El borrador del Atlas de las Células Humanas revela un mundo desconocido dentro del cuerpo

Una persona empieza siendo una única célula, un óvulo fecundado, que se convierte en dos células, luego en cuatro, en ocho y así hasta más de 30 billones de células. Todas ellas heredan un idéntico libro de instrucciones, el ADN exclusivo de esa persona, pero una neurona del cerebro no se parece en nada a un glóbulo rojo de la sangre. La clave es que el ADN es como un piano con unas 20.000 teclas: los genes. La célula será una cosa u otra en función de los genes que se activen. La comunidad científica sabe que un ser humano es como un conservatorio musical con 30 billones de habitaciones con el mismo piano, pero la humanidad ha ignorado hasta ahora qué melodía suena en cada teclado. Un consorcio internacional presenta este jueves el borrador más completo del denominado Atlas de las Células Humanas. Es un día histórico para la ciencia.

Los investigadores participantes, más de dos millares en 83 países, ya han definido la partitura de unos 60 millones de células, una a una, según explica Aviv Regev, la visionaria bióloga israelí que inició el proyecto en 2016. “Nuestra misión es obtener mapas de referencia de todas las células humanas. Esto no significa hacer un perfil de los entre 30 y 37 billones de células que hay en un adulto, ¡afortunadamente! Las células humanas se encuentran en tipos repetidos, por lo que tenemos muchas copias muy similares”, señala Regev, investigadora en excedencia del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE UU).

Los niños estudian en el colegio unos cuantos ejemplos de células —neuronas, glóbulos rojos, glóbulos blancos, plaquetas…—, pero Regev subraya que “nadie sabe” cuántos tipos hay realmente. “Por eso es tan importante elaborar un atlas de las células humanas. No supimos cuántos genes teníamos hasta el Proyecto Genoma Humano. Este es un caso similar”, reflexiona.

El Atlas de las Células Humanas pretende catalogar todos los tipos celulares y sus múltiples subtipos, pero también ubicarlos con precisión en el cuerpo humano para conocer la arquitectura exacta de cada órgano: de qué estamos hechos y por qué surgen las enfermedades. La inmunóloga española Cecilia Domínguez Conde, nacida en Trigueros (Huelva) hace 35 años, figura entre los autores principales de los últimos resultados del atlas, publicados este jueves en la revista Science. Los investigadores describen el perfil detallado de más de un millón de células. La novedad es que no se centran en un tejido concreto, sino que presentan datos cruzados de 33 órganos del cuerpo humano, como el corazón, la piel y los pulmones.

El equipo de Domínguez Conde, del Instituto Wellcome Sanger (Cambridge, Reino Unido), se ha centrado en las células del sistema inmunitario. En el ejemplo del conservatorio, los científicos ya sabían que en el piano de los glóbulos blancos suena música clásica, pero ahora ven que hay subtipos que tocan a Mozart y que algunos en concreto interpretan Las bodas de Fígaro en el hígado y cambian a La flauta mágica al pasar por los pulmones. “Hemos descubierto cómo las células se adaptan a distintos entornos”, resume la inmunóloga, que a partir de junio dirigirá su propio laboratorio en el Human Technopole, un nuevo centro de investigación en Milán (Italia).

“La diversidad de tipos de células dentro del sistema inmune es absolutamente increíble. El trabajo hasta ahora se había centrado en la sangre periférica, pero ahora estudiamos las células en diferentes tejidos y vemos nuevos mecanismos”, expone Domínguez Conde. La inmunóloga recuerda que hay una nueva generación de tratamientos contra el cáncer, los denominados CAR-T, en los que se extraen del paciente glóbulos blancos, del tipo linfocitos T, para rediseñarlos en el laboratorio mediante ingeniería genética y aumentar su capacidad de destruir las células cancerosas. “Vemos que hay grupos de células tocando la misma melodía, algunas tocando una melodía un poco distinta y otras tocando un género absolutamente diferente. Esta información es muy importante para saber qué tipo de linfocito T es mejor para las terapias contra el cáncer o contra las enfermedades autoinmunes”, subraya Domínguez Conde.

Los libros de texto de biología han hablado tradicionalmente de unos 300 tipos de células en el cuerpo humano, pero los autores del atlas han encontrado 500 tipos en el último millón de células analizado. Entender esta asombrosa diversidad permitirá mejorar las vacunas, aumentar la eficacia de las terapias antitumorales, facilitar la medicina regenerativa y desarrollar nuevos tratamientos contra enfermedades raras y comunes, según la bióloga Aviv Regev, que ahora tiene un puesto directivo en la empresa biotecnológica estadounidense Genentech.

Una mutación en un gen puede provocar una enfermedad, pero, aunque todas las células comparten el mismo ADN, el problema solo aparecerá en las células que tengan ese gen concreto activado. Uno de los cuatro estudios del consorcio publicados este jueves ha encontrado sorpresas. “Hemos hallado muchas células inesperadas que tienen activos genes asociados a enfermedades. Por ejemplo, hemos observado células no musculares, pero en el tejido muscular, que expresan genes que causan enfermedades raras de los músculos. Esto es importante, porque si queremos desarrollar tratamientos necesitamos conocer las células para dirigirnos a ellas”, celebra Regev.

La bióloga israelí también destaca las posibles aplicaciones en medicina regenerativa, una especialidad que intenta reconstruir los órganos dañados mediante nuevas células. “Para hacerlo bien, necesitamos generar células con las propiedades adecuadas. El atlas es una referencia para asegurarte de que las células generadas en el laboratorio tienen las características deseadas”, afirma la investigadora, que dirige el consorcio internacional junto a la bióloga alemana Sarah Teichmann, del Instituto Wellcome Sanger. Según las cuentas de Regev, el proyecto está “a medio camino” de la meta.

El neurocientífico Rafael Yuste, catedrático de la Universidad de Columbia (EE UU), aplaude el borrador del atlas. “Esta remesa de resultados es histórica. Es una de las primeras salvas de lo que será un torrente de estudios en la próxima década que clasificarán todos los tipos celulares del cuerpo”, afirma Yuste, que no ha participado en estas investigaciones. El neurocientífico español fue el padre de BRAIN, un proyecto milmillonario apadrinado en 2013 por el entonces presidente estadounidense, Barack Obama, para obtener un mapa del cerebro humano.

Yuste es optimista. Las nuevas tecnologías, denominadas transcriptómicas, permiten meter células en estrechos canales y atraparlas una a una en gotas aceitosas, para analizar sus genes activos de manera rápida, automatizada y barata. “Los primeros pasos de esta estrategia han sido espectaculares. Por ejemplo, en EE UU, el Instituto Allen de Ciencias del Cerebro ha clasificado todas las células de una parte de la corteza cerebral del ratón, generando por primera vez una lista de todos los tipos de neuronas en una zona del cerebro”, ilustra Yuste, que sí ha colaborado en ese proyecto.

El catedrático recuerda al padre de la neurociencia, Santiago Ramón y Cajal, que con un rudimentario microscopio descubrió él solo en 1888 en Barcelona que las neuronas eran células individuales. Yuste subraya que ahora son gigantescos consorcios los que se ocupan de la tarea, como su iniciativa BRAIN y el Atlas de las Células Humanas. “Es un esfuerzo descomunal, pero lo veo factible. Y tendrá un impacto fundamental en la ciencia y la medicina, ya que, al final, todo lo que hace el cerebro, o el cuerpo, se cuece entre tipos de células”, zanja.

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