Enorme salto adelante en el primer atlas celular humano: "Incluirá miles de millones de células"

Se estima que el cuerpo humano está formado por 37,2 billones de células, y cada tipo de célula tiene una función única. La comunidad científica está embarcada desde 2016 en un gigantesco consorcio internacional llamado HCA -siglas de "Atlas celular humano"- para hacer un esfuerzo conjunto con el que "comprender la complejidad del cuerpo humano a nivel celular" y conseguir -todos juntos- un salto adelante impresionante en la ciencia médica. El consorcio HCA ha ido creciendo y ya lo forman más de 3.600 miembros en 102 países, que aportan datos relacionados con 18 redes biológicas. Sus resultados hasta ahora se pueden ver aquí.

En las ultimas horas, los investigadores del HCA han informado de sus progresos y lo han hecho con un sonoro golpe en la mesa científica: una colección de más de 40 papers revisados por pares en Nature y otras revistas. "Un avance muy muy notable", han explicado.

Los papers incluyen nuevos datos celulares a gran escala, pero también algoritmos de inteligencia artificial e, incluso, descubrimientos biomédicos. Por ejemplo, distintos grupo de científicos, mientras estaban estudiando las células, han encontrado la forma en la que se originan la placenta y el esqueleto, cambios durante la maduración del cerebro, nuevos estados celulares en el intestino o el sistema vascular, respuestas pulmonares al COVID-19 o como algunas variaciones genéticas afectan a enfermedades. Así hasta 40 trabajos.

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En rueda de prensa, la profesora Sarah Teichmann, co-presidenta fundadora del HCA e investigadora en el Instituto de Células Madre de Cambridge, ha explicado que "el HCA ya está transformando nuestra comprensión de la salud humana". Lo describe como "un Google Maps de nuestra biología celular". Por su parte, el Dr. Aviv Regev, co-presidente fundador del HCA y miembro de la empresa Genentech, dice que "este atlas será representativo a nivel mundial (porque incluye muestras de todo el mundo), evolucionará continuamente y estará accesible para todos".

Descubrimientos más destacados

Los estudios que se acaban de presentar proporcionan análisis detallados de tejidos y órganos específicos. Aquí algunos ejemplos:

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• Uno de los equipos ha estudiado tejidos en desarrollo para proporcionan nuevos datos sobre los huesos del cráneo y las articulaciones de la cadera, la rodilla y el hombro.
• Se ha mapeado por primera vez el desarrollo del esqueleto humano, revelando cómo se forma el esqueleto, lo que aporta información sobre los orígenes de la artritis y células involucradas en condiciones esqueléticas
• Otro ha conseguido terminar el atlas celular de todo el tracto gastrointestinal, es decir, empieza en los tejidos de la boca hasta llegar al esófago, el estómago, los intestinos y el colon. En este estudio se incluyen también datos de individuos con enfermedades inflamatorias como la enfermedad de Crohn comparando tejidos sanos y enfermos.
• Se ha presentado un mapa integrado de células organoides cerebrales, que explica el desarrollo de nuestro cerebro.
• Otro estudio detalla por completo la formación de la placenta durante el primer trimestre, con información sobre los programas genéticos que controlan cómo se desarrolla y funciona para proporcionar nutrientes y protección al embrión

También hay varios artículos que marcan nuevos métodos científicos en este campo:

• Uno de los artículos explica qué poblaciones humanas han sido históricamente subrepresentadas en estos estudios y da detalles sobre y qué hacer para que la ciencia sea "ciencia equitativa".
• Se presentan varios métodos de análisis que ya colaboran con el proyecto con inteligencia artificial, como SCimilarity, que facilita la comparación de datos celulares entre tejidos.
• HCA también ha desarrollado nuevas guías éticas en ciencia genómica.

En la presentación de todos estos estudios estaba el Dr. Jeremy Farrar, Científico Jefe de la OMS. Considera que "los conocimientos emergentes ya están transformando nuestra comprensión de la salud y la enfermedad, allanando el camino para beneficios transformadores en salud a nivel global."

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¿Qué es el Human Cell Atlas?

Es un esfuerzo científico colectivo que, desde distintos campos, está crear mapas de referencia integrales de todas las células humanas para comprender la salud humana, diagnosticar y tratar enfermedades. Los investigadores involucrados pertenecen a las 18 redes biológicas del HCA, cada una enfocada en un órgano, tejido o sistema específico.

Se dedican a tres misiones fundamentales: Mapeo de tejidos y órganos adultos individuales, mapeo de tejidos humanos en desarrollo y desarrollo de métodos analíticos innovadores, incluyendo los basados en inteligencia artificial.

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Hasta ahora, han investigado 100 millones de células de más de 10,000 donantes. Después de la publicación de estos trabajos, ya se ha empezado la confección del primer borrador del Atlas celular humano, que, según han avanzado, "incluirá miles de millones de células de todos los órganos y tejidos humanos".

Reacciones en España

En declaraciones a Science Media Center, Beatriz Mateos Andrés, investigadora predoctoral del Integrative Genomics Lab en CIC bioGUNE (Derio, País Vasco), destaca del proyecto Human Cell Atlas "la importancia que tiene la obtención y análisis de muestras de individuos sanos. Estas muestras son difíciles de conseguir, pero esenciales ya que, para entender las enfermedades, primero debemos definir y caracterizar qué es la salud. Este proyecto integra múltiples estudios que incluyen muestras de individuos sanos, cuyos datos serán accesibles para la comunidad científica, y se podrán utilizar para comparar con nuestros estudios. Además, se refuerzan las conclusiones y se crea una red de estudios científicos que aumenta exponencialmente su poder al unificar toda la información disponible sobre el conocimiento acerca de las células gastrointestinales en un contexto de ‘normalidad’.

Por otra parte, Iago Rodríguez-Lago, médico gastroenterólogo en la Unidad de enfermedad inflamatoria intestinal, Servicio de Aparato Digestivo, Hospital Universitario de Galdakao-Usansolo, dice que “Gracias a importantes colaboraciones a nivel internacional, se está transformando nuestro conocimiento sobre los mecanismos celulares presentes tanto en personas sanas como acerca de la fisiopatología de diferentes enfermedades. En este caso, trabajos recientes constituyen un avance significativo hacia la construcción del mapa más detallado de los tipos celulares del cuerpo humano conocido hasta ahora. Entre sus hallazgos destaca la creación de un atlas de las poblaciones celulares del tracto digestivo, integrando datos de 25 estudios de secuenciación de ARN de célula única para mapear el tracto gastrointestinal —un órgano esencial para la nutrición pero que también destaca por su papel en el sistema inmunológico—. Este atlas ha combinado información de personas sanas y con ciertas patologías como la enfermedad inflamatoria intestinal (colitis ulcerosa y enfermedad de Crohn) o la enfermedad celíaca, lo que ha permitido identificar cambios celulares específicos en ellas, destacando el papel de la metaplasia epitelial asociada a la inflamación intestinal"