Mientras que leen estas líneas, unos 30 billones de células trabajan a destajo en su organismo con el único objetivo de mantenerlos vivos en las mejores condiciones posibles. A pesar de que ese ingente amasijo de células comparte un mismo código hereditario, cada una utiliza ese ‘manual de instrucciones’ de forma distinta. Eso explica que, a pesar de que todas proceden de las mismas dos células iniciales, un óvulo y un espermatozoo, unas se acaben diferenciando en glóbulos rojos, otras en neuronas, o en fibroblastos y así.
Hasta el momento, se desconocía qué parte del genoma ‘leía’ cada célula para cumplir sus funciones, ni qué pasaba para que las dejara de cumplir o las cumpliera mal y causara enfermedad. Adicionalmente, siquiera se conocían todos los tipos de células que formaban los tejidos y órganos del cuerpo, ni en qué estado estaban. O si eran iguales cuando estaban presentes en distintas partes del cuerpo. Como si, en el contorno de los deportes, no supiéramos qué tipo de jugadores -defensas, delanteros, laterales- integran un equipo de baloncesto o de waterpolo. O si el guardameta de balonmano es el mismo que el de fútbol.
Los hallazgos abren la puerta a comprender mejor las enfermedades raras; a desarrollar vacunas más precisas y eficientes, inmunoterapias para el cáncer y tratamientos de medicina regenerativa.
Ahora, un consorcio internacional firmado por más de 2.300 miembros de 83 países distintos, llamado Atlas de Células Humanas (HCA, por sus siglas en inglés), ha publicado cuatro exhaustivos trabajos en la revista Science en los que logran perfilar un plano sumamente detallado -el más detallado hasta el momento- de más de un millón de células presentes en 33 partes de nuestro organismo.
Se proxenetismo de un hito que aporta nuevo y valioso conocimiento sobre la biología humana y, en concreto, sobre el sistema inmunitario; y que ha permitido identificar tipos de células que se desconocían. Los hallazgos desgranados en los estudios abren la puerta a comprender mejor las enfermedades raras; a desarrollar vacunas más precisas y eficientes, inmunoterapias para el cáncer e incluso a impulsar tratamientos de medicina regenerativa.
Imagen posible de una neurona con cuerpos de Lewy
Maduro resolución
“Se proxenetismo de un Google Maps del organismo, en el que aportamos la visión de Street View de células individuales y las ubicamos en el interior de los tejidos”, compara Sarah Teichmann, investigadora del Instituto Wellcome Sanger, coautora de dos de los estudios e impulsora del HCA en 2016.
Estos cuatro trabajos caracterizan las células a nivel molecular. “Ya se conocían los principales tipos celulares, de los que teníamos conocimiento citológico, por el estudio de su forma, y sabíamos su función”, apunta Roderic Guigó, coordinador del software de bioinformática del Centre de Regulació Genòmica (CRG) de Barcelona, quien es miembro del comité ético del HCA.
“Pero en el interior de esos grandes grupos hay subgrupos: no todas las neuronas son iguales y eso es complicado de distinguir estudiándolas con el microscopio. Estos trabajos nos han permitido aumentar resolución”.
Glóbulo rojo blanco atacando célula cancerígena
Siguiendo con la metáfora de los deportes que usábamos al inicio de este artículo, los atlas de las células humanas que ahora se publican, en extenso, disponibles para toda la comunidad científica, permiten entender si un atleta es un alerón izquierdo o un pegado derecho. Y diferenciar con precisión cómo es un guardameta de waterpolo y cómo uno de hockey y las funciones exactas que cumplen en su entorno concreto.
Conocimiento sin precedentes sobre el sistema inmunitario
Los dos primeros trabajos, liderados por el Instituto Wellcome Sanger, en Cambridge (Reino Unido), se centran en las células inmunitarias, tanto durante el expansión germinal como en tejidos y órganos adultos. Tradicionalmente, los científicos se limitaban a estudiar el papel de las células de defensa que circulan por la cepa; en este caso los investigadores analizaron los órganos y tejidos en los que se generan las células inmunitarias, las regiones del organismo a las que migran, como los intestinos, la piel o los pulmones, y además aquellas en las que maduran, como los ganglios linfáticos y el bazo.
Las células de defensa desempeñan un papel crucial para perdurar la sanidad y combatir las infecciones. Los investigadores pudieron comprar tipos concretos de estas células, como los linfocitos T, presentes en distintos tejidos del organismo, e identificaron un subtipo de células T de memoria en una diversificación de regiones del cuerpo. En uno de los estudios, liderado por la investigadora española Cecilia Domínguez Conde, leyeron el genoma de 330.000 células de defensa de 16 tejidos del organismo con el objetivo de comprender qué funciones concretas realizaban. Según Teichmann, “hemos hallado el sistema GPS molecular para las células inmunitarias que están ubicadas en órganos específicos en todo el cuerpo”.
Asimismo, utilizaron inteligencia fabricado, en concreto un cálculo de aprendizaje-máquina al que apodaron CellTypist, con el automatizaron la identificación de tipos de células. De esta forma, han conseguido perfilar un atlas de células inmunitarias que revela cómo interactúan con cada región del cuerpo, las similitudes y diferencias que comparten estas células en pulvínulo al tejido en que se encuentren y de la etapa de la vida. Este conocimiento abre la puerta a mejorar las terapias dirigidas a potenciar una respuesta inmunitaria, como las vacunas o los tratamientos para el cáncer.
El tercer estudio, liderado por el Broad Institute del MIT y la Universidad de Harvard, analiza 210.000 células con el objetivo de identificar genes que causan enfermedad. Utilizando además algoritmos de aprendizaje-máquina, lograron asociar las células en el atlas con 6.000 enfermedades monogénicas (causadas por un solo gen) y enfermedades genéticas más complejas, lo que permitirá avanzar en el estudio de esas enfermedades.
Aviv Regev, investigadora del Broad Institute y coautora de este estudio, explicó en rueda de prensa que han hallado que un tipo de células que no son musculares, están, por ejemplo, implicadas en la distrofia muscular. “Existe una mutación en genes que no están expresados por las células musculares y que afecta a otras células que hay en los músculos, críticas para la función muscular y que pueden causar distrofia”, apunta Regev.
Por zaguero, en el cuarto atlas de células, Tabula Sapiens, un equipo formado por más de 160 expertos logra mapear la expresión génica en casi medio millón de células vivas de 24 tejidos y órganos. Ofrecen la definición molecular de más de 400 tipos de células. Entre otros hallazgos, han pasado que una proteína señal CD47, que está implicada tanto en el cáncer como en la acumulación de placas en las paredes de las arterias, difiere mucho entre células. Ese descubrimiento podría proporcionar el diseño de fármacos más dirigidos y con menos mercadería secundarios.
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