Qué es el Atlas Celular Humano y por qué promete revolucionar el tratamiento de enfermedades

Desde el comienzo de la comprensión humana, las civilizaciones se han esforzado por dar sentido a nuestro universo mediante la creación de mapas.

De los ríos y las montañas al cosmos, los científicos han trabajado para construir una imagen cada vez más precisa del mundo en que vivimos.

Y en las últimas décadas, se ha puesto en marcha una misión para crear un mapa minucioso de algo mucho más cercano: la constitución fundamental del cuerpo humano.

En 1990, científicos de seis países colaboraron en lo que se llamó el Proyecto Genoma Humano. En poco más de una década, mapearon el contenido genético de los cromosomas de nuestros cuerpos.

Fue un trabajo pionero, pero quizás su aspecto más importante fue que, una vez completado, los resultados se pusieron a disposición de las comunidades médicas de todo el mundo.

Pero lejos de ser el final del viaje, el Proyecto Genoma Humano fue de alguna manera solo el gran comienzo, después de todo, si conocemos las instrucciones que se dan a nuestros cuerpos, el siguiente rompecabezas por resolver es cómo se usan.

Es por eso que la bióloga computacional Aviv Regel y Sarah Teichmann, del Instituto Wellcome Sanger y la Universidad de Cambridge, cofundaron el proyecto Atlas Celular Humano en 2016.

¿Por qué necesitamos un mapa de todas las células de nuestro cuerpo?

"La célula es la unidad básica de la vida. Tiene dentro de sí nuestro código genético, que está en el ADN de la célula, y lo usa para ejecutar el código y leer las instrucciones", señala Regel.

En nuestro cuerpo, las diferentes células se especializan, cumplen diferentes funciones y, colectivamente, nos permiten hacer todo lo que hacemos.

"Partimos de una sola célula: el óvulo fecundado, que da lugar no solo a un enorme número de células -en un adulto 37 billones-, sino que son diferentes unas de otras.

"Al principio, todos se ven más o menos iguales. Luego hay tres tipos principales que dan lugar probablemente a miles de miles de tipos diferentes.

"Lo interesante es que, a pesar de que la gente ha estado estudiando las células durante siglos, todavía no sabemos cuántos tipos diferentes hay", subraya la bióloga.

Conocer los tipos de células es muy importante porque nos ayuda a identificar cómo la enfermedad está alterando nuestro cuerpo.

Si nuestras células funcionan correctamente, estamos sanos, pero si nuestros genes les dan malas instrucciones a nuestras células, no pueden desarrollarse u operar correctamente, y nos enfermamos.

Un ejemplo es la célula que causa la fibrosis quística, una enfermedad hereditaria que causa problemas en los pulmones y el sistema digestivo.

La mutación genética exacta que la causa se identificó hace más de 30 años, pero no fue sino hasta 2018 que un equipo de científicos, incluida Regev, pudo identificar la célula exacta a la que le faltaban las instrucciones que necesitaba para funcionar.

Lo lograron gracias a tecnología de vanguardia que permite acercarse células individuales más detalladamente que nunca, lo que abre una ventana vital a nuestra comprensión del cuerpo humano.

Las mutaciones genéticas son una de las razones por las que las células no pueden funcionar correctamente, pero hay otras. Por ejemplo, cuando son atacadas por virus.

¿Qué sucede cuando las células no funcionan bien?

"Nos enfermamos. Pero dependiendo de cuál célula funcione mal y de qué manera, se contraerá un tipo diferente de enfermedad. Por ejemplo, si nuestras células se dividen de manera descontrolada, típicamente tendríamos cáncer, y dependiendo de qué tipo de célula comenzara a hacer eso, tendríamos un tipo diferente de tumor.

"Es debido a esta miríada de formas en que las células pueden funcionar mal que es tan importante que entendamos cómo son y qué puede pasar, para poder arreglar las cosas y hacerlas seguras", explica Regev.

Estas preguntas, cómo es una célula sana y cómo funciona, están en el centro de esa ambiciosa búsqueda global.

El gran mapa

Sarah Teichmann, la otra cofundadora del proyecto, invita a pensar pensar en el Atlas Celular Humano como un mapa de Google del cuerpo humano.

"Es una especie de guía de las células de nuestro cuerpo, de su huella molecular, a la que podemos acercarnos para entender los tejidos que componen los órganos y, en última instancia, todo el cuerpo humano.

"La comprensión de nuestras células impactará todos los aspectos de la biología y la medicina, y es muy probable que conduzca a grandes avances en la forma en que se diagnostican y tratan las enfermedades. Y, en última instancia, a proporcionar un marco para una nueva era de medicina de precisión".

El trabajo que ya se ha realizado en el proyecto Atlas Celular Humano fue fundamental para comprender covid-19.

Le permitió a los científicos identificar que eran las células de nuestros ojos, nariz y boca las que permitían que el virus entrara en nuestro cuerpo. Esa investigación sirvió de base para las políticas de salud pública, como el uso de mascarillas.

Ese descubrimiento fue una ventana al potencial de lo que se podría lograr con una imagen de las células de nuestro cuerpo aún más completa.

"Es difícil sobrestimar su poder: es como encender una luz donde antes había oscuridad y de repente tener una especie de microscopio de súper resolución que descifra básicamente los constituyentes de nuestro cuerpo.

"De eso se trata realmente este proyecto".

Pero, ¿cómo funcionará en términos prácticos y qué significa para nosotros, los pacientes, cuando vayamos al médico?

En lo personal

Empecemos con una gran ventaja: con el Atlas, los médicos no necesitarán realizar pruebas diferentes a las que ya realizan en sus pacientes, pues pueden usar las herramientas normales de diagnóstico.

"No es raro ir al consultorio del médico y que te pida un examen de sangre, o que si, por ejemplo, una mujer se hace una mamografía y, si hay un bulto en el seno, le tomen una biopsia, ¿cierto?", dice Sean Bendall, profesor asociado de patología e inmunología en la Universidad de Stanford, California.

"Así que ya tenemos escenarios normales en que se toman muestras de células de los pacientes porque hay algo inusual".

Lo que sucede después es que "por ejemplo, con un análisis de sangre, el laboratorio compara los números de las células con un perfil, y, dependiendo de qué esté fuera del rango de lo normal, se deduce cuál podría ser el siguiente curso de acción: cómo diagnosticar lo que podría estar mal, o qué tratamiento necesitas recibir para revertir lo que te llevó a consultar al médico", explica Bendall.

En este sentido, el Atlas le permitirá a los médicos llegar más rápidamente a un diagnóstico.

"Si tenemos éxito, los médicos y patólogos y las personas que luego toman esas muestras y deben derivar información de ellas tendrán un mejor conjunto de herramientas y una mejor base de datos para analizarlos de una manera mucho más sofisticada y dar respuestas mucho más especializadas".

La otra ventaja de una base de datos tan completa es que reduce la posibilidad de diagnósticos erróneos.

"Por ejemplo, la hepatitis es una enfermedad del hígado, pero ahora sabemos que la enfermedad del hígado puede ser por alcoholismo, o enfermedades genéticas que causan disfunción hepática, o una infección.

"Todas son enfermedades muy diferentes que tienen causas muy diferentes y tratamientos diferentes, pero se manifiestan en los mismos síntomas.

"Así hay muchas enfermedades en la biología humana que aún podríamos estar tratando como si fueran lo mismo pero que en realidad podrían ser muy distintas y realmente deberían tener cursos de acción muy diversos".

Por eso, una mejor comprensión de las células podría conducir a resultados mucho mejores para abordar la enfermedad.

"Ya hemos empezado a ver casos como esos en la biología del cáncer. Y tenemos la esperanza de que el Atlas Celular Humano nos ayudará a obtener una mejor clasificación de cuáles son estas diferencias y cómo deben tratarse por separado", concluye Bendall.

A nivel global

Esta iniciativa de mapear todas nuestras células es internacional, un aspecto que la hace mucho más engorrosa y complicada de gestionar.

Pero hay muy buenas razones por las que debe extenderse por todo el mundo.

Por un lado, las células están controladas por el ADN y el ADN de cada persona es único.

"Las células pueden variar mucho entre los diferentes seres humanos debido a sus antecedentes genéticos", aclara el genetista Piero Carninci, quien trabaja con Tecnología del transcriptoma en Milán, Italia, y el Centro Riken, en Japón.

"También puede haber diferencias en la forma en que las células se comportan en términos de expresión génica durante el desarrollo de enfermedades, por ejemplo, la diabetes y algunos cánceres se desarrollan de una manera diferente en distintas poblaciones, y hay muchas diferencias más sutiles, que todavía no entendemos.

"Al hacer este Atlas es muy importante que describamos todas esas diferencias".

Además del ADN, influye el medio ambiente.

Las células sanas varían entre las poblaciones, no solo según el origen étnico, sino también según cómo se vean afectadas por el contacto con el mundo exterior: desde la limpieza del aire que respiramos hasta el tipo de nutrición que ingerimos.

Si los datos recopilados son sólo de un pequeño sector de la sociedad, tendrán un uso limitado.

"No queremos desarrollar un fármaco que sea eficaz solo para una parte de la población", enfatiza Carninci.

Aquí hay un principio importante subyacente: la democratización de la atención médica.

Si los médicos de los países más pobres pueden acceder a la misma base de datos mundial que sus homólogos de los países ricos, entonces tienen muchas más posibilidades de diagnosticar y curar a sus pacientes.

"El reto consiste en explicar el proyecto y convencer a los donantes y a los médicos para que participen en la recogida de muestras".

Las barreras culturales, lingüísticas y regulatorias son enormes. También hay cuestiones difíciles en torno a la protección de datos de los pacientes.

Sin embargo, el ambicioso proyecto ha atraído los esfuerzos de unos 3.000 investigadores de más de 94 países.

Esto no sólo porque promete ser transformador para la medicina, sino además un paso importante en la democratización de la atención médica, pues tanto las naciones ricas como las pobres tendrán el mismo acceso a una herramienta de diagnóstico vital.

En ese sentido, el Atlas Celular Humano tiene el potencial no solo de transformar la medicina, sino quizás el mundo mismo.

* Este artículo es una adaptación del episodio "What is the Human Cell Atlas?" de la serie de la BBC The Inquiry.

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