STAMP permite analizar millones de células individuales a la vez, utilizando plataformas de imagen espacial de última generación y sin necesidad de recurrir a la secuenciación. Con STAMP, los investigadores pueden capturar imágenes de células individuales en suspensión y obtener información morfológica junto con perfiles transcriptómicos y proteómicos para orientar el desarrollo de fármacos y avanzar hacia una medicina de precisión.
Hasta el momento, descifrar la complejidad de las células en la sangre, en órganos o en tejidos implicaba leer millones de letras —A, G, C y T— mediante la secuenciación, para luego ensamblarlas en un libro de instrucciones que explica cómo funciona cada una de ellas, ya estén sanas o enfermas. Este enfoque de investigación, conocido como análisis de célula única, ya nunca volverá a ser lo que era. Y es que una nueva técnica ha cambiado para siempre cómo se hace el análisis de célula única. Por primera vez, es posible capturar imágenes en alta resolución de células a partir de muestras líquidas y, lo que aún es más innovador, sin necesidad de secuenciarlas.
Este método pionero, denominado STAMP, toma su nombre del proceso de «estampar» muestras líquidas como si se tratara de tejido. Publicado hoy en la revista Cell, STAMP ha sido desarrollado por un equipo internacional del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG, España), el St. Jude Children’s Research Hospital (EE. UU.) y la Universidad de Adelaida (Australia).
STAMP analiza células individuales y obtiene información transcriptómica y proteómica
El nombre completo de esta técnica revolucionaria —Single-Cell Transcriptomics Analysis and Multimodal Profiling through Imaging (STAMP)—revela ya cuáles son sus principales innovaciones. En primer lugar, permite estudiar células individuales de procedencia muy diversa, ya se encuentren en muestras de sangre (por ejemplo, biopsias líquidas), células tumorales, células madre embrionarias, y ya se trate de las células en su totalidad como solo de sus núcleos. En segundo lugar, STAMP hace posible analizar el transcriptoma (el conjunto de ARN que refleja qué genes están activos, o se están expresando) y el proteoma (las proteínas que definen cómo funciona una célula), tanto de manera independiente o simultánea. Por último, la técnica capta esta información molecular a través de imágenes —utilizando tecnologías de genómica espacial— en lugar de secuenciar las muestras, lo que aporta ademásinformación sobre la forma yla morfología celular.
Según el Dr. Holger Heyn, líder del Grupo de Genómica de Célula Única en CNAG y uno de los autores del estudio: “STAMP puede suponer un cambio radical en la comprensión de enfermedades complejas como el cáncer, los trastornos neurodegenerativos y las afecciones autoinmunes. Al revelar cambios clave en la morfología celular, así como en los perfiles de ARN y proteínas de millones de células o cientos de muestras, STAMP desvela pistas ocultas sobre la biología de las enfermedades y la respuesta a los tratamientos que antes eran imposibles de detectar. Con esta tecnología, abrimos la puerta a avances revolucionarios en medicina de precisión, que permiten desarrollar diagnósticos y terapias altamente dirigidos capaces de transformar losresultados clínicos”.
Un análisis de células individuales más rápido con aplicaciones diversas
Una de las grandes contribuciones de STAMP es hacer que el análisis de célula única sea más rápido y accesible para los laboratorios de investigación y la industria farmacéutica.
Además de reducir de forma notable los costes y el tiempo experimental, esta técnica proporciona información molecular clave que resultaba difícil de obtener con los métodos tradicionales, como la identificación de poblaciones celulares extremadamente raras, que sería el caso de las células tumorales circulantes (CTCs), fundamentales para comprender la metástasis.
STAMP también posibilita estudios a gran escala con edición génica o ensayos de fármacos en modelos celulares, así como análisis detallados del sistema inmunitario —datos esenciales para entender la biología humana,mejorar los diagnósticos y acelerar el desarrollo de nuevas terapias.
Millones de células, estampadas como si fueran tejido y decodificadas mediante imagen
En las últimas décadas, el rápido avance de la tecnología ha convertido a la genómica en una de las ciencias más innovadoras de nuestro tiempo. Sin embargo, su progreso no depende solo de los instrumentos punteros que van apareciendo,sino también del infinito potencial que estos guardan, y que está aún por explorar.
Justamente así nació STAMP: explorando las oportunidades de la genómica espacial para superar algunos de los retos actuales del análisis de célula única. Entre ellos, se encuentran el daño físico que reciben las muestras durante su procesamiento, la variabilidad de resultados al tratar las muestras por separado y la sobrerrepresentación de genes abundantes, sobre todo perjudicando aquellos que se expresan a bajos niveles. Como consecuencia, los genes más raros, pero que aún así resultan claves, pueden acabar pasando desapercibidos. Además, los métodos tradicionales no permiten realizar análisis a escala fácilmente, sobre todo debido a sus altos costesy por la dificultad de obtenersuficientes muestras.
La principal innovación de STAMP se encuentra en la propia preparación de las muestras. En lugar de aislar las células en microgotas, STAMP fija y permeabiliza las células en suspensión y las ancla a portaobjetos compatibles con técnicas de imagen, «estampándolas» en monocapas uniformes. Este enfoque permite analizar células de biopsias líquidas o cultivos in vitro como si fuesen cortes de tejido, empleando instrumentos de genómica espacial de última generación.
“Estas técnicas basadas en imagen nos permiten ver no solo lo que hacen las células a nivel molecular, sino también dónde están, cómo son y con qué otras células interactúan”, explica la Dra. Anna Pascual-Reguant, líder del equipo de Genómica Espacial en CNAG y primera autora del estudio. “Al combinar el perfilado de célula única con plataformas de imagen de alto rendimiento, STAMP capta tanto el funcionamiento interno como las propiedades físicas de millones de células en un único experimento. Lleva la biología de célula única un paso más allá: es más escalable, más económica, capaz de analizar múltiples parámetros a la vez, y establece un puente hacia sistemas experimentales como cultivos combinados o estudios de respuesta celular a fármacos”.
STAM requiere una infraestructura
CNAG, como centro de referencia en análisis genómico y equipado con las tecnologías más avanzadas, ha utilizado dos plataformas de genómica espacial —CosMx de Bruker Spatial Biology y Xenium de 10X Genomics— para aplicar el método STAMP. Estos instrumentos de última generación ofrecen información valiosa sobre el tamaño, la forma y la heterogeneidad molecular de las células. Los datos de imagen, altamente detallados y a gran escala, son fundamentales para el estudio de enfermedades, ya que permiten integrar dimensiones espaciales, moleculares y morfológicas para una comprensión integral del funcionamiento celular y de los mecanismossubyacentes.
La innovadora técnica ha sido desarrollada por el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), el St. Jude Children’s Research Hospital (EE. UU.) y la Universidad de Adelaida (Australia). La Dra. Anna Pascual y Emanuele Pitino (CNAG), junto con Felipe Segato Dezem (St. Jude), son los primeros autores del estudio. Los autores de correspondencia son el Dr. Holger Heyn (CNAG), la Dra. Jasmine Plummer (St. Jude) y el Dr. Luciano Martelotto (Adelaida).
Artículo científico
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00577-X
