Los investigadores del consorcio internacional Human Cell Atlas (HCA), cuyo objetivo es cartografiar todos los tipos de células del cuerpo humano, pero que hasta ahora se han centrado sobre todo en el estudio de las células de órganos y tejidos individuales o de pequeños subconjuntos tisulares, comunican una gran proeza: la creación de mapas detallados de más de un millón de células individuales de 33 órganos, que representan los atlas celulares transversales más completos hasta la fecha. Los datos resultantes, disponibles en cuatro estudios, tienen numerosas implicaciones terapéuticas, entre las que se incluyen la comprensión de enfermedades comunes y raras, el desarrollo de vacunas, la inmunología antitumoral y la medicina regenerativa.
En el primer estudio, el Consorcio Tabula Sapiens ofrece un atlas celular especialmente amplio que proporciona una definición molecular de más de 400 tipos de células de 24 órganos. Esta referencia se conoce como el conjunto de datos «Tabula Sapiens». Para ensamblarlo, los autores utilizaron la secuenciación de ARN unicelular (scRNA-seq) en casi 500 000 células vivas, incluyendo células epiteliales, endoteliales, estromales e inmunitarias, recogidas de numerosos tejidos de donantes individuales. La posibilidad de analizar varios tejidos de un mismo donante permitió realizar comparaciones entre tejidos controlando los antecedentes genéticos, la edad, la exposición ambiental y los efectos epigenéticos. Utilizando el conjunto de datos de Tabula Sapiens, los autores descubrieron varios aspectos nuevos de la biología celular humana, entre ellos cómo un mismo gen puede ensamblarse de forma diferente en distintos tipos de células y cómo los clones de células inmunitarias pueden compartirse entre tejidos.
Los atlas unicelulares son prometedores a la hora de mapear los tipos de células específicas en las que actúan los genes de las enfermedades en el cuerpo humano. Para construirlos es necesario perfilar todos los tipos de células, incluidas las que son difíciles de capturar mediante scRNA-seq, y las células de un mayor número de individuos, lo que significa que los científicos tienen que recoger y congelar los tejidos antes del análisis. En un segundo estudio de este paquete, Gökcen Eraslan et al. optimizaron la secuenciación de ARN de un solo núcleo (snRNA-seq) para solucionar el problema del uso de células congeladas. Aplicaron esta técnica a muestras congeladas de ocho órganos humanos sanos de 16 donantes y compilaron un atlas de tejidos cruzados con más de 200 000 perfiles de núcleos. Eraslan et al. utilizaron el aprendizaje automático para asociar las células del atlas con miles de enfermedades de un solo gen y enfermedades y rasgos genéticos complejos para descubrir tipos de células y programas de genes que podrían estar implicados en la enfermedad.
Históricamente, los científicos han limitado su conocimiento del sistema inmunitario humano al papel de las células que circulan en la sangre, pero las células inmunitarias de los tejidos son fundamentales para mantener la salud. Con el fin de entender mejor la función de las células inmunitarias en los distintos tejidos, los estudios de Cecilia Domínguez Conde y sus colegas y de Chenqu Suo y sus colegas perfilaron las células inmunitarias adultas y en desarrollo, respectivamente. Domínguez Conde et al. utilizaron el scRNA-seq para estudiar las células inmunitarias innatas y adaptativas de 16 tejidos de 12 donantes adultos, lo que dio lugar a perfiles de expresión génica de más de 300 000 células. Desarrollaron una herramienta de aprendizaje automático denominada «CellTypistp» para ayudar a la anotación del tipo de célula. Este método permitió a los autores identificar cerca de 101 tipos o estados de células inmunitarias a partir de más de un millón de células, incluidos estados celulares anteriormente infravalorados. En un último estudio, Suo et al. utilizaron scRNA-seq, secuenciación de receptores de antígenos y transcriptómica espacial de nueve tejidos prenatales para generar un atlas unicelular y espacial del sistema inmunitario en desarrollo a lo largo de las etapas de gestación. Los hallazgos, que van más allá de los estudios centrados en uno o unos pocos órganos del sistema inmunitario en desarrollo, revelan que el desarrollo de las células sanguíneas e inmunitarias se produce en muchos tejidos periféricos, no solo en los órganos hemopoyéticos primarios.
Los cuatro estudios y sus resultados se analizan con más detalle en un artículo de Perspective relacionado de Zedao Liu y Zemin Zhang. «En conjunto, estos estudios pantejidos nos acercan a la creación de un atlas unicelular humano completo», afirman.
