El borrador del Atlas de las C¨¦lulas Humanas revela un mundo desconocido dentro del cuerpo

Una persona empieza siendo una ¨²nica c¨¦lula, un ¨®vulo fecundado, que se convierte en dos c¨¦lulas, luego en cuatro, en ocho y as¨ª hasta m¨¢s de 30 billones de c¨¦lulas. Todas ellas heredan un id¨¦ntico libro de instrucciones, el ADN exclusivo de esa persona, pero una neurona del cerebro no se parece en nada a un gl¨®bulo rojo de la sangre. La clave es que el ADN es como un piano con unas 20.000 teclas: los genes. La c¨¦lula ser¨¢ una cosa u otra en funci¨®n de los genes que se activen. La comunidad cient¨ªfica sabe que un ser humano es como un conservatorio musical con 30 billones de habitaciones con el mismo piano, pero la humanidad ha ignorado hasta ahora qu¨¦ melod¨ªa suena en cada teclado. Un consorcio internacional presenta este jueves el borrador m¨¢s completo del denominado Atlas de las C¨¦lulas Humanas. Es un d¨ªa hist¨®rico para la ciencia.

Los investigadores participantes, m¨¢s de dos millares en 83 pa¨ªses, ya han definido la partitura de unos 60 millones de c¨¦lulas, una a una, seg¨²n explica Aviv Regev, la visionaria bi¨®loga israel¨ª que inici¨® el proyecto en 2016. ¡°Nuestra misi¨®n es obtener mapas de referencia de todas las c¨¦lulas humanas. Esto no significa hacer un perfil de los entre 30 y 37 billones de c¨¦lulas que hay en un adulto, ?afortunadamente! Las c¨¦lulas humanas se encuentran en tipos repetidos, por lo que tenemos muchas copias muy similares¡±, se?ala Regev, investigadora en excedencia del Instituto Tecnol¨®gico de Massachusetts (EE UU).

Los ni?os estudian en el colegio unos cuantos ejemplos de c¨¦lulas ¡ªneuronas, gl¨®bulos rojos, gl¨®bulos blancos, plaquetas¡­¡ª, pero Regev subraya que ¡°nadie sabe¡± cu¨¢ntos tipos hay realmente. ¡°Por eso es tan importante elaborar un atlas de las c¨¦lulas humanas. No supimos cu¨¢ntos genes ten¨ªamos hasta el Proyecto Genoma Humano. Este es un caso similar¡±, reflexiona.

El Atlas de las C¨¦lulas Humanas pretende catalogar todos los tipos celulares y sus m¨²ltiples subtipos, pero tambi¨¦n ubicarlos con precisi¨®n en el cuerpo humano para conocer la arquitectura exacta de cada ¨®rgano: de qu¨¦ estamos hechos y por qu¨¦ surgen las enfermedades. La inmun¨®loga espa?ola Cecilia Dom¨ªnguez Conde, nacida en Trigueros (Huelva) hace 35 a?os, figura entre los autores principales de los ¨²ltimos resultados del atlas, publicados este jueves en la revista Science. Los investigadores describen el perfil detallado de m¨¢s de un mill¨®n de c¨¦lulas. La novedad es que no se centran en un tejido concreto, sino que presentan datos cruzados de 33 ¨®rganos del cuerpo humano, como el coraz¨®n, la piel y los pulmones.

El equipo de Dom¨ªnguez Conde, del Instituto Wellcome Sanger (Cambridge, Reino Unido), se ha centrado en las c¨¦lulas del sistema inmunitario. En el ejemplo del conservatorio, los cient¨ªficos ya sab¨ªan que en el piano de los gl¨®bulos blancos suena m¨²sica cl¨¢sica, pero ahora ven que hay subtipos que tocan a Mozart y que algunos en concreto interpretan Las bodas de F¨ªgaro en el h¨ªgado y cambian a La flauta m¨¢gica al pasar por los pulmones. ¡°Hemos descubierto c¨®mo las c¨¦lulas se adaptan a distintos entornos¡±, resume la inmun¨®loga, que a partir de junio dirigir¨¢ su propio laboratorio en el Human Technopole, un nuevo centro de investigaci¨®n en Mil¨¢n (Italia).

¡°La diversidad de tipos de c¨¦lulas dentro del sistema inmune es absolutamente incre¨ªble. El trabajo hasta ahora se hab¨ªa centrado en la sangre perif¨¦rica, pero ahora estudiamos las c¨¦lulas en diferentes tejidos y vemos nuevos mecanismos¡±, expone Dom¨ªnguez Conde. La inmun¨®loga recuerda que hay una nueva generaci¨®n de tratamientos contra el c¨¢ncer, los denominados CAR-T, en los que se extraen del paciente gl¨®bulos blancos, del tipo linfocitos T, para redise?arlos en el laboratorio mediante ingenier¨ªa gen¨¦tica y aumentar su capacidad de destruir las c¨¦lulas cancerosas. ¡°Vemos que hay grupos de c¨¦lulas tocando la misma melod¨ªa, algunas tocando una melod¨ªa un poco distinta y otras tocando un g¨¦nero absolutamente diferente. Esta informaci¨®n es muy importante para saber qu¨¦ tipo de linfocito T es mejor para las terapias contra el c¨¢ncer o contra las enfermedades autoinmunes¡±, subraya Dom¨ªnguez Conde.

Los libros de texto de biolog¨ªa han hablado tradicionalmente de unos 300 tipos de c¨¦lulas en el cuerpo humano, pero los autores del atlas han encontrado 500 tipos en el ¨²ltimo mill¨®n de c¨¦lulas analizado. Entender esta asombrosa diversidad permitir¨¢ mejorar las vacunas, aumentar la eficacia de las terapias antitumorales, facilitar la medicina regenerativa y desarrollar nuevos tratamientos contra enfermedades raras y comunes, seg¨²n la bi¨®loga Aviv Regev, que ahora tiene un puesto directivo en la empresa biotecnol¨®gica estadounidense Genentech.

Una mutaci¨®n en un gen puede provocar una enfermedad, pero, aunque todas las c¨¦lulas comparten el mismo ADN, el problema solo aparecer¨¢ en las c¨¦lulas que tengan ese gen concreto activado. Uno de los cuatro estudios del consorcio publicados este jueves ha encontrado sorpresas. ¡°Hemos hallado muchas c¨¦lulas inesperadas que tienen activos genes asociados a enfermedades. Por ejemplo, hemos observado c¨¦lulas no musculares, pero en el tejido muscular, que expresan genes que causan enfermedades raras de los m¨²sculos. Esto es importante, porque si queremos desarrollar tratamientos necesitamos conocer las c¨¦lulas para dirigirnos a ellas¡±, celebra Regev.

La bi¨®loga israel¨ª tambi¨¦n destaca las posibles aplicaciones en medicina regenerativa, una especialidad que intenta reconstruir los ¨®rganos da?ados mediante nuevas c¨¦lulas. ¡°Para hacerlo bien, necesitamos generar c¨¦lulas con las propiedades adecuadas. El atlas es una referencia para asegurarte de que las c¨¦lulas generadas en el laboratorio tienen las caracter¨ªsticas deseadas¡±, afirma la investigadora, que dirige el consorcio internacional junto a la bi¨®loga alemana Sarah Teichmann, del Instituto Wellcome Sanger. Seg¨²n las cuentas de Regev, el proyecto est¨¢ ¡°a medio camino¡± de la meta.

El neurocient¨ªfico Rafael Yuste, catedr¨¢tico de la Universidad de Columbia (EE UU), aplaude el borrador del atlas. ¡°Esta remesa de resultados es hist¨®rica. Es una de las primeras salvas de lo que ser¨¢ un torrente de estudios en la pr¨®xima d¨¦cada que clasificar¨¢n todos los tipos celulares del cuerpo¡±, afirma Yuste, que no ha participado en estas investigaciones. El neurocient¨ªfico espa?ol fue el padre de BRAIN, un proyecto milmillonario apadrinado en 2013 por el entonces presidente estadounidense, Barack Obama, para obtener un mapa del cerebro humano.

Yuste es optimista. Las nuevas tecnolog¨ªas, denominadas transcript¨®micas, permiten meter c¨¦lulas en estrechos canales y atraparlas una a una en gotas aceitosas, para analizar sus genes activos de manera r¨¢pida, automatizada y barata. ¡°Los primeros pasos de esta estrategia han sido espectaculares. Por ejemplo, en EE UU, el Instituto Allen de Ciencias del Cerebro ha clasificado todas las c¨¦lulas de una parte de la corteza cerebral del rat¨®n, generando por primera vez una lista de todos los tipos de neuronas en una zona del cerebro¡±, ilustra Yuste, que s¨ª ha colaborado en ese proyecto.

El catedr¨¢tico recuerda al padre de la neurociencia, Santiago Ram¨®n y Cajal, que con un rudimentario microscopio descubri¨® ¨¦l solo en 1888 en Barcelona que las neuronas eran c¨¦lulas individuales. Yuste subraya que ahora son gigantescos consorcios los que se ocupan de la tarea, como su iniciativa BRAIN y el Atlas de las C¨¦lulas Humanas. ¡°Es un esfuerzo descomunal, pero lo veo factible. Y tendr¨¢ un impacto fundamental en la ciencia y la medicina, ya que, al final, todo lo que hace el cerebro, o el cuerpo, se cuece entre tipos de c¨¦lulas¡±, zanja.

Puedes escribirnos a manuel@esmateria.com o seguir a MATERIA en Facebook, Twitter, Instagram o suscribirte aqu¨ª a nuestro bolet¨ªn.