La elaboración del atlas de células entre tejidos más completo hasta la fecha, conseguido por científicos de varios países, incluye la creación de mapas pormenorizados de un millón de células individuales en 33 órganos. Gracias a este avance, se ha descubierto la forma en que un mismo gen se puede entrelazar de forma distinta en diferentes tipos de células.
Investigadores de la universidades estadounidenses de Stanford y Berkeley; Instituto Howard Hughes; Broad Genentech; Universidad china de Pekín; Universidad británica de Cambridge, así como del Wellcome Sanger Institute, han participado en la elaboración de este atlas que transformará la comprensión de la biología y la patología por parte de los investigadores y también conducirá a otros avances en la forma en que se diagnostican y tratan las enfermedades.
Es bien sabido que las células son las unidades básicas de la vida, pero todavía se desconocen todas las células del cuerpo humano. Es decir, sin mapas de diferentes tipos de células, sus características moleculares y su situación en el organismo, no se pueden describir todas sus funciones y comprender las redes que dirigen sus actividades.
Como explican hoy en Science (ver papers al final de la información), para ensamblarlo estos científicos utilizaron la secuenciación de ácido ribonucleico (ARN) de una sola célula (scRNA-seq), en cerca de medio millón de células vivas, incluidas células epiteliales, endoteliales, estromales e inmunitarias.
Así, todas ellas se recolectaron de múltiples tejidos de donantes individuales. La capacidad de analizar varios tejidos de un solo donante permitió llevar a cabo comparaciones cruzadas de tejidos, distribuidas por antecedentes génicos, edad, exposición medioambiental y efectos epigenéticos.
Atlas de células individuales
Los atlas de células individuales son básicos para mapear los tipos de células específicas en las que los genes que dan lugar a la aparición de enfermedades actúan en el organismo.
Sin embargo, su construcción -como se explica en el órgano oficial de la Asociación Americana para el Avance de las Ciencias (AAAS)- requiere que se perfilen todos los tipos de células, incluidas las que son difíciles de capturar utilizando scRNA-seq, y las de un mayor número de personas, lo que significa que es necesario recolectar y congelar tejidos antes del análisis.
El equipo de Gökcen Eraslan utilizó secuenciación optimizada de ARN de núcleo único (snRNA-seq) para superar el desafío de utilizar células congeladas. Después, aplicaron esta técnica a muestras de ocho órganos humanos sanos procedentes de 16 donantes y compilaron un atlas de tejidos cruzados de más de 200.000 perfiles.
Estos científicos se apoyaron en el aprendizaje automático para asociar células con miles de enfermedades de un solo gen y rasgos génicos complejos, para descubrir tipos de células y programas de genes que podrían estar involucrados en las dolencias.
Con el fin de comprender mejor la función de las células inmunitarias en los tejidos, los trabajos realizados por los equipos dirigidos por Cecilia Domínguez Conde y Chenqu Suo perfilaron células inmunitarias adultas y en desarrollo, respectivamente.
Así, Domínguez Conde utilizó scRNA-seq para examinar células inmunitarias innatas y adaptativas de 16 tejidos procedentes de 12 donantes adultos, que dio como resultado perfiles de expresión génica para más de 300.000 células.
Estos hallazgos, que van más allá de los estudios centrados en uno o pocos órganos del sistema inmunitario en desarrollo, revelan que el desarrollo de células sanguíneas inmunitarias se produce en numerosos tejidos periféricos.
Human Cell Atlas
Este avance en biomedicina no habría sido posible si no se hubiera puesto en marcha la iniciativa Human Cell Atlas (HCA). En esencia, es un consorcio de colaboración internacional que traza los tipos de células en el cuerpo humano sano, a lo largo del tiempo desde el desarrollo hasta la edad adulta y, finalmente, hasta la vejez.
Este ambicioso proyecto que, día a día, es una realidad y que tiene más importancia según diversos analistas que el inicial proyecto Genoma Humano, va a transformar nuestro entendimiento de los 37,2 billones de células del cuerpo humano.
En conclusión, solo es posible gracias a la colaboración internacional, los avances tecnológicos e informáticos y la ciencia a gran escala. Se inició en 2016 y ahora hay más de 2.300 miembros de un millar de centros y 83 países de todo el mundo, al reunir a una comunidad internacional de biólogos, clínicos, tecnólogos, físicos, bioinformáticos, ingenieros de software y matemáticos, entre otras disciplinas.
‘Papers’
Eraslan G, et al. (2022) Single-nucleus cross-tissue molecular reference maps toward understanding disease gene function. Science
Domínguez Conde, C, Xu. C, Jarvis. LB, Rainbow. DB, Wells. SB, et al. (2022) Cross-tissue immune cell analysis reveals tissue-specific features in humans. Science
Chenqu Suo, Emma Dann, Issac Goh, et al. (2022) Mapping the developing human immune system across organs. Science
Zedao Liu, Zemin Zhang (2022) Mapping cell types across human tissues. Science
