El atlas de células pulmonares más completo hasta la fecha, del Instituto Wellcome Sanger y colaboradores, ha revelado 11 nuevos tipos de células pulmonares y ofrece información detallada sobre un proceso inmunológico involucrado en la lucha contra las infecciones pulmonares.

Publicado hoy (21 de diciembre de 2022) en Nature Genetics, este recurso disponible gratuitamente destaca múltiples células inmunitarias, células de barrera y sus entornos en el pulmón que están implicados en enfermedades e infecciones respiratorias.

Este nuevo atlas de células pulmonares, que forma parte de la iniciativa internacional más amplia Human Cell Atlas Initiative*, combinó la secuenciación de células individuales con la transcriptómica espacial para proporcionar una imagen más completa de cómo las células interactúan y se comunican entre sí.

Si bien los estudios de células individuales han avanzado en la comprensión de la función pulmonar, los pulmones están formados por estructuras y entornos complejos que no pueden investigarse solo con la secuenciación de células individuales. Por ejemplo, hay muchas preguntas sin respuesta sobre cómo se organizan las células y cómo los tipos de células específicos, especialmente los tipos de células raros, contribuyen a la enfermedad pulmonar.

Las enfermedades pulmonares crónicas, como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y la enfermedad pulmonar intersticial, son las principales causas de muerte en todo el mundo1. Comprender la comunicación entre las células dentro de su entorno local en pulmones sanos puede ayudar a determinar qué se interrumpe en la enfermedad y dar pistas sobre cómo prevenir o tratar esto.

En este estudio, investigadores del Instituto Wellcome Sanger y colaboradores, perfilaron genéticamente cerca de 200 000 células del tejido pulmonar de 13 donantes, descubrieron 11 nuevos tipos de células y mostraron la ubicación exacta de 80 tipos de células en total.

De estos nuevos tipos de células, se encontró que los fibroblastos peribronquiales estaban implicados en la EPOC y la fibrosis pulmonar idiopática. Si bien se requiere más investigación para investigar cómo están involucradas estas células, este descubrimiento demuestra el potencial de usar este atlas pulmonar para descubrir nuevos vínculos entre las vías celulares y la enfermedad.

El Dr. Elo Madissoon, primer autor conjunto y becario postdoctoral en el Instituto Wellcome Sanger y el Instituto Europeo de Bioinformática de EMBL (EMBL-EBI), dijo : « Al poder analizar múltiples ubicaciones del mismo pulmón, pudimos obtener información clave sobre una variedad de células en un solo estudio, muchas de las cuales no se mapearon previamente. Además, el vínculo que encontramos entre los fibroblastos peribronquiales y las afecciones pulmonares crónicas muestra cómo este atlas va más allá de los datos de referencia y puede ofrecer nuevos conocimientos sobre la enfermedad ».

Además de esto, los investigadores pudieron definir un microambiente pulmonar al que denominan nicho inmunitario asociado a la glándula (GAIN). GAIN existe para ayudar a combatir las infecciones respiratorias y, en última instancia, promueve la producción de anticuerpos IgA. Esta es la primera vez que la investigación logra mapear este proceso complejo en detalle.

Las respuestas de IgA son importantes para una protección eficaz contra las infecciones respiratorias y se ven afectadas en enfermedades pulmonares, como la EPOC y la fibrosis quística. La investigación adicional que investigue la función GAIN podría ayudar a desarrollar terapias para aliviar los síntomas de la enfermedad, mejorar la resistencia a la infección o crear formas de impulsar las respuestas de las vacunas.

La Dra. Amanda Oliver, primera autora conjunta y becaria de investigación posdoctoral en el Instituto Wellcome Sanger, dijo : « Nuestro estudio proporciona información única sobre cómo se comunican las células en el pulmón humano y las vías respiratorias. Al integrar datos espaciales y de células individuales, pudimos estudiar cómo Las células epiteliales, endoteliales e inmunitarias interactúan para formar un nicho inmunitario, el GAIN, que probablemente sea importante para la protección contra las infecciones respiratorias.Nuestros datos de células individuales nos permiten profundizar en los circuitos de señalización que permiten que este nicho inmunitario funcione y podría ser crucial en el desarrollo de nuevas formas de tratar la enfermedad en el futuro ».

La Dra. Kerstin Meyer, autora principal conjunta y científica principal del personal del Instituto Wellcome Sanger, dijo : « Nuestro atlas pulmonar integral disponible gratuitamente no solo perfila genéticamente 80 tipos de células, incluidas 11 nuevas, sino que comienza a describir cómo se comunican entre sí ». Nuestra investigación se basa en la era de las células individuales y, al incluir datos espaciales, hemos comenzado a ver cómo las células pulmonares interactúan en sus microambientes específicos. Comprender cómo las células pulmonares interactúan entre sí en un pulmón sano es crucial si esperamos identificar dónde se ha producido algo. salió mal para causar enfermedad. Nuestro atlas es un recurso valioso para la comunidad científica y esperamos estudios más amplios que continúen armando el rompecabezas completo de cómo funciona el pulmón a nivel celular ».

La Dra. Sarah Teichmann, autora principal conjunta, jefa de genética celular en el Instituto Wellcome Sanger y cofundadora del Human Cell Atlas, dijo : « Una comprensión detallada de las células a través del Human Cell Atlas ayudará a explicar muchos aspectos de la salud y las enfermedades humanas ». « Nuestro atlas de células pulmonares brinda una visión más profunda del funcionamiento de un órgano vital y es una contribución importante hacia el Atlas de células humanas completo. Además de esto, nuestro trabajo podría ayudar a identificar qué vías o células en el pulmón podrían ser dirigido a ayudar a mejorar la inmunidad en personas con función pulmonar deteriorada. Nos gustaría agradecer a los donantes de órganos, así como a sus familias y seres queridos por hacer posible esta investigación ».

*Este estudio es parte del consorcio internacional Human Cell Atlas (HCA), cuyo objetivo es mapear cada tipo de célula en el cuerpo humano como base tanto para comprender la salud humana como para diagnosticar. HCA, un consorcio abierto dirigido por científicos, es un esfuerzo de colaboración de investigadores, institutos y financiadores de todo el mundo, con más de 2500 miembros de 84 países de todo el mundo.