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Usando como muestra a una mosca logran mapear todas las etapas del desarrollo embrionario

Un equipo
científico ha logrado, en parte gracias al aprendizaje profundo, construir el
mapa unicelular más completo y detallado del desarrollo embrionario aun la
fecha, utilizando la mosca de la fruta como organismo modelo.

Su descripción se
publica en la revista Science, en un artículo codirigido por Eileen Furlong,
del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL), y Jay Shendure, de la
Universidad de Washington.

El trabajo
aprovecha los datos de más de un millón de células embrionarias que abarcan
todas las etapas del desarrollo del embrión y representa un avance
significativo a múltiples niveles, según sus responsables, que señalan que
también ayuda a plantearse cuestiones como la forma en que las mutaciones
provocan diferentes defectos de desarrollo.

«El mero
hecho de capturar la totalidad de la embriogénesis -todas las etapas y todos
los tipos de células- para obtener una visión más completa de los estados
celulares y los cambios moleculares que acompañan al desarrollo es una hazaña
en sí misma», afirma Eileen Furlong.

«Pero lo que
realmente me entusiasma es el uso del aprendizaje profundo para obtener una
visión continua de los cambios moleculares que impulsan el desarrollo
embrionario, aun el último minuto», manifiesta.

El desarrollo
embrionario comienza con la fecundación de un óvulo, seguida de una serie de
divisiones y decisiones celulares que dan lugar a un embrión multicelular muy
complejo.

Los
investigadores llevan más de cien años estudiando el proceso, pero solo en la
última década las nuevas tecnologías han permitido identificar los cambios
moleculares que acompañan a las transiciones celulares a nivel unicelular,
explica un delegación del EMBL.

Estos estudios
unicelulares han suscitado una enorme expectación, ya que han demostrado la
complejidad de los tipos de células en los tejidos, identificando incluso
nuevos tipos de células, y han revelado sus trayectorias de desarrollo, además
de los cambios moleculares subyacentes.

Sin bloqueo, los
intentos de perfilar la totalidad del desarrollo embrionario con una resolución
unicelular han estado fuera de alcance debido a los numerosos retos técnicos.

En este sentido,
la mosca de la fruta («Drosophila melanogaster»), un organismo modelo
preeminente en la investigación básica, tiene algunas ventajas clave a la hora
de desarrollar nuevos enfoques.

El desarrollo
embrionario de la mosca de la fruta se produce con extrema rapidez; en tan solo
veinte horas después de la fecundación se han formado todos los tejidos,
incluidos el cerebro, intestino y corazón.

Esto, unido a los
numerosos descubrimientos realizados en las moscas de la fruta que han
impulsado la comprensión del funcionamiento de los genes y sus productos, animó
al equipo a afrontar el reto.

«Nuestro
objetivo era obtener una visión continua de todas las etapas de la
embriogénesis, para enterarse toda la dinámica y los cambios a medida que se
desarrolla un embrión, no solo a nivel del ARN sino también de los elementos de
control que regulan este proceso», explica Stefano Secchia, del grupo de
Furlong.

El trabajo actual
perfiló la cromatina -combinación de ADN y proteínas que forma los cromosomas-
abierta de casi un millón de células y el ARN de medio millón de células,
abarcando la totalidad del desarrollo del embrión de la mosca de la fruta.

Utilizando un
tipo de inteligencia artificial, los investigadores entrenaron una red neuronal
para predecir el tiempo preciso de desarrollo de cada célula.

Este trabajo no
solo ayuda a comprender cómo se produce el desarrollo normalmente, sino que
también abre la puerta a entender cómo las diferentes mutaciones pueden
complicarlo.

EFE

Montevideo Portal

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