Film 3D przedstawiający embrionalne bicie serca

Jeden procent niemowląt w Stanach Zjednoczonych rodzi się z nieprawidłowościami sercowo-naczyniowymi. Procesy rozwojowe, które prowadzą do tych wrodzonych problemów, nie są widoczne w badaniach ultrasonograficznych, a brak narzędzi do nieinwazyjnego obrazowania rozwoju ssaków w wysokiej rozdzielczości utrudnia naukowcom próby zrozumienia tych procesów.

W nadziei na zapewnienie wglądu w to, jak można zapobiec tym problemom rozwojowym, naukowcy z Uniwersytetu w Houston opracowali system obrazowania, którego używają do rejestrowania wideo 3D serca ssaków w trakcie jego powstawania. Na poniższym filmie, pokazującym zarodek myszy, który minął 8,5 dnia od poczęcia, widoczne jest normalne bicie serca. Serce myszy zaczyna się formować po 7,5 dniu.

Film został wykonany przy użyciu technologii obrazowania zwanej tomografią optyczno-koherencyjną. Choć wygląda na ziarniste, ten i inne wideo przedstawiające rozwijające się serce nakręcone przez grupę z Houston są jednymi z najlepszych, jakie kiedykolwiek nakręcono. To pierwsze obrazy bijącego serca [ssaka] w wysokiej rozdzielczości, mówi Kirill Larin , adiunkt inżynierii biomedycznej i mechanicznej na Uniwersytecie w Houston. Możesz zobaczyć naczynia krwionośne, komory serca. Obecna rozdzielczość tej techniki wynosi sześć mikrometrów, a Larin spodziewa się, że uda się ją obniżyć do dwóch.

Techniki mikroskopowe mogą uzyskać znacznie wyższą rozdzielczość, ale są inwazyjne. Ultradźwięki mogą wejść wystarczająco głęboko w ciało, aby zobrazować ludzkie embriony, ale mają niską rozdzielczość. Naukowcy z Teksasu opracowali wariację optycznej tomografii koherentnej, która łączy w sobie niektóre zalety każdej z nich: ma wyższą rozdzielczość niż ultradźwięki, jest nieinwazyjna i pozwala głębiej zajrzeć w ciało niż mikroskopia (nie jest wystarczająco głęboka, aby pracować u ludzi, ale wystarczająco głęboka). oglądać zarodek myszy w laboratorium). Inne badania rozwijającego się serca przeprowadzono na rybach i płazach: łatwiej je zobaczyć, ponieważ te zwierzęta są mniejsze. Ale ich układ sercowo-naczyniowy znacznie różni się od naszego. Wiele wrodzonych problemów sercowo-naczyniowych wynika z wad rozwojowych komór serca. Rybie serca mają tylko dwie komory; serca płazów mają trzy. Ssaki, takie jak myszy i ludzie, mają czterokomorowe serce, a używając techniki Houston Larin może obserwować, jak te komory się formują.

Optyczna tomografia koherentna działa na podobnej zasadzie co ultradźwięki. Wiązka światła laserowego jest przesyłana przez zarodek, a po odbiciu jest łączona z zakłócającą wiązką odniesienia. Badając wpływ światła na wiązkę odniesienia, można określić, jak daleko przebyła, a informacje te są rekonstruowane w celu utworzenia obrazu. Grupa z Houston nie wymyśliła techniki, która jest powszechnie stosowana do obrazowania klinicznego siatkówki. Dostosowali istniejący sprzęt i oprogramowanie, aby były odpowiednie do obrazowania zarodków.

Larin, który zaprezentował technologię obrazowania w zeszłym tygodniu na konferencji Frontiers in Optics Conference w San Jose w Kalifornii, mówi, że jego grupa bada obecnie zarodki myszy z zaburzeniami rozwojowymi.

Ten obraz zarodka myszy został wykonany 8,5 dnia po zapłodnieniu i pokazuje niektóre struktury widoczne na filmie. Worek osierdziowy to struktura otaczająca serce; komora jest jedną z komór serca; droga odpływu jest strukturą, z której krew będzie płynąć do tętnic, a następnie do reszty ciała.
Źródło: Kirill Larin

ukryć