El Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), con sede en el Parque Científico de Barcelona, ha liderado un estudio para identificar los subtipos de células inmunitarias presentes en órganos linfoides y no linfoides y describir los patrones de expresión específicos que permiten que estas células desarrollen diferentes funciones dentro de los órganos huéspedes. La investigación, publicada en la revista Scientific Data, es el resultado del análisis llevado a cabo en el centro de más de 100.000 células inmunitarias procedentes de 14 órganos de donantes sanos, datos proporcionados por el consorcio internacional Human Cell Atlas (HCA).

El cuerpo humano tiene aproximadamente 1,8 millones de células inmunitarias, la mayoría de ellas situadas en los órganos linfoides, desde donde viajan al resto de nuestro organismo por el torrente sanguíneo para combatir infecciones y enfermedades. Hasta ahora, nuestro conocimiento de las células inmunitarias proviene principalmente de estudios sobre la sangre y de investigaciones recientes sobre órganos linfoides como las amígdalas, pero todavía se sabe poco sobre las células inmunitarias que se alojan directamente en otros órganos, como el corazón o el riñón.

Qué tipo de células inmunitarias se alojan en estos órganos y qué papel desempeñan en estos microambientes son las preguntas a las que trata de dar respuesta el nuevo estudio liderado por el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG). La investigación, publicada recientemente en la revista Scientific Data, aporta información sobre el perfil inmunitario de los órganos a partir de un análisis de más de 114.274 células inmunitarias de 14 órganos de donantes adultos sanos, tanto hombres como mujeres.

Además de órganos linfoides como el timo, la médula ósea o el bazo, la investigación examina órganos y tejidos como la próstata, el ojo, el corazón, el músculo esquelético, la sangre, el hígado, el cerebro, el riñón, el colon, el esófago y el pulmón. El resultado es un nuevo metaatlas de células inmunitarias que utiliza datos de expresión de células únicas de múltiples órganos, procedentes de 12 proyectos de acceso público del consorcio Human Cell Atlas (HCA). El análisis realizado por el Grupo de Genómica Biomédica del CNAG va más allá de anotar subpoblaciones raras. El nuevo enfoque transcriptómico del estudio ayuda a comprender qué genes están activos ya qué nivel se expresan, con el objetivo de explorar sus posibles funciones más allá de su capacidad de defensa.

Según el Dr. Ivo Gut, director del CNAG y último autor del estudio: “Es importante entender qué hacen las células inmunitarias dentro de un órgano huésped. Su función principal es proteger al huésped de una agresión. Lo interesante es que las células inmunitarias utilizan parte de la bioquímica del órgano huésped para, muy probablemente, conservar energía. Esto permite que las células inmunitarias vivan en los órganos huéspedes durante más tiempo.”

Las células inmunitarias se adaptan al entorno del huésped para contribuir a su equilibrio

Una de las aportaciones más relevantes del estudio está relacionada con los cambios de expresión que experimentan las células inmunitarias mientras residen en los órganos huéspedes y cómo utilizan sus componentes. La investigación muestra que las células inmunitarias, como las T-NK, las mieloides y las B, realizan una doble función en diferentes órganos: defienden los órganos y mantienen su homeostasis inmunitaria. Estas células inmunitarias, situadas directamente en los órganos para garantizar su protección, además de ser guardianas del sistema inmunitario, se adaptan al lugar para mantener el equilibrio del órgano y facilitar su reparación.

La capacidad de las células inmunitarias para detectar cambios ambientales en diversos órganos y reaccionar pone de manifiesto la importancia de entender la interacción entre las células inmunitarias y los órganos huéspedes, tanto en contextos de salud como de enfermedad. Además, el estudio destaca diferencias de expresión génica específicas de cada órgano, por ejemplo GTPX3 en el riñón y DNTT y ACVR2B en el timo.

El hallazgo más destacable de este análisis del metaatlas demostró la implicación de la vía NF-kB en el posicionamiento celular, puesto que estaba desregulada en varios órganos y compartimentos inmunitarios.

En la investigación, Sonal Rashmi y Sergio Aguilar, doctorandos del CNAG, contribuyeron al proceso de análisis, y el doctor e inmunólogo Juan Nieto, del Grupo de Genómica de Células Únicas del CNAG, colaboró en la anotación de las células inmunitarias. Los scripts para el análisis están disponibles en Github bajo el DOI de Zenodo. El estudio prepara el camino para nuevas investigaciones relacionadas que permitan estudiar un repertorio más amplio de órganos, así como el comportamiento de las células inmunitarias en pacientes con infecciones y enfermedades como el cáncer.

“Nuestro estudio presenta valiosas aportaciones al campo de la inmunología mediante la integración significativa de datos de RNA de células únicas disponibles públicamente, destacando la importancia de los principios FAIR (encontrables, accesibles, interoperables y reutilizables). Además, nuestro metaatlas está a disposición de la comunidad científica para su posterior exploración”, explica Maria Tsagiopoulou, investigadora postdoctoral en el CNAG y primera autora del estudio.

» Artículo de referencia: Tsagiopoulou, Maria, et al. “Multi-Organ Single-Cell Transcriptomics of Immune Cells Uncovered Organ-Specific Gene Expression and Functions”. Scientific Data, vol. 11, no. 1, Mar. 2024, p. 316. Nature Journals, https://doi.org/10.1038/s41597-024-03152-z.

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