Investigadores del Instituto Wellcome Sanger, el Instituto Europeo de Bioinformática del EMBL, el Instituto Gurdon de la Universidad de Cambridge y otras instituciones han creado un atlas celular espacial del pulmón humano en desarrollo que describe 144 tipos de células y sus interacciones con un detalle sin precedentes.
En la investigación, publicada en la revista científica ‘Cell’, el pulmón humano en desarrollo ha sido cartografiado con un detalle sin precedentes, identificando 144 estados celulares en las primeras etapas de la vida y descubriendo nuevos vínculos entre las células en desarrollo y el cáncer de pulmón.
En este último estudio, que forma parte de la iniciativa Atlas Celular Humano para cartografiar todos los tipos celulares del cuerpo humano, estos investigadores han examinado qué genes se activan en las distintas fases del desarrollo pulmonar, célula a célula. Combinaron esta información con tecnologías espaciales, que señalan la ubicación exacta de las células, para crear el Atlas del Desarrollo de las Células Pulmonares, que muestra cómo se forma el sistema respiratorio.
Este atlas constituye un recurso único y de libre acceso que describe no sólo las células individuales que se crean durante la formación de los pulmones, sino también cómo los genes controlan estos procesos.
Este atlas tan detallado sirve de guía para el desarrollo de pulmones sanos y puede utilizarse como base para investigar cómo se originan las enfermedades pulmonares. También podría servir para crear nuevos modelos con los que estudiar las afecciones pulmonares y probar posibles terapias.
Muchas enfermedades tienen su origen durante el desarrollo. Mientras que la cartografía unicelular de órganos adultos sanos y enfermos está desenterrando nueva información sobre el pulmón, aún queda mucho por explorar sobre cómo se forma el pulmón humano en los primeros años de vida.
Las primeras semanas del desarrollo son extremadamente dinámicas, con tipos celulares que aparecen y desaparecen rápidamente a medida que los procesos de construcción del órgano pasan de una etapa a otra. Para comprender el desarrollo del pulmón, es necesario disponer de un atlas de todos los tipos celulares pulmonares, incluidas las células transitorias, en las distintas fases del desarrollo.
Para crear este Atlas del Desarrollo de las Células Pulmonares, los investigadores combinaron la secuenciación de células individuales de etapas tempranas con tecnologías espaciales para generar un conjunto de datos en profundidad del desarrollo pulmonar. Este recurso de libre acceso describe qué tipos celulares están presentes en la arquitectura pulmonar en desarrollo y cómo se regulan.
El equipo identificó 144 tipos de células, como las intermedias y las de transición, incluido un subtipo que podría estar relacionado con el desarrollo de cáncer de pulmón humano de células pequeñas en etapas posteriores de la vida.
El equipo utilizó el atlas para hacer predicciones sobre el desarrollo de las células pulmonares y, en especial, sobre qué genes son los principales impulsores de este proceso. A continuación, utilizaron modelos organoides para validar las hipótesis emergentes, demostrando que el atlas puede utilizarse para predecir con exactitud las etapas y las células implicadas en el desarrollo de los tejidos.
Un estudio independiente está utilizando este conjunto de datos para investigar la enfermedad pulmonar neonatal, con el objetivo de descubrir los mecanismos causales y desarrollar nuevos modelos de organoides que ayuden a seguir investigando.
«Nuestro análisis computacional de alta resolución ha identificado poblaciones raras y no descritas previamente en el pulmón humano en desarrollo. Entre estas nuevas poblaciones, encontramos una asociada a un tipo poco conocido de cáncer de células pulmonares pequeñas en adultos. Aunque es necesario seguir investigando para entender esta relación, esto demuestra la importancia de los mecanismos compartidos por el desarrollo y la enfermedad que pueden encontrarse utilizando nuestro atlas celular único. Además, al incluir datos de accesibilidad a la cromatina y experimentos de perturbación in vitro, nuestro trabajo muestra cómo factores de transcripción clave pueden dictar individualmente las elecciones de linaje, lo que nos permite empezar a comprender la lógica reguladora que controla las vías de diferenciación», ha comentado Peng He, co-primer autor del Instituto Wellcome Sanger y del Instituto Europeo de Bioinformática.
infosalus.com
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