Ayuda IA a crear un nuevo mapa celular del pulmón

Combinando datos de casi 40 estudios, un equipo científico ha creado el atlas unicelular de todo el pulmón humano, que revela tipos de células poco frecuentes y servirá para avanzar en comprender las enfermedades pulmonares.

Se trata, según sus responsables, del mayor y más completo mapa celular de este órgano y será un valioso recurso para los investigadores de pulmón y para encontrar nuevas dianas terapéuticas. Los detalles de esta colección, para la que se ha usado aprendizaje automático, se dan a conocer en la revista Nature Medicine.

Detrás del "Atlas de Células Pulmonares Humanas", que muestra las diferencias claves entre salud y enfermedad, están -entre otros- investigadores del Instituto Wellcome Trust Sanger del Reino Unido, del Instituto de Biología Computacional Helmholtz de Alemania y del Centro Médico Universitario de Groninga.

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La investigación pulmonar se ha beneficiado de los nuevos estudios unicelulares que muestran qué genes están activos en cada célula. A pesar de ello, esta se ha visto limitada por el número de muestras e individuos incluidos por estudio, indica EFE.

Para comprender a detalle los pulmones sanos y determinar qué falla en la enfermedad, se ha necesitado un atlas exhaustivo y con gran diversidad celular, pero ha sido difícil lograrlo, dice un comunicado del Wellcome Trust Sanger.

Los investigadores han logrado combinar 49 conjuntos de datos pulmonares procedentes de casi 40 estudios distintos, en un único atlas integrado, usando aprendizaje automático avanzado.

Este atlas, que agrupa e integra datos de los principales estudios de secuenciación de ARN unicelular de pulmón, abarca más de 2,4 millones de células de 486 individuos y ofrece nuevas perspectivas sobre la biología pulmonar que antes no eran posibles.

Según Malte Luecken, autor principal del artículo, "un atlas completo de órganos requiere muchos conjuntos de datos para captar la diversidad entre células e individuos, pero combinar diferentes conjuntos de datos es un reto enorme".

Fabian Theis, también autor, añade que este atlas tiene información de más de cien personas sanas y revela cómo varían las células de los individuos con la edad, el sexo y el historial de tabaquismo.

"El gran número de células e individuos implicados permite ahora ver tipos celulares poco comunes e identificar nuevos estados celulares no descritos anteriormente".

Aunque el núcleo del atlas está formado por datos de pulmones sanos, también se tomaron conjuntos de datos de más de diez enfermedades pulmonares, que se proyectaron sobre los datos de los pulmones sanos para entender estados de la enfermedad.

El equipo encontró que varias enfermedades pulmonares compartían estados celulares inmunitarios comunes, incluido el hallazgo de que un subconjunto de macrófagos (un tipo de célula inmunitaria) compartía una actividad génica similar en la fibrosis pulmonar, el cáncer y la covid-19.

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Los estados compartidos indican que estas células podrían tener un papel parecido en la formación de cicatrices en el pulmón en las tres enfermedades y dar indicadores de posibles dianas terapéuticas.

A juicio de Martijn Nawijn, del hospital de Groninga (Países Bajos), este hallazgo de células compartidas es "realmente emocionante" y revela una forma totalmente diferente de ver las enfermedades pulmonares, abriendo posibilidades para nuevos objetivos de tratamiento y el desarrollo de biomarcadores de respuesta al tratamiento.

"Nuestros hallazgos también sugieren que las terapias que funcionan para una enfermedad pueden ayudar a aliviar otras", comenta.

Uno de los problemas ha sido unificar los nombres de las células. El atlas es un primer paso hacia una anotación consensuada del pulmón humano, que ayudará a unificar la investigación en este campo, concluye Lisa Sikkema.

El mapa, abierto a la comunidad investigadora, forma parte de la iniciativa mundial Human Cell Atlas, que pretende cartografiar todos los tipos celulares del cuerpo humano y que fue impulsada por investigadores del Wellcome Sanger y del Instituto Broad (Estados Unidos).

Además, la revista Cancer Cell publica otro estudio sobre cáncer, que descubre una nueva causa procedente de nuestro interior.

Investigadores de la Universidad Flinders en Australia han establecido una conexión entre el riesgo de cáncer y las funciones de los ARN circulares, una familia de fragmentos genéticos que se encuentran en las células descubierta hace poco.

Determinados ARN circulares presentes en muchos de nosotros pueden adherirse al ADN de las células y provocar mutaciones en el ADN que dan lugar al cáncer, un hallazgo que sus responsables tachan de "revolucionario" y que abre un campo de investigación médica y de biología molecular totalmente nuevo.