Een 3D-video van de embryonale hartslag

Eén procent van de baby's in de Verenigde Staten wordt geboren met cardiovasculaire afwijkingen. De ontwikkelingsprocessen die tot deze aangeboren problemen leiden, zijn niet zichtbaar in echografieën, en het gebrek aan hulpmiddelen om de ontwikkeling van zoogdieren niet-invasief en met hoge resolutie in beeld te brengen, heeft de pogingen van onderzoekers om deze processen te begrijpen, belemmerd.

In de hoop inzicht te geven in hoe deze ontwikkelingsproblemen kunnen worden voorkomen, hebben onderzoekers van de Universiteit van Houston een beeldvormingssysteem ontwikkeld dat ze gebruiken om 3D-video's te maken van het zoogdierhart zoals het zich vormt. In de onderstaande video, die een muizenembryo laat zien dat 8,5 dagen na de conceptie is, is een normale hartslag zichtbaar. Het muizenhart begint zich na 7,5 dagen te vormen.

De video is gemaakt met behulp van een beeldtechnologie die optische coherentietomografie wordt genoemd. Hoewel het er korrelig uitziet, behoren deze en andere video's van het zich ontwikkelende hart, gemaakt door de Houston-groep, tot de beste die ooit zijn gemaakt. Dit zijn de eerste beelden met hoge resolutie van het kloppende [zoogdier]hart, zegt Kirill Larin , assistent-professor biomedische en werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Houston. Je kunt de bloedvaten zien, de hartkamers. De huidige resolutie van de techniek is zes micrometer en Larin verwacht dit terug te brengen tot twee.

Microscopietechnieken kunnen een veel hogere resolutie krijgen, maar ze zijn invasief. Echografie kan diep genoeg in het lichaam doordringen om menselijke embryo's af te beelden, maar het heeft een lage resolutie. De Texaanse onderzoekers ontwikkelden een variatie op optische coherentietomografie die enkele van de voordelen van elk combineert: het heeft een hogere resolutie dan echografie, het is niet-invasief en het kan dieper in het lichaam kijken dan microscopie (niet diep genoeg om bij mensen te werken, maar diep genoeg om een ​​muizenembryo in het laboratorium te bekijken). Andere onderzoeken naar het zich ontwikkelende hart zijn gedaan bij vissen en amfibieën: ze zijn gemakkelijker te zien omdat deze dieren kleiner zijn. Maar hun cardiovasculaire systemen verschillen aanzienlijk van de onze. Veel aangeboren cardiovasculaire problemen zijn het gevolg van de misvorming van de kamers van het hart. Vissenharten hebben slechts twee kamers; amfibieënharten hebben er drie. Zoogdieren zoals muizen en mensen hebben een hart met vier kamers en met behulp van de Houston-techniek kan Larin die kamers zien ontstaan.

Optische coherentietomografie werkt volgens hetzelfde principe als echografie. Een straal laserlicht wordt door het embryo gestuurd en wanneer het terugkaatst, wordt het gecombineerd met een interfererende referentiestraal. Door het effect van het licht op de referentiebundel te onderzoeken, is het mogelijk om te bepalen hoe ver het heeft gereisd en deze informatie wordt gereconstrueerd om een ​​afbeelding te vormen. De Houston-groep heeft de techniek niet uitgevonden, die vaak wordt gebruikt voor klinische beeldvorming van het netvlies. Ze pasten bestaande hard- en software aan om ze geschikt te maken voor het in beeld brengen van embryo's.

Larin, die vorige week de beeldvormingstechnologie presenteerde op de Frontiers in Optics Conference in San Jose, CA, zegt dat zijn groep nu muizenembryo's met ontwikkelingsstoornissen bestudeert.

Deze afbeelding van een muizenembryo werd 8,5 dagen na de conceptie gemaakt en toont enkele van de structuren die zichtbaar zijn in de video. De pericardiale zak is de structuur rond het hart; het ventrikel is een van de kamers van het hart; het uitstroomkanaal is de structuur van waaruit het bloed in de slagaders zal stromen en vervolgens naar de rest van het lichaam.
Krediet: Kirill Larin

zich verstoppen