¿Cuántos tipos de células existen en el cuerpo humano? Los libros de texto dicen que un par de cientos. Pero la verdadera cifra es indudablemente mayor.
Pieza a pieza, un nuevo catálogo de tipos de células, más detallado, está surgiendo de laboratorios como el de Aviv Regev en el Instituto Broad de Cambridge (EEUU), donde se están aplicando los avances recientes en genómica de células para estudiar células individuales a una velocidad y escala impensables hasta hace poco.
La tecnología que se aplica en el Instituto Broad usa sistemas de fluidos para separar células en microscópicas cadenas de transmisión que luego somete a un análisis genético detallado a un ritmo de miles al día. Los científicos esperan que este tipo de tecnologías encuentren uso en aplicaciones médicas, donde las pequeñas diferencias entre las células tienen enormes consecuencias, entre ellas el cribado de medicamentos basados en células, la investigación de células madres, el tratamiento del cáncer y los estudios básicos sobre el desarrollo de tejidos.
Regev explica que ha estado trabajando con los nuevos métodos para clasificar las células de las retinas de ratones y de los tumores cerebrales humanos y que se está encontrando con tipos de células nunca vistos. "En realidad no sabemos de qué estamos hechos", afirma.
Otros laboratorios están dándose prisa por producir sus propias relaciones de células y mejorar la tecnología para hacerlo. Ahora, un equipo dirigido por Stephen Quake, de la Universidad de Stanford (EEUU) ha publicado su propio listado de 466 células cerebrales individuales y han afirmado que es "el primer paso" hacia un atlas celular completo del cerebro humano.
Los científicos explican que sólo se ha podido empezar a hacer este tipo de listados hace poco. "Hace un par de años el desafío era conseguir datos útiles de una única célula", explica el biólogo especializado en células únicas del Instituto Karolisnka de Estocolmo (Suecia) Sten Linnarsson. En el mes de marzo pasado, el grupo de Linnarsson utilizó las nuevas técnicas para hacer el mapa de varios miles de células del cerebro de un ratón, identificando 47 tipos y algunos subtipos que no se habían visto antes.
Históricamente, la mejor forma de estudiar una única célula era analizándola a través del microscopio. En los hospitales especializados en el tratamiento del cáncer es el método que usan los patólogos para saber si las células son cancerígenas o no: las tiñen con tintes, algunos de los cuales se empezaron a usar por primera vez a principios del siglo XX, y examinan su localización y aspecto. Los métodos actuales distinguen unos 300 tipos, explica el agente de investigación de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, Richard Conroy.
Foto: Las células individuales se capturan y separan en burbujas de líquido, preparándolas para el análisis.
La nueva tecnología funciona catalogando las moléculas de ARN mensajero dentro de una célula. Estos mensajes son el material genético que envía en núcleo para fabricar proteínas. El método de Linnarson adjunta un código de barras molecular único a cada molécula de ARN en cada célula. El resultado es un perfil de expresión de genes, que equivale a la huella dactilar de una célula que refleja su actividad molecular más que su aspecto.
"Antes, las células se definían por uno o dos marcadores", explica Linnarson. "Ahora podemos decir cuál es la serie completa de genes que se expresa en esas células".
Aunque ya hace varios años que los investigadores aprendieron a secuenciar el ARN de una única célula, sólo las ingeniosas innovaciones recientes en química y microfluidos han dado lugar a una explosión de datos. Una empresa de California (EEUU), Cellular Research, demostró este año que podía distribuir las células en micropozos y después analizar el ARN de 3.000 células distintas a la vez, al coste de unos centavos por célula.
Los científicos creen que los nuevos métodos de célula única podrían servir para revolucionar anteriores hallazgos porque los estudios existentes de expresión de los genes se basan en muestras de tejidos o sangre que contenía miles e incluso millones de células. Al estudiar estas muestras mezcladas, los investigadores se veían obligados a usar datos relativos a valores medios, según el director del Instituto Broad, Eric Lander.
"La genómica de célula única ha madurado de una forma increíble en los últimos 18 meses", explicó Lander ante un público reunido en los Institutos Nacionales de Salud este año. "Y si te das cuenta de que estamos en un punto en el que podemos estudiar las células individuales, ¿por qué conformarse con un batido de frutas? Es una locura estar haciendo genómica sobre batidos".
Lander, que es uno de los líderes del Proyecto Genoma Humano, afirma que quizá haya llegado el momento de convertir proyectos piloto como el dirigido por Regev en un esfuerzo más amplio por crear un atlas definitivo, uno que catalogue todos los tipos de células humanas por su actividad genética y que las estudie desde la fase embrionaria hasta la edad adulta.
"Es un poco prematuro para declarar un proyecto nacional o internacional hasta que se hayan hecho más pruebas piloto, pero creo que es una idea que está en el aire", comentó Lander en una entrevista por teléfono. "Creo que dentro de dos años estaremos en una situación en la que sería una locura no contar con esta información. Si contáramos con una tabla periódica de las células podríamos averiguar, por decirlo así, la composición atómica de cualquier muestra dada".
Y los perfiles genéticos se podrían combinar con otros proyectos por estudiar células únicas. El fundador de Microsoft, Paul Allen, anunció el mes de diciembre pasado que invertiría 100 millones de dólares (unos 87 millones de euros) para crear un nuevo instituto científico, el Instituto Allen de Ciencia de las Células. Estudiará las células madre y grabará su comportamiento bajo el microscopio mientras se desarrollan para formar distintos tipos de células con el objetivo último de crear un modelo animado inmenso. El director de este proyecto, Rick Horwitz, afirma que será como una especie de Google Earth para explorar el ciclo vital de una célula.
Los beneficios eventuales de recoger todos estos datos, según el inmunólogo de la Universidad de Stanford (EEUU) Garry Nolan, no se limitarán a la creación de un catálogo de tipos de células, sino que permitirán comprender en mayor profundidad cómo funcionan juntas las células. "El enfoque de la célula única es una parada que hay que entender en el camino para entender el sistema en general", afirma. "Dentro de 50 años probablemente estemos midiendo cada molécula de la célula dinámicamente".