Pela primeira vez, cientistas registraram o momento exato em que um coração começa a se formar. As imagens, feitas por pesquisadores da University College London no formato de time-lapse, mostram as células cardíacas em um embrião de camundongo vivo se organizando durante o desenvolvimento do animal.
O estudo foi publicado no The EMBO Journal. Cientistas acreditam que a técnica pode contribuir com o estudo dos defeitos cardíacos congênitos, problemas na estrutura do coração que afetam quase um em cada 100 bebês.
“Esta é a primeira vez que conseguimos observar células cardíacas tão de perto, por tanto tempo, durante o desenvolvimento de mamíferos. Primeiro, tivemos que cultivar os embriões de forma confiável em uma placa de cultura por longos períodos, de algumas horas a alguns dias, e o que descobrimos foi totalmente inesperado”, disse o principal autor do estudo, Kenzo Ivanovitch, ao portal da universidade inglesa.
Técnica inovadora
Os pesquisadores da University College London usaram a técnica de microscopia avançada de lâmina de luz para acompanhar o desenvolvimento do embrião ao longo de dois dias – desde um estágio crítico de desenvolvimento, conhecido como gastrulação, até o ponto em que o coração primitivo começa a tomar forma.
A gastrulação é o processo pelo qual as células começam a se especializar e se organizar nas estruturas primárias do corpo, incluindo o coração. Em humanos, isso ocorre durante a segunda semana de gestação.
Com a técnica, uma fina lâmina de luz é usada para iluminar e capturar imagens detalhadas de pequenas amostras, criando imagens 3D nítidas sem causar danos ao tecido vivo. Isso permitiu aos cientistas identificar as origens celulares do coração.
A equipe usou marcadores fluorescentes para destacar as células do músculo cardíaco, fazendo-as brilhar em cores distintas. Junto com a técnica de microscopia de lâmina de luz, eles conseguiram criar um vídeo detalhado em time-lapse.
As imagens mostram como as células se movem, dividem e formam as primeiras partes do coração. Assim, os pesquisadores conseguiram ver exatamente quando e onde as primeiras células exclusivas do coração aparecem no embrião.
Eles observaram que, na fase inicial de desenvolvimento do embrião, as células embrionárias eram multipotentes, capazes de se transformar em diferentes tipos celulares. Mas no início da gastrulação — nas primeiras cinco horas após a primeira divisão celular —, as células que contribuem exclusivamente para o coração emergem rapidamente e se comportam de maneiras altamente organizadas.
Além disso, as imagens mostram que as células do coração não se movem aleatoriamente. Ao invés disso, elas seguem caminhos distintos para regiões que serão o ventrículos e os átrios, por exemplo, como se soubessem a função que irão exercer.
“Nossas descobertas demonstram que a determinação do destino cardíaco e o movimento direcional das células podem ser regulados muito mais cedo no embrião do que os modelos atuais sugerem. Isso muda fundamentalmente nossa compreensão do desenvolvimento cardíaco ao mostrar que o que parece ser uma migração celular caótica é, na verdade, governado por padrões ocultos que garantem a formação adequada do coração”, afirma Ivanovitch.
Ivanovitch espera que, no futuro, o trabalho ajude a descobrir novos mecanismos de formação de órgãos. “Isso informará os princípios de design para programar com precisão padrões e formas de tecidos para a engenharia de tecidos”.
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