Llega el «Google Earth» para órganos humanos: una visión en 3D sin precedentes

Un equipo internacional liderado por la University College de Londres (UCL) ha lanzado un portal 3D de acceso abierto, presentado en Science Advances, que permite explorar órganos humanos intactos con un nivel de detalle sin precedentes, desde el órgano completo hasta las células individuales. El Atlas de Órganos Humanos, creado con imágenes de sincrotrón, ofrece algunas de las representaciones 3D más precisas jamás producidas y permite a científicos, médicos, educadores, estudiantes y al público interactuar con órganos como el cerebro, corazón, pulmones, riñones o hígado, facilitando una nueva forma de entender la anatomía y las enfermedades humanas.

A partir de una versión inicial, el Atlas de Órganos Humanos (HOA) ahora está disponible en un formato mucho más amplio y se puede acceder a él directamente a través de un navegador web estándar, sin software especializado en:*https://human-organ-atlas.esrf.eu

El Atlas se basa en un método avanzado de obtención de imágenes denominado Tomografía Jerárquica de Contraste de Fase (HiP-CT), desarrollado en el Sincrotrón Europeo (ESRF) de Grenoble (Francia) por un equipo internacional liderado por University College de Londres. La HiP-CT utiliza la Fuente Extremadamente Brillante del ESRF, una fuente de sincrotrón de nueva generación, que es hasta 100.000 millones de veces más brillante que los escáneres de TC hospitalarios convencionales.

Escanear órganos humanos

Esto permite a los investigadores escanear órganos humanos enteros ex vivo de forma no destructiva y, posteriormente, ampliarlos a una resolución casi celular (hasta menos de una micra, 50 veces más finos que el tamaño de un cabello humano). Esta técnica cierra una brecha centenaria en la medicina entre la radiología y la histología, y representa un avance fundamental en la obtención de imágenes biomédicas.

«Para crear el Atlas de Órganos Humanos, reunimos a científicos y médicos de nueve institutos de todo el mundo. Esta agrupación continúa expandiéndose, lo que nos permite obtener nuevos conocimientos sobre enfermedades que van desde la osteoartritis hasta las cardiopatías, y transforma nuestra forma de entender el cuerpo humano», detalla Peter Lee, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UCL e investigador principal del haz de HOA.

«El Atlas de Órganos Humanos demuestra lo que la ciencia en equipo puede lograr en su máxima expresión. Iniciamos este proyecto con el objetivo de que otros utilizaran estos datos y contribuyeran a una mayor comprensión de la fisiología humana. El Atlas de Órganos Humanos es un recurso increíble que seguirá creciendo. Personalmente, estoy muy emocionada de ver cómo la comunidad de IA utiliza el Atlas de Órganos Humanos en sus modelos básicos de IA», afirma Claire Walsh, profesora asociada del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UCL y directora del Centro del Atlas de Órganos Humanos.

Desarrollado inicialmente durante la pandemia de covid, el método ya ha dado lugar a publicaciones de gran impacto y avances científicos, revelando lesiones vasculares microscópicas nunca antes vistas en los pulmones de pacientes fallecidos por covid o redefiniendo la comprensión de los trastornos cardíacos. La tecnología también se ha aplicado a otros órganos, aportando nuevos conocimientos sobre estructuras anatómicas complejas en la salud y la enfermedad, como la patogénesis de los trastornos ginecológicos.

Datos histológicos virtuales en 3D

«Los datos histológicos virtuales en 3D derivados del Atlas de Órganos Humanos nos brindan información valiosa sobre la patogénesis de los trastornos ginecológicos. Este conocimiento es crucial para superar las brechas actuales en la comprensión y las disparidades de género», explica Judith Huirne, profesora de ginecología en el centro médico UMC de Ámsterdam.

Este portal del Atlas de Órganos Humanos es el resultado de más de cinco años de esfuerzo colaborativo entre muchos investigadores, ingenieros, médicos y especialistas en infraestructura, unidos dentro del Human Organ Atlas Hub, un consorcio que involucra a nueve institutos en Europa y Estados Unidos. Desde sus inicios, el equipo ha estado comprometido con la ciencia abierta.

Inteligencia artificial

El portal ha sido diseñado para extenderse mucho más allá de los laboratorios de investigación especializados. Cada conjunto de datos puede alcanzar cientos de gigabytes o incluso más de un terabyte. El más grande (un cerebro) alcanza los 14TB. Además de impulsar la investigación anatómica y biomédica, se espera que el Atlas se convierta en un recurso clave para la inteligencia artificial. Los conjuntos de datos 3D de gran tamaño y alta calidad son escasos, lo que limita el desarrollo de sistemas avanzados de IA médica.

El equipo planea expandir la colección en los próximos años, añadiendo más órganos, más muestras y nuevas herramientas, a la vez que desarrolla una comunidad abierta en torno a los datos. La visión a largo plazo es que el atlas ofrezca una nueva perspectiva sobre la arquitectura interna del cuerpo humano y, por lo tanto, apoye la investigación, la educación, el desarrollo de la IA, la comprensión médica a nivel mundial y la participación pública en la ciencia. «Estamos abriendo una nueva perspectiva sobre la arquitectura interna del cuerpo humano», afirma Paul Tafforeau.

«Tras seis años de esfuerzos, aún estamos en el comienzo. Actualmente trabajamos con órganos aislados, pero en el futuro esperamos desarrollar la técnica para poder obtener imágenes de cuerpos humanos completos con una resolución de 10 a 20 veces mayor que la actual. Estos datos podrían transformar la forma en que se estudia y se comprende la anatomía».