Técnicas de última generación para estudiar los tejidos biológicos

La transcriptómica espacial añade información sobre el contexto al estudio sobre la composición y la estructura de los tejidos. Declarada método del año 2020, está arrojando luz sobre procesos tan complejos como el desarrollo embrionario o la biología del cáncer.

[ISTOCK/VLADYSLAVDANILIN]

En síntesis

Las técnicas modernas de la biología celular (secuenciación masiva de ADN, transcriptómica, secuenciación de células individuales, etcétera) han logrado grandes avances. Sin embargo, ofrecen solo visiones parciales del
paisaje celular.

Para superar este escollo, ha nacido la transcriptómica espacial, un nuevo enfoque que tiene en cuenta el contexto y, por tanto, permite estudiar fenómenos para los cuales resulta crítica la interacción de las células
con su entorno.

Este conjunto de técnicas de nueva generación, que fue declarado método del año 2020 por su enorme potencial, ya está cosechando frutos en oncología, biología del desarrollo, inmunología y neurología.

Los paisajes que dibujan las células en un tejido me recuerdan a los mosaicos del genial Antoni Gaudí. En estos, un sinfín de piezas menudas de cerámica, cada una con su forma y color, se colocan en una posición precisa para dar lugar a coloridas obras de arte. Si quisiéramos describir uno de estos mosaicos, necesitaríamos identificar todos los tipos de piezas empleadas y conocer su ubicación exacta. Una cámara fotográfica con buena resolución nos bastaría. ¿Podríamos describir un tejido con el mismo grado de detalle? ¿Hay manera de saber qué tipo de células lo integran y la forma en que estas se organizan y se distribuyen en el espacio? Gracias al espectacular avance de la biología celular, cada vez estamos más cerca de poder responder que sí.

Desde mediados de la década del 2000, gracias al desarrollo de las técnicas de secuenciación masiva de ADN, los biólogos hemos logrado estudiar el genoma de un sinfín de organismos. Y no solo esto. La secuenciación también nos ha permitido conocer el transcriptoma, es decir, el grado en que los genes de un determinado genoma se expresan en forma de ARN en los distintos tejidos. Al principio, esas «postales tisulares» eran difusas. A partir de las ingentes cantidades de datos que arrojaba la secuenciación masiva, se obtenían solo valores promedio de la expresión génica en ese tejido. Siguiendo el símil del mosaico, es como si tuviéramos solo una idea de la mezcla de colores que lo componen (si hay más piezas azules y rojas, veremos un color liloso), pero no pudiéramos conocer con exactitud el espectro cromático del mismo.

En los últimos años, esas «postales» han ganado nitidez. Gracias a otra técnica, denominada secuenciación de células individuales, ya es posible estudiar a nivel individual las células que componen un tejido (o las piezas que integran el mosaico modernista) y entender qué particularidades las hacen especiales y únicas. Sin embargo, esta técnica adolece de un inconveniente: ignora el ecosistema. Es decir, nos permite ver cada una de las células, pero aisladas, fuera de su contexto tisular y, por tanto, sin conocer su entorno ni el modo en que se comunican con este (en el mosaico, sería como si no conociéramos la distribución de las piezas cerámicas en el espacio, lo que nos impediría intuir qué dibujo originan).

Pero, ¿es realmente tan importante conocer ese contexto celular? Rotundamente, sí. Resulta que el ambiente en el que vive una célula desempeña un papel crítico en su desarrollo y función. Por ejemplo, si una célula del músculo se encuentra en un medio óseo, no podrá llevar a cabo su tarea correctamente o, incluso, su actividad podrá verse alterada y causar enfermedades. Por tanto, solo si tenemos en cuenta el contexto podremos comprender el comportamiento de las células en toda su complejidad.

Con el propósito de superar esos retos metodológicos, durante los últimos años se han dedicado muchos esfuerzos a desarrollar estrategias que aúnen los dos enfoques y permitan estudiar las células individualmente pero sin obviar su entorno: una técnica que ofrezca una imagen nítida y detallada del mosaico celular (que permita saber dónde va exactamente cada pieza y obtener una imagen final completa). El camino no ha sido ni está siendo fácil. Se requieren protocolos experimentales detallados y constantemente optimizados, nuevas herramientas computacionales, ordenadores cada vez más potentes y, por supuesto, investigadores que desarrollen métodos para extraer e interpretar toda la información generada.

Con todo, los esfuerzos comienzan a dar frutos: podemos hablar ya de un nuevo enfoque, un conjunto de técnicas que confluyen en lo que se ha denominado «transcriptómica espacial». Por el gran potencial que encierra, fue declarada método del año 2020 por la revista Nature Methods. En este artículo revisaremos brevemente su desarrollo, los distintos retos a los que se enfrenta y las incógnitas que podría desvelar.

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