Las tecnologías para medir múltiples modalidades moleculares en células individuales están transformando nuestra capacidad para explorar la biología del desarrollo. Los transcriptomas y la cromatina accesible pueden perfilarse en miles de células por experimento y los métodos de imagen multiplexados proporcionan registros espaciales de alto contenido informativo de los tejidos.

Aplicadas a organoides humanos derivados de células madre, estas tecnologías podrían utilizarse para comprender cómo los estados celulares definidos molecularmente se relacionan con la estructura tisular y el desarrollo morfológico y, en última instancia, para crear modelos virtuales predictivos de enfermedades humanas. De hecho, uno de los principales objetivos de la biología de sistemas es generar modelos tisulares in silico que incorporen una complejidad creciente, capturen múltiples escalas de longitud de alta resolución e incluyan múltiples modalidades de características celulares.

Inestigadores de la Universidad de Basil en Suiza, crearon un atlas de la retina que pretende cartografiar no solo tejidos directamente aislados de seres humanos, sino también estructuras denominadas organoides. Se trata de grupos tridimensionales de tejido que se cultivan en el laboratorio y se desarrollan de forma similar a los órganos humanos, pero a pequeña escala.

Para ayudar a elaborar ese mapa desarrollaron un método para reunir y compilar gran cantidad de información sobre los organoides y su desarrollo. El equipo de investigación aplicó este enfoque a los organoides de la retina humana, que derivaron de células madre.

El método utilizado se basó en tecnología 4i: imágenes de inmunofluorescencia indirecta iterativa. Esta técnica permite visualizar varias docenas de proteínas en una fina sección de tejido a alta resolución mediante microscopía de fluorescencia y fue desarrollada hace unos años por Lucas Pelkmans, profesor de la Universidad de Zúrich y coautor del estudio.

Normalmente, se utiliza la microscopía de fluorescencia para destacar tres proteínas en un tejido, cada una con un colorante fluorescente diferente. Por razones técnicas, no es posible teñir más de cinco proteínas a la vez. En la tecnología 4i, se utilizan tres tintes, pero éstos se lavan de la muestra de tejido después de haber realizado las mediciones, y se tiñen tres nuevas proteínas. Este paso se realizó 18 veces, mediante un robot, y el proceso duró un total de 18 días.

Por último, un computador fusiona las imágenes individuales en una sola imagen microscópica en la que son visibles 53 proteínas diferentes. Éstas proporcionan información sobre la función de los distintos tipos de células que componen la retina; por ejemplo, bastones, conos y células ganglionares.

Los científicos realizaron todos estos análisis en organoides de diferentes edades y, por tanto, en distintas fases de desarrollo. De este modo, pudieron crear una serie temporal de imágenes e información genética que describe el desarrollo completo de los organoides retinianos durante 39 semanas.

El resgistro se publicó en el sitio web de acceso público: EyeSee4is.

Hasta ahora, los científicos han estudiado cómo se desarrolla una retina sana, pero en el futuro esperan interrumpir deliberadamente el desarrollo en organoides retinianos con fármacos o modificaciones genéticas..