Human Cell Atlas: descifrando el cuerpo humano célula a célula
Comprender cómo funcionan nuestras células en la salud y la enfermedad es esencial tanto para la biología humana básica como para el abordaje de enfermedades. Aunque los estudios genómicos han permitido la identificación de más de 100.000 variantes asociadas a enfermedades, todavía se desconoce en qué células están activas la mayoría de estas variantes y qué función desempeñan. Sin este conocimiento, no es posible comprender plenamente la biología, estudiar modelos más potentes de enfermedad, proporcionar mejores diagnósticos y desarrollar terapias más eficaces.
El Human Cell Atlas (HCA) es una iniciativa internacional que busca crear un mapa detallado de todas las células del cuerpo humano, creando un recurso sin precedentes para la biomedicina. Su objetivo es caracterizar cada célula en términos de su ubicación, función, estado molecular y cómo interactúa con otras células mediante el uso de nuevas tecnologías de secuenciación unicelular, análisis espacial y herramientas de inteligencia artificial. Su construcción se basa en el concepto de atlas en sentido geográfico, proporcionando una visión detallada de la diversidad celular y su organización tridimensional dentro del organismo. Gracias a este proyecto conjunto, se está logrando descifrar el papel de cada tipo celular en procesos biológicos fundamentales y su relación con diferentes patologías. Este conocimiento puede contribuir a mejorar la comprensión, el diagnóstico, tratamiento y prevención de múltiples enfermedades.
Además, la investigación apunta que el microbioma intestinal, compuesto por miles de microorganismos que, entre otras funciones, ayudan en la digestión y la defensa inmunológica, podría estar actuando como reservorio natural de genes resistentes con capacidad de saltar de una bacteria a otra. Las bacterias en las que se ha encontrado este gen no son patógenas, sin embargo, tienen muchos mecanismos de transferencia genética altamente eficientes (como los plásmidos o los transposones) que podrían facilitar que NpmC llegue a bacterias patógenas. Las infecciones graves causadas por estas bacterias patógenas resistentes serían intratables con los antibióticos actuales. El estudio también sugiere que este gen pudo haber evolucionado inicialmente como un mecanismo de defensa natural frente a compuestos antimicrobianos en el ambiente intestinal, pero el uso generalizado de antibióticos en humanos y animales parece estar favoreciendo su expansión.
Investigación biomédica
El HCA proporciona mapas de referencia completos de las células humanas para comprender la biología humana básica y estudiar cómo la variabilidad genética y ambiental influye en la función celular, lo cual es esencial para avanzar en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Al integrar datos de múltiples estudios y cohortes, este atlas ha revelado nuevas conexiones entre genes y enfermedades, identificando nuevos tipos celulares y marcadores moleculares implicados en procesos inflamatorios, neurodegenerativos o cancerígenos. Un ejemplo destacado es el uso del “Human Lung Cell Atlas”, una de las primeras versiones del HCA, que ha permitido identificar células raras en el pulmón y estudiar su papel en enfermedades como la fibrosis pulmonar, el cáncer de pulmón y el COVID-19.
Diagnóstico de Precisión
El HCA puede ayudar a diagnosticar enfermedades como el cáncer de sangre, la autoinmunidad o las infecciones antes de que aparezcan los síntomas clínicos. Esto se logra mediante la identificación de tipos y estados celulares con mayor precisión, lo que permite un diagnóstico más temprano y específico. Además, sirve como punto de partida para el fenotipado profundo de enfermedades en sus subtipos constituyentes, lo que mejorará la estratificación y el diagnóstico de los pacientes.
Prevención
Al comprender mejor los procesos celulares y tisulares y cómo las variaciones genéticas influyen en el comportamiento celular y la función de los tejidos, el HCA puede ayudar a desarrollar estrategias preventivas para evitar la aparición o progresión de enfermedades, así como la identificación de factores de riesgo genéticos y ambientales. Además, permite la identificación de mecanismos de protección frente a enfermedades. Al estudiar las células de individuos resistentes a ciertas enfermedades, se pueden descubrir mecanismos endógenos de protección que pueden ser replicados o potenciados en otros individuos. Por ejemplo, el análisis de los datos del atlas de células del epitelio nasal reveló características distintivas en individuos más protegidos de la infección por SARS-CoV-2.
Tratamiento personalizado
El atlas permite comparar células de referencia sanas con células enfermas en los tejidos relevantes, lo que facilita el desarrollo de fármacos más eficaces y predicciones más precisas de toxicidad no deseada. Además, el HCA ha impulsado la creación de modelos computacionales capaces de predecir respuestas celulares ante estímulos externos, facilitando así el desarrollo de terapias dirigidas.
El HCA está revolucionando el campo de la Medicina Personalizada de Precisión contribuyendo a una mejor comprensión de la diversidad celular y la variación interindividual, es decir cómo las células varían entre individuos en función de su genética, entorno y estilo de vida. Asimismo, el atlas ayuda a identificar biomarcadores que pueden predecir la respuesta de un paciente a un tratamiento o su riesgo de desarrollar una enfermedad. Gracias a la integración de estudios genómicos, este atlas facilita la clasificación celular en estados patológicos, lo que es crucial para mejorar la estratificación de pacientes, la identificación de dianas terapéuticas específicas del tipo celular afectado y la selección de tratamientos más precisos y personalizados. Su aplicación ya está redefiniendo la comprensión de diversas enfermedades, desde el cáncer hasta patologías inmunológicas y cardiovasculares, al ofrecer información detallada sobre cómo las células responden a la enfermedad y a la intervención terapéutica. A medida que el HCA continúa evolucionando, su capacidad para transformar la práctica clínica seguirá expandiéndose, consolidándose como una herramienta esencial en la era de las Medicina Personalizada de Precisión.
Bibliografía:
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