Durante
las últimas décadas, el conocimiento que tenemos sobre las células
y tejidos humanos ha aumentado de manera constante, aunque todavía
existen muchísimos aspectos que siguen siendo desconocidos. Por
ejemplo, las células pueden existir en estados efímeros y dinámicos
y su comprensión es esencial para descifrar las enfermedades y
encontrar curas. Las técnicas clásicas empleadas en el laboratorio
para estudiar los tipos celulares tienen sus límites y no permiten
perfilar la función de una célula con gran detalle.
Para
resolver este obstáculo, un grupo de científicos en el Centro
Nacional de Análisis Genómico (CNAG-CRG) del Centro de Regulación
Genómica (CRG), en Barcelona, liderado por Holger Heyn, ha
desarrollado una nueva herramienta computacional, basada en la teoría
matemática de gráficas, para deducir redes de regulación globales
a gran escala, tanto de órganos sanos como patológicos de
enfermedades como diabetes o Alzheimer. Los investigadores pudieron
precisar la relevancia génica en la función del órgano y posibles
promotores de enfermedades. Han publicado sus resultados en el último
número de la revista Genome Biology.
“Nuestras
herramientas de transcriptómica de células individuales,
desarrolladas con anterioridad, resultaron muy útiles para descubrir
tipos de células desconocidos”, dice Giovanni Iacono, investigador
postdoctoral senior en el CNAG-CRG y primer autor del estudio. “Las
herramientas nos permitieron describir nuevos tipos y subtipos de
células, junto con sus roles biológicos únicos y relaciones
jerárquicas”, añade.
Hasta
ahora, el análisis de células individuales se ha usado para
comprender tipos de células y sus funciones en un tejido.
“Consorcios a gran escala como el Human Cell Atlas Project genera
mapas de células individuales de organismos completos, para los que
se precisan sofisticadas estrategias de análisis que permitan
transformar el big data en conocimientos biológicos y clínicos
disruptivos”, dice Holger Heyn, líder del equipo de Genómica de
Células Individuales en el CNAG-CRG y autor sénior del este
trabajo.
La
herramienta que han desarrollado ahora permite ir un paso más allá:
ver cómo los genes interactúan para formar tejidos. “Nuestra
herramienta intenta abordar con precisión el proceso de regulación
que controla la morfología y las funciones de una célula”,
destaca Iacono.
La
herramienta está basada en la teoría de gráficas, un modelo
matemático abstracto en el cual hay nodos conectados por los
extremos. Una vez que obtienes una gráfica, una estructura, puedes
medir la importancia de cada nodo para la red. En este caso, cada
nodo era un gen y, si resultaba importante, esto significaba que la
función de ese gen era clave para el sistema biológico objeto de
estudio.
Los
investigadores del CNAG-CRG procesaron conjuntos de datos de 10.000
células para deducir las redes de regulación que impulsan la
formación del fenotipo de la célula y sus respectivas funciones.
Aplicaron la herramienta para estudiar la diabetes tipo II y
Alzheimer y descubrieron cambios funcionales relevantes para la
enfermedad. Es importante destacar que esto abre nuevas vías para
encontrar nuevas dianas terapéuticas.
“El
análisis de la red que hemos desarrollado va más allá de los
enfoques aplicados actualmente, ya que proporciona conocimientos
profundos sobre cómo la actividad génica da forma a tejidos y
órganos. Esto es crítico para comprender las enfermedades en que
estas redes están alteradas y encontrar talones de Aquiles para
conseguir tratamientos efectivos”, dice Heyn.
Potencialmente,
la herramienta puede aplicarse a cualquier enfermedad, desde
Alzheimer a leucemia linfocítica crónica. “Aplicaremos nuestra
herramienta para proponer nuevos genes diana para muchas enfermedades
que luego podrán validarse en estudios futuros,” declara Iacono.
JESÚS SÁNCHEZ GÓMEZ
REVISTA: biotech-Spain
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