Itai Yanai, uno de los investigadores principales del proyecto Human Cell Atlas, ha adelantado que “poder estudiar las células a nivel individual, dentro de su entorno y en relación con las otras células circundantes va a permitir una aproximación a futuros tratamientos con una mirada más amplia y más eficaces”. Yanai ha participado en la Fundación Ramón Areces en la 18ª edición de su ‘Ciclo de conferencias y debates en ciencias’ sobre ‘Ómicas de célula única y el Atlas Celular Humano’, organizado con Springer Nature.
En esta sesión, se ha puesto de manifiesto cómo estas técnicas están redefiniendo la biología y la medicina de precisión. Este investigador del Instituto de Sistemas Genéticos, Bioquímica y Farmacología Molecular de la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York ha recordado cómo, desde Santiago Ramón y Cajal, parte del estudio del cuerpo humano se ha centrado en estudiar los distintos órganos y sus células clasificándolos por su morfología.
“Gracias al avance de nuevas tecnologías que permiten analizar cada célula a nivel individual, ahora se puede estudiar qué sucede en cada célula en cada momento. Estos avances han permitido crear ‘Atlas Celulares’ a modo de mapas que estudian cómo se organizan las células dentro de los tejidos y cómo adaptan la expresión de sus genes al entorno cambiante. Así, los Atlas celulares permiten estudiar nuestra biología celular con una mirada mucho más amplia que está permitiendo entender mejor no sólo los estados de salud, sino también, las enfermedades”, ha explicado.
Itai Yanai ha puesto como ejemplo los trabajos que está desarrollando con su equipo para abordar diferentes tipos de cáncer: “Nuestro grupo ha visto cómo las células tumorales cambian su comportamiento durante el tratamiento oncológico para adaptarse y hacerse progresivamente resistentes a los tratamientos, gracias a su plasticidad celular”.
Enfermedades del sistema reproductor femenino
Por su parte, Roser Vento-Tormo, del Instituto Wellcome Sanger del Campus Wellcome Genome del Instituto Cambridge Stem Cell de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), está estudiando la biología tisular utilizando como modelo el sistema reproductor femenino, “que es muy complejo y cambia a lo largo de la vida, desde la pubertad hasta la menopausia”.
“Gracias a las ómicas de célula única, nuestro grupo y otros a nivel mundial han participado en el desarrollo de diferentes atlas celulares que están ayudando a comprender mejor cómo se organizan los órganos y cómo funcionan en condiciones normales”, ha expresado.
Las enfermedades del sistema reproductor femenino, a pesar de afectar a un gran número de mujeres, “siguen siendo poco conocidas y difíciles de diagnosticar”. “En muchos casos, el diagnóstico puede tardar años y los tratamientos disponibles son limitados. Estamos estudiando cómo se comunican las células entre sí mediante señales químicas y hormonales. Para ello, hemos desarrollado algoritmos bioinformáticos, como CellphoneDB, que analizan datos genéticos, y cómo estos afectan a la comunicación entre células, lo que ayuda a entender cómo los cambios hormonales influyen en los tejidos”.
Además, su grupo ha descrito como las células del sistema inmune son claves en la regulación de las células de endometrio regulando la formación de nuevos vasos sanguíneos en momentos clave del embarazo y durante el ciclo menstrual. Además, estos resultados se han trasladado a estudios in vitro con organoides, lo que permite estudiar aún más en detalle estos mecanismos de comunicación intercelular.
También ha participado en esta sesión sobre ómicas en la Fundación Ramón Areces María Colomé-Tatché, investigadora del Centro Biomédico de la Facultad de Medicina de la Universidad Ludwig-Maximilians de Munich y del departamento de Bioinformática Médica del Hospital de Mar en Barcelona: “En las últimas décadas, se ha estudiado mucho la epigenómica, es decir, las variaciones en la expresión de los genes en función de diferentes estímulos externos. La epigenómica de célula única permite observar qué partes del genoma están activas o inactivas en cada célula, aunque todas tengan el mismo ADN. Esto ha permitido identificar distintos tipos de células y entender mejor qué las hace diferentes entre sí. Además, este enfoque ofrece mucha información porque analiza la célula desde varios niveles, lo que ayuda a comprender mejor cómo se organiza y regula la vida a nivel celular”.
El estudio de la epigenómica permite llegar más lejos y estudiar regiones amplias de los genes y sus reguladores: “Así entendemos mejor las características genómicas más relevantes de cada tipo celular, que en el ámbito de las enfermedades puede ayudar a identificar los posibles errores en su regulación responsables de dicha enfermedad”.
Holger Heyn, director del Laboratorio de Genómica de Célula Única del ICREA del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), con sede en Barcelona, ha explicado que está utilizando técnicas de célula única que permiten analizar miles de células combinando datos genéticos y de imagen para analizar muchas células al tiempo. A través de proyectos como STAMP, está pudiendo “detectar tipos celulares poco habituales”.
“Otra línea de invitación de nuestro grupo es el estudio de las células del sistema inmunitario, donde hemos desarrollado un atlas de las células inflamatorias del torrente sanguíneo que permite establecer marcadores más precisos de las distintas enfermedades inflamatorias”, explica. Esto podría servir para identificar mejor las particularidades de la enfermedad de cada paciente y establecer tratamientos personalizados basados en sus marcadores específicos: “En concreto, lo hemos utilizado para realizar el seguimiento de las células inmunitarias de un paciente con cáncer tras su tratamiento con inmunoterapia. Esta técnica podría permitir en un futuro próximo el diseño de tratamientos inmunológicos personalizados”.