Los primeros atlas unicelulares del riñón, intestino y placenta, nueva herramienta para entender las enfermedades
SOCIEDAD
Centenares de científicos han participado en el desarrollo de una nueva cartografía del cuerpo humano que puede ofrecer la guía a mejores terapias
19 jul 2023 . Actualizado a las 18:08 h.Las billones de células del ser humano deben organizarse en patrones precisos para que los tejidos y los órganos funcionen correctamente. Un equipo internacional de más de 400 investigadores se han unido para crear un marco que permita cartografiar nuestro cuerpo con una resolución unicelular. En tres artículos publicados esta semana en Nature, se presentan mapas celulares de referencia del intestino humano, el riñón y la interfase materno-fetal, donde coexisten la placenta y las células maternas.
Los trabajos forman parte de un paquete más amplio de artículos del Programa del Atlas BioMolecular Humano (HuBMAP) publicados en las revistas del grupo Nature. El objetivo es descubrir nueva información sobre cómo se organizan los tipos celulares y cómo interactúan en diferentes tejidos y órganos humanos, proporcionando un recurso para el estudio de la biología y las enfermedades humanas.
Además,componen la primera colección de mapas generados por científicos de instituciones apoyadas por HuBMAP, que está gestionado por los Institutos Nacionales de Salud (NIH) en Estados Unidos. Los autores han utilizado los métodos más avanzados para obtener imágenes de una sola célula y caracterizar las estructuras y órganos del cuerpo humano.
Respuesta inmunitaria
El equipo de Michael Snyder, genetista de la Universidad de Stanford (EE.UU.), observó el intestino humano, un órgano complejo con muchas estructuras y funciones diferentes, desde la digestión hasta el apoyo al sistema inmunitario. Se analizaron ocho secciones de nueve individuos, lo que reveló variaciones drásticas en la composición celular de las distintas regiones. «Descubrimos que las células se organizan en diferentes disposiciones llamadas vecindarios que ayudan a definir su función», explica en declaraciones recogidas por la agencia de noticias científicas SINC. Al igual que los vecindarios humanos, que tienen elementos comunes como calles, restaurantes y casas, estos grupos de células están formados por varias cantidades y tipos con funciones específicas. «Así, las células no son solo células, sino que es importante con quién están», dice.
Los investigadores también descubrieron que algunos vecindarios están específicamente preparados para mediar en las respuestas inmunitarias. Los hallazgos revelan la compleja y variada composición celular que contribuye al funcionamiento de este órgano.
«Lo que es especial es que estamos generando datos de órganos sanos y esto es crucial para comprender todas las dolencias. En el caso del intestino, las principales serían la enfermedad inflamatoria intestinal y el cáncer de colon», subraya el genetista.
Snyder encabezó una de las investigaciones sobre el intestino humano, un órgano con muchas estructuras y funciones (desde la digestión hasta el apoyo al sistema inmunológico), del que por primera vez se ha hecho un mapa espacial a nivel de una sola célula. El equipo analizó ocho secciones del intestino delgado y grueso de nueve donantes fallecidos, la mayoría hombres blancos, lo que reveló variaciones importantes en la composición celular en las diferentes regiones y se identificaron nuevos subtipos de células epiteliales.
Además, descubrieron que los ya citados vecindarios de células cooperan para digerir los alimentos y proteger de las infecciones, entre otras cosas y los pudieron cartografiar. Se trata de un nuevo mapa de muy alta resolución de estos vecindarios que muestra una compleja y variada composición celular que contribuye al funcionamiento de este órgano, explica la Universidad de Stanford en un comunicado.
El mayor atlas unicelular del riñón humano
Otro grupo liderado por bioingenieros de la Universidad de San Diego (California, EE.UU.) examinó las células de 45 riñones humanos sanos y 48 enfermos. Los daños en estos órganos pueden desencadenar cambios en las células que, en última instancia, afectan a la función renal.
Los investigadores construyeron el mayor atlas unicelular del riñón humano hasta la fecha, que cartografía los estados de las células sanas y enfermas en más de 90 pacientes. El mapa pretende servir de base para comprender mejor la progresión de la enfermedad renal tras una lesión aguda, la cual provoca que los riñones pierdan repentinamente su capacidad de filtrar los residuos de la sangre.
Este atlas puede ser de especial utilidad para tratar «la diabetes, la hipertensión, lesiones agudas, insuficiencia renal o la enfermedad renal crónica», destaca a la agencia SINC Sanjay Jain, efrólogo de la Escuela de Medicina de Washington (EE UU) y líder de este estudio.
Los investigadores caracterizaron los rasgos moleculares de las células renales sanas y enfermas en distintos segmentos renales y crearon imágenes tridimensionales de células que viven en comunidades y se comunican con sus vecinas. Una visión completa de estas relaciones podría allanar el camino para fármacos mejores y más precisos, con menos efectos secundarios.
Según el autor, este trabajo también identificó los estados y vecindarios de las células inmunitarias, estromales y epiteliales del riñón que se ven alterados por lesiones agudas o crónicas, incluidos los estados relacionados con el éxito o el defecto de las vías de reparación.
También la placenta
Al principio del embarazo, las células del lado fetal de la placenta en desarrollo invaden el endometrio uterino y colaboran con el sistema inmunitario de la madre para remodelar las arterias. «Cuando lo leí por primera vez, pensé: esto es muy extraño», confiesa el patólogo Michael Angelo, de la Universidad de Stanford.
El investigador y sus colegas construyeron un mapa de la placenta humana durante la primera mitad del embarazo. Analizaron unas 500.000 células y 588 arterias de 66 muestras de la interfase materno-fetal humana (donde las células maternas y placentarias cooperan para sostener al feto). En concreto, analizaron el tejido en el que las arterias maternas se remodelan para suministrar sangre al feto.
Estudiar cómo se forma la placenta humana es complicado porque es especialmente invasiva y crece en el útero de manera más profunda que en otros mamíferos. Un crecimiento excesivo o insuficiente de la placenta en la pared uterina puede conllevar problemas de salud. Conocer los detalles del desarrollo idóneo podría ayudar a entender qué es lo que falla en las complicaciones del embarazo.
Los mapas abarcan distintas fases del desarrollo (de seis a 20 semanas de gestación) e identifican interacciones entre células placentarias e inmunitarias. Este último descubrimiento arroja luz sobre cómo este segundo tipo celular apoya la coexistencia de las distintas células maternas y fetales.
Los investigadores seguirán ahora recolectando y analizando datos de organización celular para otros órganos humanos sanos, como la vejiga, los ojos o el corazón y seguirán construyendo las herramientas y tecnologías necesarias para lograr un atlas de referencia completo.