Un mapa de la diversidad celular del corazón

Amparo Tolosa, Genotipia

 

Un estudio internacional dirigido por el Laboratorio de Cardiología de Precisión del Instituto Broad y la empresa Bayer ha elaborado el mapa más detallado del corazón hasta la fecha, publicado en un artículo de la revista Circulation.

A partir de análisis de ARN de casi 300 000 células individuales los investigadores han obtenido información relevante para el desarrollo de tratamientos para las enfermedades cardiovasculares.

 

células del corazón
Los investigadores han analizado el ARN de casi 300 000 células individuales del corazón para determinar la diversidad celular del órgano.

 

El corazón es un órgano complejo, en el que miles de células trabajan de forma coordinada para bombear la sangre y hacerla llegar al resto del organismo.  Las células más estudiadas del corazón, y por lo tanto, las mejor conocidas, son las células musculares especializadas del corazón, los cardiomiocitos. Sin embargo, no son las únicas células presentes en el tejido cardiaco. Fibroblastos, células endoteliales, células nerviosas responsables de inervar el corazón…colaboran de forma estrecha con los cardiomiocitos para garantizar que el corazón funcione correctamente, aunque su papel en el desarrollo de las patologías cardiacas no se conoce en tanto detalle. Una de las razones de este vacío de información es que, hasta el momento, no se había realizado un análisis preciso del corazón a nivel celular. Ese ha sido el objetivo principal del estudio realizado por el Instituto Broad de la Universidad de Harvard y el Instituto de Tecnología de Massachusets en colaboración con Bayer.

En gran medida, la identidad de una célula está marcada por qué genes tiene activos y qué genes inactivos, lo que puede ser evaluado a través del análisis de su ARN.  Partiendo de este principio, los investigadores han secuenciado el ARN de los núcleos de 287 269 células procedentes de las cuatro cámaras del corazón humano, con el fin de recopilar su diversidad celular.

A partir de los perfiles de genes activos e inactivos, los investigadores han identificado 9 tipos principales de células en el corazón humano y más de 20 agrupaciones de tipos celulares. Los investigadores han caracterizado la diversidad de cardiomiocitos y fibroblastos, las células más abundantes del corazón, así como la de las células endoteliales y diferentes tipos de células inmunitarias o nerviosas. Dentro de los resultados obtenidos el equipo ha obtenido que los cardiomiocitos son las células que muestran mayores diferencias entre sí, lo que confirma estudios fisiológicos previos. Estas diferencias se producen principalmente entre aurículas y ventrículos, y no entre ambos lados del corazón.

El equipo también ha investigado si existen diferencias entre las diferentes cámaras del corazón o entre ambos sexos. En este caso, sin embargo, no han podido establecer conclusiones definitivas, debido en parte a que las células procedían únicamente de 4 mujeres y tres hombres.

Desde hace tiempo hemos entendido que los cardiomiocitos de las diferentes cámaras del corazón son diferentes, pero no sabíamos que todas las otras células de apoyo, así como su actividad serían también distintas en las diferentes cámaras”, señala Nathan Tucker, director de proyecto en el Laboratorio de Cardiología de Precisión del Instituto Broad y primer autor del trabajo. “Por tanto, el hecho de que hay que entender estas células en el contexto de la cámara de la que proceden fue realmente un resultado sorprendente e importante”.

Para proporcionar un contexto en el que mejorar el conocimiento sobre cómo se producen las enfermedades cardiacas, los investigadores han combinado los datos de secuenciación del ARN con la información genética obtenida en estudios de asociación de características metabólicas. Esta aproximación ha permitido que se identifiquen los tipos celulares más relevantes para algunas patologías cardiacas.

Por último, el equipo ha rastreado qué genes relacionados con fármacos muestran actividad preferente en los diferentes tipos celulares cardiacos. Con esta estrategia, los investigadores confían en identificar oportunidades para el desarrollo de tratamientos.

Los autores del trabajo reconocen algunas limitaciones en el estudio, como el hecho de que los datos obtenidos siguen sin ser una fotografía completa de la diversidad celular del corazón o la procedencia de las muestras, que derivan únicamente de personas de ascendencia europea. La interpretación de los resultados deberá tener en cuenta estas cuestiones, que serán mejoradas en estudios futuros. De momento, la “identificación de subtipos celulares discretos y genes expresados de forma diferencial en el corazón facilitará el desarrollo de nuevas terapias para las enfermedades cardiovasculares” concluyen los autores.

Artículo original: Tucker NR, et al. Transcriptional and Cellular Diversity of the Human Heart. Circulation. 2020. DOI: https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.119.045401

Fuente: Single-cell map of the heart reveals wide cellular diversity. https://www.broadinstitute.org/news/single-cell-map-heart-reveals-wide-cellular-diversity

 

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