Un nuevo método localiza con precisión la actividad de genes y proteínas en distintos tejidos

Un estudio codirigido por investigadores de Weill Cornell Medicine, NewYork-Presbyterian y el New York Genome Center (Estados Unidos) ha desarrollado un nuevo método que permite conocer la identidad y actividad de las células de un órgano o tumor con una resolución sin precedentes.

El método, descrito en un artículo publicado en la revista científica Nature Biotechnology , registra patrones de actividad génica y la presencia de proteínas clave en células de muestras de tejidos, al tiempo que conserva información sobre la ubicación exacta de las células. Esto permite crear «mapas» complejos y ricos en datos de los órganos, incluidos los órganos enfermos y los tumores, que podrían ser de gran utilidad en la investigación básica y clínica.

«Esta tecnología es apasionante porque nos permite cartografiar como nunca antes la organización espacial de los tejidos, incluidos los tipos celulares, las actividades celulares y las interacciones entre células», ha declarado el doctor Dan Landau, coautor principal del estudio.

El nuevo método forma parte de un amplio esfuerzo de científicos e ingenieros por desarrollar mejores formas de «ver» a microescala cómo funcionan los órganos y tejidos.

En los últimos años, los investigadores han hecho grandes avances, sobre todo en técnicas para perfilar la actividad de los genes y otras capas de información en células individuales o pequeños grupos de células.

Sin embargo, estas técnicas suelen requerir la disolución de los tejidos y la separación de las células de sus vecinas, por lo que se pierde la información sobre la ubicación original de las células perfiladas dentro de los tejidos. El nuevo método capta también esa información espacial, y en alta resolución.

El método, denominado secuenciación espacial de proteínas y transcriptomas (SPOTS), se basa en parte en la tecnología existente de 10x Genomics. Utiliza portaobjetos de vidrio aptos para obtener imágenes de muestras de tejido con los métodos patológicos habituales basados en microscopía, pero recubiertos con miles de moléculas de sonda especiales. Cada una de estas moléculas contiene un «código de barras» molecular que indica su posición bidimensional en el portaobjetos.

Cuando se coloca en el portaobjetos una muestra de tejido finamente cortada y sus células se hacen permeables, las moléculas de sonda del portaobjetos captan los ARN mensajeros (ARNm) de las células adyacentes, que son esencialmente las transcripciones de genes activos.

El método incluye el uso de anticuerpos de diseño que se unen a las proteínas de interés en el tejido y también se unen a las moléculas especiales de la sonda.

Con técnicas rápidas y automatizadas, los investigadores pueden identificar los ARNm capturados y las proteínas seleccionadas, y mapearlos con precisión en sus ubicaciones originales en la muestra de tejido. Los mapas resultantes pueden considerarse por sí solos o compararse con imágenes patológicas estándar de la muestra.

El equipo demostró el uso de SPOTS en el tejido del bazo de un ratón normal, lo que reveló la compleja arquitectura funcional de este órgano, incluidos los grupos de diferentes tipos de células, sus estados funcionales y cómo esos estados variaban con la ubicación de las células.

Para destacar el potencial de SPOTS en la investigación del cáncer, los investigadores también lo utilizaron para cartografiar la organización celular de un tumor de mama de ratón. El mapa resultante mostraba células inmunitarias llamadas macrófagos en dos estados distintos, indicados por marcadores proteínicos: un estado activo y de lucha contra el tumor, y otro inmunodepresor que formaba una barrera para proteger el tumor.

«Pudimos observar que estos dos subconjuntos de macrófagos se encuentran en zonas distintas del tumor e interactúan con células diferentes, y es probable que esa diferencia en el microentorno sea la causa de sus distintos estados de actividad», ha detallado el doctor Landau.

Estos detalles del entorno inmunitario tumoral -que a menudo no pueden resolverse debido a la escasez de células inmunitarias en los tumores- podrían ayudar a explicar por qué algunos pacientes responden a un tratamiento de refuerzo inmunitario y otros no, y por tanto podrían servir de base para el diseño de futuras inmunoterapias, añadió.

Esta versión inicial de SPOTS tiene una resolución espacial tal que cada «píxel» del conjunto de datos resultante suma información sobre la actividad génica de al menos varias células. Sin embargo, los investigadores esperan reducir pronto esta resolución a células individuales, al tiempo que añaden otras capas de información celular clave.