El Centre Nacional d’Anàlisi Genòmica (CNAG), amb seu al Parc Científic de Barcelona, ha liderat un estudi per identificar els subtipus de cèl·lules immunitàries presents en òrgans limfoides i no limfoides i descriure els patrons d’expressió específics que permeten que aquestes cèl·lules desenvolupin diferents funcions dins dels òrgans hostes. La recerca, publicada a la revista Scientific Data, és el resultat de l’anàlisi duta a terme al centre de més de 100.000 cèl·lules immunitàries procedents de 14 òrgans de donants sans, dades proporcionades pel consorci internacional Human Cell Atlas (HCA).

El cos humà té aproximadament 1,8 milions de cèl·lules immunitàries, la majoria de les quals estan situades als òrgans limfoides, des d’on viatgen a la resta del nostre organisme pel torrent sanguini per combatre infeccions i malalties. Fins ara, el nostre coneixement de les cèl·lules immunitàries prové principalment d’estudis sobre la sang i de recerques recents sobre òrgans limfoides com ara les amígdales, però encara se sap poc sobre les cèl·lules immunitàries que s’allotgen directament en altres òrgans, com el cor o el ronyó.

Quin tipus de cèl·lules immunitàries s’allotgen en aquests òrgans i quin paper desenvolupen en aquests microambients són les preguntes a les quals tracta de donar resposta el nou estudi liderat pel Centre Nacional d’Anàlisi Genòmica (CNAG). La recerca, publicada recentment a la revista Scientific Data, aporta informació sobre el perfil immunitari dels òrgans a partir d’una anàlisi de més de 114.274 cèl·lules immunitàries de 14 òrgans de donants adults sans, tant homes com dones.

A més d’òrgans limfoides com ara el tim, la medul·la òssia o la melsa, la recerca examina òrgans i teixits com la pròstata, l’ull, el cor, el múscul esquelètic, la sang, el fetge, el cervell, el ronyó, el còlon, l’esòfag i el pulmó. El resultat és un nou metaatles de cèl·lules immunitàries que utilitza dades d’expressió de cèl·lules úniques de múltiples òrgans, procedents de 12 projectes d’accés públic del consorci Human Cell Atlas (HCA). L’anàlisi que ha fet el Grup de Genòmica Biomèdica del CNAG va més enllà d’anotar subpoblacions rares. El nou enfocament transcriptòmic de l’estudi ajuda a comprendre quins gens estan actius i a quin nivell s’expressen, amb l’objectiu d’explorar-ne les possibles funcions més enllà de la seva capacitat de defensa.

Segons el Dr. Ivo Gut, director del CNAG i darrer autor de l’estudi: “És important entendre què fan les cèl·lules immunitàries dins d’un òrgan hoste. La seva funció principal és protegir l’hoste d’una agressió. El més interessant és que les cèl·lules immunitàries utilitzen part de la bioquímica de l’òrgan hoste per, molt probablement, conservar energia. Això permet que les cèl·lules immunitàries visquin als òrgans hostes durant més temps.”

Les cèl·lules immunitàries s’adapten a l’entorn de l’hoste per contribuir al seu equilibri

Una de les aportacions més rellevants de l’estudi està relacionada amb els canvis d’expressió que experimenten les cèl·lules immunitàries mentre resideixen als òrgans hostes i com en fan servir els components. La recerca mostra que les cèl·lules immunitàries, com ara les T-NK, les mieloides i les B, fan una funció doble en diferents òrgans: defensen els òrgans i en mantenen l’homeòstasi immunitària. Aquestes cèl·lules immunitàries, situades directament als òrgans per garantir-ne la protecció, a més a més de ser guardianes del sistema immunitari, s’adapten al lloc per mantenir l’equilibri de l’òrgan i facilitar-ne la reparació.

La capacitat de les cèl·lules immunitàries per detectar  canvis ambientals en diversos òrgans i reaccionar-hi posa de manifest la importància d’entendre la interacció entre les cèl·lules immunitàries i els òrgans hostes, tant en contextos de salut com de malaltia. A més, l’estudi destaca diferències d’expressió gènica específiques de cada òrgan, per exemple GTPX3 al ronyó i DNTT i ACVR2B al tim.

La troballa més destacable d’aquesta anàlisi del metaatles va demostrar la implicació de la via NF-kB en el posicionament cel·lular, ja que estava desregulada en diversos òrgans i compartiments immunitaris.

En la recerca, Sonal Rashmi i Sergio Aguilar, doctorands del CNAG, van contribuir al procés d’anàlisi, i el doctor i immunòleg Juan Nieto, del Grup de Genòmica de Cèl·lules Úniques del CNAG, va col·laborar en l’anotació de les cèl·lules immunitàries. Els scripts per a l’anàlisi estan disponibles a Github sota el DOI de Zenodo. L’estudi prepara el camí per a noves recerques relacionades que permetin estudiar un repertori més ampli d’òrgans i també el comportament de les cèl·lules immunitàries en pacients amb infeccions i malalties com el càncer.

“El nostre estudi presenta valuoses aportacions al camp de la immunologia per mitjà de la integració significativa de dades d’RNA de cèl·lules úniques disponibles públicament, i destaca la importància dels principis FAIR (trobables, accessibles, interoperables i reutilitzables). A més, el nostre metaatles està a disposició de la comunitat científica per a la seva exploració posterior”, explica Maria Tsagiopoulou, investigadora postdoctoral al CNAG i primera autora de l’estudi.

» Article de referència: 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.

» Enllaç a la notícia: web del CNAG [+]