Hito científico: tres nuevos atlas celulares ofrecen una vista sin precedentes de la placenta, los intestinos y los riñones

En un hito científico sobre el funcionamiento del cuerpo humano, el Programa Atlas BioMolecular Humano (HuBMAP) presentó nuevos avances en su esfuerzo por mapear y comprender la organización y la interacción de las células en el organismo.

Las reconocidas revistas científicas Nature y Cell Reports, coordinaron la publicación de nueve artículos que revelaron información sobre los distintos tipos celulares y su papel en los tejidos y órganos humanos. En esta etapa, difundieron el análisis del intestino, el riñón y la placenta. Estos hallazgos brindan un recurso fundamental para estudiar la biología y las enfermedades que afectan a los seres humanos.

Aunque un ser humano adulto está compuesto por billones de células organizadas en tejidos, rara vez se realiza un análisis profundo de su funcionamiento cuando se encuentra en un estado saludable. Ahora, los atlas detallados de las células de los órganos humanos brindaron un exhaustivo detalle de cómo la placenta se apodera del suministro de sangre materna, cómo las células renales pasan de un estado sano a uno enfermo y cómo las células del intestino se organizan en “vecindarios” distintos.

Cada uno de estos mapas comprende cientos de miles de datos sobre la actividad genética y la producción de proteínas en células individuales, que luego se asignan a su ubicación específica en el órgano.

Desde su formación en 2018, el consorcio internacional HuBMAP que reúne a expertos de todo el mundo ha tenido como objetivo cartografiar el panorama molecular de las células sanas y su entorno inmediato en el cuerpo humano. El propósito principal des comprender en profundidad la relación entre la organización celular y la salud, al mismo tiempo que se desarrollan las herramientas necesarias para crear un atlas completo del cuerpo humano a nivel celular.

El programa HuBMAP está financiado por los Institutos Nacionales de Salud de EEUU. Su objetivo es llenar los vacíos en el conocimiento de cómo funciona el cuerpo humano cuando está sano. Docena de equipos de Estados Unidos y Europa contribuyen al consorcio HuBMAP.

Sin embargo, la creación de un atlas de tejidos sanos puede resultar fundamental para comprender los mecanismos que fallan en las etapas tempranas de enfermedades y, en consecuencia, proporcionar información valiosa para el desarrollo de tratamientos efectivos.

Según el doctor Michael Snyder, investigador principal de uno de los proyectos y miembro de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, EEUU, los estudios publicados representan el primer conjunto coordinado de artículos que traza mapas unicelulares de alta resolución de órganos humanos y sus funciones correspondientes. El científico destacó que estos trabajos brindan datos cruciales sobre la vida y el funcionamiento conjunto de las células en “vecindarios celulares”, que son conjuntos de células que realizan diferentes funciones en los órganos.

En una conferencia de prensa virtual, el doctor Snyder enfatizó la importancia de comprender las células en un estado saludable para comprender la enfermedad en sí. Según sus palabras, “es difícil entender la enfermedad si no sabes cómo son los estados saludables. Estos mapas nos permitirán comenzar a comparar diferentes órganos y analizar qué falla durante la enfermedad”.

Entre los mapas de células de referencia presentados se encuentran los del intestino, el riñón y la interfaz materno-fetal, donde se produce la coexistencia de la placenta y las células maternas.

El equipo liderado por el doctor Snyder realizó la investigación sobre el intestino humano, un órgano complejo que desempeña múltiples funciones, desde la digestión hasta el apoyo al sistema inmunológico. Por primera vez, se ha logrado crear un mapa espacial de una sola célula de este órgano. Mediante el análisis de secciones del intestino delgado y grueso de nueve donantes fallecidos, el equipo reveló importantes variaciones en la composición celular en diferentes regiones y descubrió nuevos subtipos de células epiteliales.

Además, se identificaron “vecindarios o conglomerados” de células que colaboran en la digestión de los alimentos y la protección contra infecciones, entre otras funciones.

En el caso del riñón, el equipo liderado por el doctor Snajay Jain, de la Universidad de Washington en San Luis, presentó un atlas unicelular que abarca 51 tipos celulares en el riñón sano, incluyendo algunos tipos raros y novedosos. También se identificaron 28 tipos celulares relacionados con características asociadas a lesiones o recuperación.

Este estudio permitió caracterizar los rasgos moleculares de las células renales tanto en su estado sano como enfermo en diferentes segmentos renales. Además, se crearon imágenes tridimensionales de las células, revelando su interacción y comunicación dentro de comunidades celulares.

Por otro lado, el equipo liderado por el doctor Michael Angelo, de la Universidad de Stanford, logró desarrollar un mapa de alta resolución de la placenta humana durante la primera mitad del embarazo. Para ello, analizaron aproximadamente 500,000 células y 588 arterias de 66 muestras de la interfaz materno-fetal humana. Este estudio proporcionó información sobre las interacciones entre las células placentarias e inmunitarias, arrojando luz sobre cómo las células inmunitarias maternas apoyan la coexistencia de las células maternas y fetales.

El consorcio HuBMAP, en colaboración con expertos de diversas instituciones, continúa desarrollando herramientas y utilizando la inteligencia artificial para crear mapas espaciales en 2D y 3D de los componentes moleculares celulares, como ARN, proteínas y metabolitos, dentro de los tejidos y órganos a nivel de una sola célula.

A partir de ahora, los investigadores se centrarán en recolectar y analizar datos sobre la organización celular de otros órganos humanos sanos, como la vejiga, los ojos y el corazón, con el objetivo de construir un atlas de referencia completo que beneficie la comprensión y el tratamiento de diversas enfermedades.

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