La enfermedad cardíaca es la principal causa de muerte en los Estados Unidos y otras naciones industrializadas. y muchos pacientes enfrentan opciones de tratamiento limitadas. Afortunadamente, La biología de células madre ha permitido a los investigadores producir una gran cantidad de cardiomiocitos, las células que forman el corazón o el músculo cardíaco y que tienen el potencial de ser utilizadas en exámenes de detección de fármacos avanzados y terapias basadas en células.

Una de las trampas de estos cardiomiocitos generados por células madre es que no representan cardiomiocitos humanos adultos, pero permanecen inmaduros sin más intervención. Adicionalmente, Las técnicas actuales de análisis de imágenes no permiten a los investigadores analizar heterogéneos, multidireccional miofibrillas estriadas típicas de células inmaduras para determinar cuándo nuevas intervenciones están induciendo a las células a organizarse.

En el Revista de física aplicada , Los investigadores muestran un algoritmo que combina métodos de gradiente con transformadas rápidas de Fourier, la transformada de Fourier del gradiente de barrido o técnica SGFT, para cuantificar las estructuras de las miofibrillas en las células del corazón con una precisión considerable. Las miofibrillas son la unidad contráctil alargada de una célula muscular.

"Si miras el tejido cardíaco humano adulto, no todo está en perfecta alineación. No todo está apilado de forma agradable y ordenada como una estantería, "dijo Wendy Crone, un autor del artículo. "Las estructuras son más complicadas. Queríamos poder cuantificar la organización".

Este nivel de análisis, combinado con nuevos estudios emergentes sobre los efectos de la mutación celular, tiene el potencial de producir nuevos conocimientos sobre los mecanismos subyacentes a la generación de miofibrillas y diversas miocardiopatías, lo que dificulta que el músculo cardíaco bombee sangre al resto del cuerpo.

"Hay desorden de miofibrillas en ciertas enfermedades del corazón, "dijo Crone." Con nuestra técnica, podemos cuantificar el desorden, que proporciona una mejor comprensión de la gravedad de la enfermedad en las células del corazón ".

Lo heterogéneo, El patrón estriado que este nuevo método puede detectar y cuantificar ocurre en innumerables otras instancias en biología y en otros lugares. Por ejemplo, la técnica SGFT detecta claramente la distribución de la organización y orientación del colágeno en biopsias de tejido mamario, lo cual es significativo ya que el tejido mamario con cáncer tiene estructuras de colágeno más organizadas. Como han demostrado estudios anteriores, la morfología de las fibras de colágeno en el tejido del cáncer de mama es un fuerte indicador de pronóstico de la malignidad del tumor.

La técnica SGFT también podría usarse para cuantificar patrones estriados en neuronas en etapa temprana derivadas de células madre.

"Nuestro código puede cuantificar la organización de rosetas neuronales, también, "dijo Crone.