M¨¢s de 3.600 cient¨ªficos construyen un manual de todas las c¨¦lulas humanas: ¡°Un Google Maps de la biolog¨ªa¡±

En pel¨ªculas de ciencia ficci¨®n hemos visto como alguien se introduce en una m¨¢quina que escanea sus c¨¦lulas para detectar su enfermedad y curarla. El m¨¦dico robot es una distop¨ªa, pero la ciencia s¨ª que aspira a una tecnolog¨ªa que pudiera ayudar a los profesionales de carne y hueso a diagnosticar cualquier dolencia de forma temprana y certera, y a dictar un tratamiento personalizado y de precisi¨®n. Aunque esa sea una meta muy lejana, desde hoy est¨¢ m¨¢s cerca: una bater¨ªa de m¨¢s de 40 estudios publicados este mi¨¦rcoles avanza hacia la construcci¨®n de un atlas en 3D de todas las c¨¦lulas humanas, un detallado y completo manual digital de instrucciones del organismo.

Como ocurre con todo gran proyecto cient¨ªfico, el anuncio en 2016 del Atlas de las C¨¦lulas Humanas (HCA, por sus siglas en ingl¨¦s) no fue la noticia m¨¢s comentada del d¨ªa. Por entonces arranc¨® como una ambiciosa iniciativa, pero de dimensiones a¨²n modestas, lanzada en una presentaci¨®n en Londres por un centenar de cient¨ªficos liderados por dos bi¨®logas, Aviv Regev ¡ªhoy en la compa?¨ªa Genentech¡ª y Sarah Teichmann ¡ªhoy en el Cambridge Stem Cell Institute¡ª. A lo largo de los a?os, el HCA ha crecido hasta superar los 3.600 miembros de un centenar de pa¨ªses, con la financiaci¨®n de m¨¢s de un centenar de instituciones de todo el mundo. Hoy es uno de los grandes consorcios globales de lo que se conoce como Big Science, y es mayor de lo que en su d¨ªa fue el Proyecto Genoma Humano.

El HCA se organiza en 18 redes, cada una dedicada a un ¨®rgano, tejido o sistema. Los cient¨ªficos han caracterizado ya m¨¢s de 100 millones de c¨¦lulas de unos 10.000 individuos, poniendo especial cuidado en que toda la amplia diversidad humana est¨¦ representada. Aplicando t¨¦cnicas gen¨®micas de precisi¨®n a cada c¨¦lula individual, junto con potentes herramientas bioinform¨¢ticas y de inteligencia artificial (IA), indagan en cu¨¢les de los 20.000 genes del genoma humano est¨¢n activos en cada tipo de c¨¦lula, lo que configura algo as¨ª como el DNI de cada perfil celular; qu¨¦ prote¨ªnas producen y c¨®mo act¨²an, la comunicaci¨®n entre c¨¦lulas y su arquitectura en los tejidos, todo ello en mapas espaciales navegables al detalle. En palabras de Teichmann, ser¨¢ ¡°una especie de Google Maps de la biolog¨ªa celular¡±.

Hasta ahora el HCA ha aportado m¨¢s de 440 estudios, y el portal de datos ya ofrece atlas del sistema nervioso, el pulm¨®n y el ojo, que se ir¨¢n superponiendo a otros para formar un ¡°mapa completo de referencia del cuerpo humano sano¡±, resume Teichmann. El atlas no solo cubre el organismo adulto, sino tambi¨¦n el desarrollo de los ¨®rganos y tejidos desde las etapas embrionaria y pedi¨¢trica, que a menudo son el origen de dolencias a lo largo de la vida.

Causas de la enfermedad y nuevos f¨¢rmacos

Los m¨¢s de 40 estudios publicados hoy en varias revistas del grupo Nature suponen ¡°un momento crucial para la comunidad HCA¡±, valora Regev; un gran empuj¨®n conjunto al proyecto que cubre m¨²ltiples frentes, desde el desarrollo de la placenta, el esqueleto y el sistema nervioso, hasta el impacto de las variaciones gen¨¦ticas en las enfermedades de las c¨¦lulas, pasando por los efectos de la COVID-19 sobre los pulmones o la funci¨®n y las alteraciones del aparato digestivo, entre otros campos.

Todos estos resultados se integrar¨¢n en el primer borrador del HCA, que se publicar¨¢ en 2025-26, estar¨¢ disponible en internet con acceso abierto, y seguir¨¢ creciendo para incluir un volumen de miles de millones de c¨¦lulas en todos y cada uno de los ¨®rganos y tejidos del cuerpo humano, compuesto por un total de unos 37 billones de c¨¦lulas.

Seg¨²n Regev, ¡°el principal futuro ¡ªy el beneficio actual¡ª es el avance en el descubrimiento de las causas de la enfermedad y el desarrollo de medicamentos. Los cient¨ªficos ya usan el atlas cada d¨ªa con estos fines¡±. As¨ª, explica la cofundadora del HCA, los investigadores comparan las c¨¦lulas de tejidos enfermos, como biopsias de tumores o de pacientes con autoinmunidad, con las c¨¦lulas sanas de referencia, y las diferencias en su composici¨®n y en los genes expresados son pistas hacia el origen de la enfermedad y sus posibles tratamientos. ¡°En Genentech tenemos un ensayo cl¨ªnico sobre enfermedad inflamatoria intestinal que hemos emprendido en parte gracias al an¨¢lisis de datos a gran escala del atlas¡±, destaca la cient¨ªfica.

El ensayo que cita Regev se relaciona con uno de los estudios publicados hoy, que identifica un tipo de c¨¦lula implicada en las enfermedades inflamatorias del intestino como la colitis ulcerosa o la enfermedad de Crohn. El estudio, codirigido por Teichmann y publicado en Nature, es una colaboraci¨®n que incluye a un grupo de cient¨ªficas del Institut d¡¯Investigacions Biom¨¨diques August Pi i Sunyer (IDIBAPS) ¡ªcon sede en el Hospital Cl¨ªnic de Barcelona¡ª y del Centro de Investigaci¨®n Biom¨¦dica en Red de Enfermedades Hep¨¢ticas y Digestivas (CIBEREHD).

Los investigadores han recopilado secuencias ya existentes de ARN ¡ªel producto de los genes que sirve para crear las prote¨ªnas¡ª de c¨¦lulas individuales, junto con nuevas muestras, reuniendo un total de 1,1 millones de c¨¦lulas sanas de 137 tipos distintos a lo largo de todo el tubo digestivo, tanto adulto como en desarrollo. El atlas digestivo se completa con otro medio mill¨®n de c¨¦lulas enfermas de dolencias como c¨¢ncer de est¨®mago o colorrectal, celiaqu¨ªa, colitis ulcerosa y enfermedad de Crohn.

C¨¦lulas err¨®neas en la inflamaci¨®n intestinal

Comparando los perfiles transcripcionales ¡ªlos ARN presentes en las c¨¦lulas¡ª, los cient¨ªficos han observado en el intestino grueso de los pacientes ciertas c¨¦lulas similares a las del est¨®mago o el intestino delgado. ¡°La presencia de c¨¦lulas que corresponden a otro tejido es com¨²n en el contexto de la inflamaci¨®n cr¨®nica¡±, se?ala la directora del grupo espa?ol, Azucena Salas. La cient¨ªfica explica que esto se hab¨ªa asignado a la curaci¨®n de heridas en la pared del intestino, pero hay un nuevo hallazgo: estas c¨¦lulas err¨®neas, que se generan a partir de c¨¦lulas madre durante la reparaci¨®n, promueven la propia inflamaci¨®n. ¡°No son puras espectadoras, sino que participan activamente en el da?o intestinal¡±, dice Salas.

Seg¨²n la codirectora del estudio Rasa Elmentaite, de la compa?¨ªa Ensocell Therapeutics, el procesamiento de los hallazgos del atlas digestivo en plataformas de IA ayudar¨¢ a dise?ar una nueva generaci¨®n de terapias. ¡°A pesar del papel cr¨ªtico de las c¨¦lulas epiteliales en la progresi¨®n de la enfermedad inflamatoria intestinal, los tratamientos disponibles no act¨²an eficazmente sobre ellas¡±.

En estas nuevas terapias tendr¨¢n un papel central los organoides, versiones en miniatura de ¨®rganos y tejidos que ya se emplean en los laboratorios para profundizar en el conocimiento de sus funciones y enfermedades, y para testar nuevos f¨¢rmacos. ¡°Para saber que el organoide representa correctamente al ¨®rgano, necesitamos comparar sus c¨¦lulas con un atlas de referencia del ¨®rgano, y eso nos lo da el HCA¡±, apunta Regev. En el horizonte est¨¢ la esperada promesa de la medicina regenerativa: ¡°Entender el desarrollo celular normal ayuda a la ingenier¨ªa biom¨¦dica a crear c¨¦lulas que puedan introducirse en el cuerpo como terapia¡±.