Crean el primer mapa unicelular del cuerpo de un vertebrado adulto, el pez Danionella
Redacción Ciencia, 29 oct (EFE).- Un equipo de científicos ha creado el primer mapa integral de tipos celulares y actividad genética en un vertebrado adulto, el pez Danionella cerebrum, un avance que podría ayudar a revelar cómo se coordinan las células de distintos tejidos y cómo los cambios de una parte del cuerpo afectan a otras.
Para ello, científicos del Instituto Whitehead para la investigación bioquímica (Estados Unidos) analizaron más de 600.000 células del pez para crear un mapa completo de los genes que están activos en cada célula, lo que se denomina atlas del transcriptoma unicelular.
El transcriptoma de una célula es el conjunto completo de moléculas de ARN que ha sintetizado a partir de su ADN en un momento dado, lo que proporciona una imagen instantánea de los genes que la célula está utilizando.
En conjunto, los datos proporcionan una referencia molecular para los tipos de células presentes en Danionella, los patrones de actividad genética que las distinguen y la ubicación de muchas de ellas.
El atlas también ofrece a los investigadores una base para explorar cómo las lesiones, el envejecimiento, los fármacos u otros cambios afectan a las células de todo el organismo.
"Una vez que se dispone de un atlas con resolución espacial, se conocen los tipos de células existentes, pero también las células vecinas de esos tipos en este contexto, lo que permite acceder a múltiples niveles de complejidad, desde el molecular hasta el celular y el sistémico", explica el director del estudio, Kutay Deniz Atabay.
Un cerebro visible
Los atlas celulares se han vuelto cada vez más detallados, pero obtener los de un vertebrado adulto completo ha sido difícil por su tamaño, y es que analizar en detalle la diversidad celular de un animal grande es complejo y costoso.
En este contexto, Danionella surgió como una solución eficaz. Con un cuerpo minúsculo, de apenas un centímetro de largo, este pez tiene el cerebro visible a través de la parte superior de su cabeza, lo que hizo que esta especie fuese adoptada para la investigación neurocientífica en 2018 y descrita en 2021.
Para crear el atlas, el equipo usó la secuenciación de ARN de células individuales para medir la actividad genética en células individuales recolectadas del cerebro, la médula espinal, los ojos, los órganos internos, las aletas, la cabeza y el tronco.
Combinaron estos datos con métodos espaciales que permitieron mapear los tipos celulares y los patrones de actividad genética hasta su ubicación en los tejidos. El atlas resultante fue lo suficientemente extenso como para capturar, incluso, poblaciones celulares excepcionalmente raras.
Patrones difíciles de estudiar
Al observar el animal en su conjunto, se revelaron patrones difíciles de apreciar al estudiar los tejidos por separado.
En el sistema nervioso, por ejemplo, las neuronas de una misma región presentaban patrones de actividad genética más similares —incluso cuando utilizaban diferentes neurotransmisores (las sustancias químicas que emplean para comunicarse)— que cuando se comparaban con neuronas que utilizaban el mismo neurotransmisor en distintas regiones.
El atlas también reveló indicios de que las células adultas conservan una memoria molecular de su ubicación en el cuerpo.
Los fibroblastos, un tipo de célula del tejido conectivo, mantuvieron la actividad específica de genes conocidos por establecer diferentes partes del cuerpo durante el desarrollo. Las células de las aletas pectorales y pélvicas, por ejemplo, conservaron programas genéticos asociados con el desarrollo de las extremidades anteriores y posteriores en otros vertebrados.
Todavía no se conoce cuál es la función de estas señales persistentes en las Danionella adultas, pero podrían ayudar a los tejidos a mantener o reconstruir las estructuras adecuadas.
La investigación también utilizó el atlas como referencia para estudiar las extraordinarias capacidades regenerativas de la Danionella.
Tras lesionar una parte del cerebro, los investigadores comprobaron que las neuronas faltantes lograron regenerarse después de que el organismo emitiera una respuesta inmunitaria a la actividad de las células madre neurales que incentivó la producción y maduración de nuevas neuronas.
El equipo ha puesto el atlas a disposición del público a través de DigiFish , un recurso interactivo que permite explorar los tipos de células y la actividad genética en todo el animal. La herramienta podrá ayudar a los investigadores a identificar células y genes específicos para estudiar o manipular, y luego seguir su actividad en el animal. EFE
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