Le malattie cardiache sono la principale causa di morte negli Stati Uniti e in altre nazioni industrializzate, e molti pazienti devono affrontare opzioni di trattamento limitate. Fortunatamente, la biologia delle cellule staminali ha permesso ai ricercatori di produrre un gran numero di cardiomiociti, le cellule che compongono il cuore o il muscolo cardiaco e hanno il potenziale per essere utilizzate in screening farmacologici avanzati e terapie cellulari.

Una delle insidie ​​di questi cardiomiociti generati dalle cellule staminali è che non rappresentano cardiomiociti umani adulti ma rimangono immaturi senza ulteriori interventi. Inoltre, le attuali tecniche di analisi delle immagini non consentono ai ricercatori di analizzare eterogenei, multidirezionale, miofibrille striate tipiche delle cellule immature per determinare quando nuovi interventi spingono le cellule ad organizzarsi.

Nel Rivista di fisica applicata , i ricercatori mostrano un algoritmo che combina metodi del gradiente con veloci trasformate di Fourier, il gradiente di scansione trasformata di Fourier o tecnica SGFT, quantificare le strutture delle miofibrilla nelle cellule cardiache con notevole accuratezza. Le miofibrille sono l'unità contrattile allungata di una cellula muscolare.

"Se si osserva il tessuto cardiaco umano adulto, tutto non è in perfetto allineamento. Non tutto è accatastato in modo ordinato e ordinato come una libreria, " ha detto Wendy Crone, un autore della carta. "Le strutture sono più complicate. Volevamo essere in grado di quantificare l'organizzazione".

Questo livello di analisi, combinato con nuovi studi emergenti sugli effetti della mutazione cellulare, ha il potenziale per produrre nuove conoscenze sui meccanismi alla base della generazione di miofibrille e di varie cardiomiopatie, che rendono più difficile per il muscolo cardiaco pompare il sangue nel resto del corpo.

"C'è un disordine delle miofibrillazioni in alcune malattie del cuore, " disse Crone. "Con la nostra tecnica, possiamo quantificare il disordine, che fornisce una migliore comprensione della gravità della malattia nelle cellule cardiache".

L'eterogeneo, lo schema striato che questo nuovo metodo può rilevare e quantificare si verifica in innumerevoli altri casi in biologia e altrove. Ad esempio, la tecnica SGFT rileva chiaramente la distribuzione dell'organizzazione e l'orientamento del collagene nelle biopsie del tessuto mammario, il che è significativo poiché il tessuto mammario con cancro ha strutture di collagene più organizzate. Come hanno dimostrato studi precedenti, la morfologia delle fibre di collagene nel tessuto del cancro al seno è un forte indicatore prognostico della malignità del tumore.

La tecnica SGFT potrebbe anche essere potenzialmente utilizzata per quantificare i modelli striati nei neuroni in fase iniziale derivati ​​da cellule staminali.

"Il nostro codice può quantificare l'organizzazione delle rosette neurali, pure, " disse Crona.