Varios grupos de investigación internacionales han analizado las poblaciones de células inmunitarias, hasta ahora poco exploradas —si se comparan con las que circulan en la sangre—, en múltiples tejidos del cuerpo humano con el fin de proporcionar nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de nuestro sistema inmunitario.
Los dos estudios publicados en la revista Science y liderados por el Instituto Wellcome Sanger y la Universidad de Cambridge, ambos en Reino Unido, han logrado crear un atlas de libre acceso de las células inmunitarias.
El primero de estos trabajos se centra en el desarrollo temprano del sistema inmunitario y la localización de las células inmunitarias en varios tejidos. El segundo ha examinado las células inmunitarias en múltiples tejidos de individuos adultos, proporcionando un marco para la predicción de la identidad del tipo de célula y la comprensión de la memoria inmunológica.
Ambos forman parte del consorcio internacional Atlas Celular Humano (HCA, por sus siglas en inglés), cuyo objetivo es cartografiar todos los tipos de células del cuerpo humano para comprender la salud humana y diagnosticar, controlar y tratar las enfermedades. El HCA tiene una concepción abierta y está dirigida por científicos; en él colaboraran diferentes institutos y cuentan con financiación de todo el mundo, con más de 2.300 miembros de 83 países.
El consorcio internacional Atlas Celular Humano tiene objetivo cartografiar todos los tipos de células del cuerpo humano
stos estudios exploran las similitudes y diferencias de las células inmunitarias en los distintos tejidos. Conocer las reacciones de las células inmunitarias en estos tejidos, en las distintas etapas de la vida, podría contribuir a mejorar las terapias destinadas a producir o potenciar una respuesta inmunitaria para combatir enfermedades, como las vacunas o los tratamientos contra el cáncer.
Además, la revista Science se hace eco de otras dos investigaciones que han creado atlas celulares transversales de tejidos completos y de libre acceso, que también contribuirán a la creación de un único Atlas Celular Humano.
La complejidad del sistema inmunitario
El sistema inmunitario humano está formado por muchos tipos diferentes de células que se encuentran en todo el cuerpo y que desempeñan funciones cruciales. No solo combaten los agentes patógenos cuando aparecen, sino que los recuerdan para poder eliminarlos en el futuro.
El Instituto Wellcome Sanger y sus colaboradores han creado un atlas del sistema inmunitario humano en desarrollo en nueve órganos. Para ello, han utilizado la transcriptómica espacial con objeto de conocer la diversidad celular de los tejidos, y la secuenciación de ARN unicelular para trazar la ubicación exacta de células específicas dentro de los tejidos en desarrollo.
"En esta investigación sobre el sistema inmunitario en desarrollo, examinamos tres secciones diferentes de tejido de tres zonas. Tomamos muestras de todos los órganos hematopoyéticos prenatales, responsables de la producción de células sanguíneas, que son el saco vitelino, el hígado y la médula ósea. De los órganos linfoides analizamos tejidos del timo, el bazo y los ganglios linfáticos", dice a SINC Chuan Xu, del Instituto Wellcome Sanger y coautor principal del estudio.
Tanto los órganos hematopoyéticos como los linfoides son muy importantes en el desarrollo de las células inmunitarias. Para obtener una visión más amplia de lo que ocurre después de que las células inmunitarias migran fuera de estos órganos, investigaron también una selección de órganos periféricos no linfoides, que son la piel, el riñón y el intestino. "Este amplio abanico de muestras de tejidos, procedentes de diversas zonas, nos proporcionó una visión profunda y global de cómo se desarrolla el sistema inmunitario", expone.
El sistema inmunitario humano está formado por muchos tipos diferentes de células que se encuentran en todo el cuerpo y que desempeñan funciones cruciales
"Identificamos concretamente las células B1 y las células T no convencionales. Las primeras se habían descrito anteriormente en ratones, pero esta es la primera vez que se han caracterizado ampliamente en humanos. Se demostró que pueden secretar espontáneamente anticuerpos junto con otras funciones. Asimismo, se sabe que las células T no convencionales tienen una respuesta rápida a los antígenos, en comparación con las convencionales. Estos dos nuevos tipos se encuentran más abundantemente en los primeros años de vida, lo que sugiere que el sistema inmunitario en esta etapa está más orientado a responder rápidamente a cualquier desafío patógeno", argumenta Chuan Xu.
Muzlifah Hannifa, otro de los autores principales de este primer trabajo en el mismo centro y la Universidad de Newcastle, enfatiza: "Este completo atlas del desarrollo inmunitario humano revela los tejidos que intervienen en la formación de las células sanguíneas e inmunitarias, lo que mejora nuestra comprensión de los trastornos inmunitarios y sanguíneos. En colaboración con los demás estudios, permite cartografiar el sistema inmunitario desde el desarrollo hasta la edad adulta”, señala.
Para los autores, este conocimiento más a fondo de estas células, sus diferencias con las células adultas y los genes que se activan en las distintas fases del desarrollo, permitirá a los científicos descubrir lo que ocurre en un crecimiento sano. Además, podría revelar lo que falla en determinados trastornos del desarrollo y cánceres que tienen su origen en los primeros años de vida.
Las muestras utilizadas en esta investigación proceden de The Human Developmental Biology Resource (HDBR), un banco de tejidos que recoge, almacena y proporciona materiales prenatales humanos a grupos de investigación del Reino Unido e internacionales. El HDBR cuenta con la aprobación del Servicio Nacional de Ética en la Investigación y está autorizado como banco de tejidos por la Autoridad de Tejidos Humanos del Reino Unido.
Un atlas celular del cuerpo humano adulto
En el segundo estudio, científicos del Wellcome Sanger, la Universidad de Cambridge y otros centros han analizado simultáneamente las células inmunitarias de 16 tejidos de 12 donantes de órganos adultos a través del Cambridge Biorepository for Translational Medicine y LiveOnNY. El equipo desarrolló además una base de datos y un algoritmo que clasifica automáticamente los distintos tipos de células, llamado CellTypist, para manejar el gran volumen y la variación de las células inmunitarias. De este modo, han logrado identificar unos 100 tipos de células distintos.
“CellTypist es una herramienta bioinformática de libre acceso que está disponible para la comunidad científica con el objetivo de analizar datos de secuenciación de célula única. Este algoritmo ha sido desarrollado por Chuan Xu y los datos utilizados para su desarrollo han sido revisados por un equipo de inmunólogos que yo he liderado”, dice a SINC la investigadora española Cecilia Domínguez Conde, coautora del segundo estudio en el Wellcome Sanger. .
De esta forma, han revelado la relación entre las células inmunitarias de un tejido y sus homólogas en otros, hasta encontrar similitudes entre ciertas familias de células inmunitarias, como los macrófagos, así como diferencias en otras. Por ejemplo, algunas células T de memoria muestran características únicas según el tejido en el que se encuentren.
“Hemos creado un catálogo de células inmunitarias dentro del cuerpo humano adulto, lo que nos permite identificar automáticamente los tipos de células en múltiples tejidos. Queremos agradecer a los donantes y a sus familias que han hecho posible esta investigación”, apunta Domínguez.
"Nuestro trabajo servirá de marco para el desarrollo de terapias para luchar contra las enfermedades relacionadas con el sistema inmunitario"
Para Joanne Jones, también coautora desde la Universidad de Cambridge: “En esta investigación no solo hemos identificado distintos tipos de células inmunitarias, sino que también hemos descubierto que algunos tipos de células inmunitarias siguen patrones específicos de distribución en los tejidos. Esto puede ayudar a fundamentar la investigación de las enfermedades y el modo en que los tratamientos dirigidos a estas células podrían afectar a otros tejidos”.
“Además de crear un nuevo recurso para que los investigadores clasifiquen los distintos tipos de células, nuestro trabajo tendrá muchas implicaciones traslacionales, como servir de marco para el desarrollo de terapias para luchar contra las enfermedades relacionadas con el sistema inmunitario y gestionar las infecciones”, concluye Sarah Teichmann, coautora principal de ambos estudios.
Estos atlas de células inmunitarias entre tejidos son de libre acceso para la comunidad investigadora. "En un futuro podrían ayudar a localizar nuevas dianas terapéuticas para el desarrollo de fármacos y terapias celulares, identificando los genes vinculados a una determinada enfermedad", asegura Chuan Xu.
Un ejemplo de ello son las inmunodeficiencias congénitas, que son un grupo de enfermedades genéticas por las que los niños nacen sin la capacidad de luchar contra las infecciones. "Aunque se han relacionado algunos genes con las inmunodeficiencias congénitas, aún se desconocen los mecanismos y las células exactas implicadas. Nuestro atlas celular puede contribuir a determinar qué células se ven afectadas por estos genes y en qué fase del desarrollo lo están, lo que podría servir de base para nuevas terapias", concluye.
Referencias: Chenqu Suo, Emma Dann, Issac Goh, et al. “Mapping the developing human immune system across organs”. Science. / Domínguez Conde. C, Xu. C, Jarvis. LB, Rainbow. DB, Wells. SB, et al. “Cross-tissue immune cell analysis reveals tissue-specific features in humans”. Science.
