Hace tan solo 20 años, generalmente, se usaban guías o mapas de papel para moverse dentro y entre ciudades en el mundo. Pero, desde 2005, todo empezó a cambiar con el uso del Google Maps, que pasó a ser un navegador digital para orientarse con más precisión y tomar decisiones en calles y rutas. Un cambio similar se dio ahora con el nuevo conocimiento sobre el cuerpo de los seres humanos.

Científicos de los Estados Unidos, Reino Unido, Brasil, entre otros, han conseguido realizar los primeros borradores de mapas de células del cuerpo humano con un nivel de detalle nunca antes alcanzado. Son parte de la iniciativa Atlas Celular Humano (HCA es su sigla en inglés), y los mapas fueron publicados en revistas de la familia Nature.

Para lograr esos mapas, los investigadores aprovecharon nuevos datos y herramientas analíticas, algunas basadas en inteligencia artificial y aprendizaje automático, con la idea de comprender mejor la salud y las enfermedades a nivel celular. Tuvieron en cuenta más de 100 millones de células de más de 10.000 personas.

              La científica Sarah Teichmann fue cofundadora de la iniciativa / Credito Wellcome Sanger Institute

“El cuerpo humano tiene aproximadamente 37,2 miles de millones de células, que abarcan una increíble diversidad de tipos y estados, y cada una de esas células también está influida por nuestra diversidad inherente, ya sea en ascendencia, geografía, edad, género y experiencias de vida, además de cambiar continuamente con el tiempo”, escribió Sarah Teichmann, cofundadora y líder de la iniciativa e investigadora del Instituto de Células Madre de Cambridge, y colegas en uno de los trabajos publicados en Nature.

El consorcio HCA se fundó en 2016 para construir un atlas biológico de cada tipo de célula en el cuerpo humano. Está formado por más de 3.600 miembros de 102 países, quienes aportan datos relacionados con 18 redes biológicas.

La última colección difundida destaca hallazgos en tres áreas clave del consorcio. Por ejemplo, Sarah Teichmann, Ken To y colegas han aportado nuevos datos sobre huesos del cráneo y articulaciones de la cadera, rodilla y hombro.

                   Esta imagen muestra vasos sanguíneos en el intestino humano/ Ana-Maria Cujba

Segundo, el consorcio ha desarrollado herramientas analíticas, incluida una metodología basada en aprendizaje automático para buscar células similares según sus perfiles de expresión.

Tercero, la colección presenta análisis integrados de datos disponibles para órganos o sistemas biológicos específicos. Por ejemplo, Amanda Oliver y colegas presentan el atlas del tracto gastrointestinal, que abarca tejidos desde la boca hasta el esófago, estómago, intestinos y colon. Además incluyeron datos de personas con enfermedades inflamatorias como la enfermedad de Crohn.

Se consiguió también un atlas celular integrado de organoides cerebrales, que fue desarrollado por Barbara Treutlein y colegas. Brindaron información sobre la eficacia con la que los organoides reflejan aspectos del desarrollo del cerebro.

El atlas tendría beneficios para el futuro, ya que ayudará a entender cómo la diversidad celular influye en las respuestas individuales a los tratamientos médicos. También contribuirá a investigar más las bases genéticas de las enfermedades a nivel celular.

Científicos de múltiples países colaboraron para obtener los borradores de mapas celulares/ Anna Hupalowska Aviv Rege

Aunque persisten desafíos para capturar plenamente la naturaleza dinámica de las células y extender estos conocimientos a poblaciones diversas, la colaboración continua entre científicos de todo el mundo contribuirá a hacer la medicina personalizada más accesible y a mejorar nuestra capacidad para tratar enfermedades. El proyecto fue financiado por entidades como la Iniciativa Chan Zuckerberg, el Trust Helmsley y Wellcome Trust del Reino Unido.

Itai Yanai, director científico del Laboratorio de Bioinformático Aplicada y Scientific Director, Applied Bioinformatics Laboratories de la Escuela de Medicina NYU Grossman en los Estados Unidos, opinó que este proyecto se realizó con el mismo espíritu explorador que tenían los primeros naturalistas europeos en el siglo XIX.

Mencionó que el atlas del tracto gastrointestinal es notable por integrar datos de más de un millón de células, incluyendo sobre tejidos de individuos con enfermedades inflamatorias. Facilitará comparaciones entre estados normales y patológicos.

Mientras que Christoph Lippert y Helene Kretzmer, de Alemania, enfatizaron en la importancia de la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático para superar los desafíos en el análisis de datos de una sola célula, incluyendo la variabilidad y el ruido experimental.

Se analizaron también organoides de la piel que muestran folículos pilosos con células endoteliales /Haniffa et al. DOI 10.1038s41586-024-08002-x

Por su parte, Iago Rodríguez-Lago, médico gastroenterólogo en la Unidad de enfermedad inflamatoria intestinal del Servicio de Aparato Digestivo, del Hospital Universitario de Galdakao-Usansolo, en España, señaló que el atlas podría ayudar a entender más a la enfermedad inflamatoria intestinal y a la enfermedad celíaca.

Dijo que “la resolución a nivel celular y espacial de estos análisis crean un marco único que permite avanzar de forma significativa en el conocimiento de los mecanismos detrás de estas patologías, así como en la búsqueda de marcadores asociados” en los pacientes.

También Rodríguez-Lago dijo a Science Media Centre España que los resultados publicados abren una oportunidad para la búsqueda de nuevos blancos terapéuticos y para aplicar medidas lo más individualizadas posible en cada persona.