores captar imágenes en 3D de esferoides cerebrales -cultivos esféricos de células cerebrales- y sus estructuras internas.

El método podría ayudar a los científicos a estudiar el desarrollo temprano del cerebro y a comprender mejor qué es lo que falla en el autismo.

Los investigadores suelen obtener imágenes de los esferoides en 2D, cortándolos en secciones finas o separando las células para examinarlas mediante microscopía confocal. Ambos métodos pueden destruir aspectos de la estructura interna, la organización y los procesos celulares de un esferoide en 3D.

En el nuevo trabajo, los investigadores han optimizado una técnica de obtención de imágenes en 3D denominada microscopía de lámina de luz con haz de aire para estudiar los esferoides cerebrales, proporcionando una de las primeras vistas en 3D de las estructuras internas de los esferoides, incluidas las rosetas. Se cree que estas formaciones recapitulan el tubo neural, que da lugar al cerebro y la médula espinal en un embrión en desarrollo. Los estudios han demostrado que las rosetas se forman de forma diferente en los esferoides derivados de las células de personas con trastornos del neurodesarrollo, como el síndrome X frágil y el autismo.

El equipo fabricó primero esferoides corticales, que imitan el cerebro anterior, utilizando células madre derivadas de tres personas neurotípicas. Cultivaron los esferoides durante 7, 17 o 30 días y luego utilizaron marcadores de anticuerpos para teñir ciertos tipos de células y proteínas que recubren el interior de las rosetas.

Para comparar las técnicas de imagen, los investigadores examinaron los esferoides bajo un microscopio de lámina de luz y un microscopio confocal. Con el microscopio confocal, obtuvieron imágenes de los esferoides enteros o en secciones finas.

Gama de rosetas: al obtener imágenes de los esferoides en 3D, los investigadores pueden ver las estructuras denominadas rosetas, en las que las células cerebrales inmaduras (verde) rodean una cavidad (rosa), de diversas formas y tamaños. / Cortesía de Deepak P Srivastava

Mirando hacia dentro

El equipo informó en enero, en la revista Molecular Autism, que el microscopio confocal mostró sólo unas 100 micras dentro de los esferoides intactos, una profundidad excesiva para ver las estructuras internas. Las imágenes de cortes finos revelaron la organización típica de las rosetas: un anillo de células que rodea una cavidad circular, o lumen.

En unos pocos casos, los lúmenes parecían tener una forma cónica y tubular. "Nos dimos cuenta de que los veíamos de lado", dice Deepak Srivastava, lector de neurociencia molecular del King's College de Londres (Reino Unido), que dirigió el trabajo. "Fue pura suerte que los cortáramos por el medio".

En cambio, el microscopio de lámina de luz reveló muchas rosetas de diversas formas y tamaños, incluidas las más grandes y redondeadas y las más pequeñas y tubulares. Este método también permitió a los investigadores obtener imágenes de 600 micras cúbicas de tejido de una sola vez, lo suficiente para captar parte de los esferoides grandes o la totalidad de los pequeños.

Sin embargo, los marcadores de anticuerpos no eran claramente visibles en todo el tejido, probablemente porque no pueden penetrar profundamente en los esferoides y porque las grasas de las células interfieren en la transmisión de la luz, dicen los investigadores.

Para superar estos problemas, el equipo trató los esferoides con un brebaje químico que los libera de la grasa y los vuelve transparentes. Utilizaron otra serie de productos químicos para hacer los esferoides más permeables y dar a los anticuerpos más tiempo para infiltrarse en el tejido.

Las imágenes de los esferoides tratados revelaron con mayor claridad la disposición de las rosetas, incluso en las regiones más profundas. Los esferoides contenían lúmenes de rosetas de diversos tamaños, incluido un esferoide con un único lumen de gran tamaño, que recordaba la formación del tubo neural.

Estos resultados refuerzan la idea de que los esferoides cerebrales imitan los procesos clave del desarrollo, afirman los investigadores. El método de obtención de imágenes podría utilizarse para examinar las rosetas de los esferoides fabricados con células de personas con autismo y para comprender mejor los procesos que subyacen a esta enfermedad.

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