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Salud > Investigadores diseñan el primer borrador del atlas de células del intestino delgado

10-11-2017, 07:15h.

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Investigadores diseñan el primer borrador del atlas de células del intestino delgado

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El revestimiento o el epitelio del intestino es uno de los tejidos más diversos y dinámicos del cuerpo, un ecosistema de células que actúa como una de las principales interfaces del cuerpo con el mundo exterior. Para comprender mejor este complejo tejido y sus funciones, así como las enfermedades que lo afectan, un equipo multicéntrico ha producido un censo de alta resolución basado en la expresión génica de las células que constituyen el revestimiento del intestino delgado, utilizando más de 53.000 células individuales del intestino de ratón o modelos de organoides del intestino.

Este censo, publicado en 'Nature', comprende un primer borrador de atlas de la composición celular del intestino delgado, que proporciona una referencia para estudiar la biología de una serie de afecciones que afectan al intestino, como la enfermedad inflamatoria intestinal, el cáncer de intestino delgado, la celiaquía y alergias a los alimentos.

El estudio, dirigido por investigadores del Instituto Broad del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) y la Universidad de Harvard y el Hospital General de Massachusetts, en Estados Unidos, también mejora nuestra comprensión de las hormonas y otras señales que producen las células intestinales y arroja nueva luz sobre cómo el intestino responde a las diferentes invasiones patógenas.

El intestino tiene que realizar muchas funciones, incluida la absorción de nutrientes, la generación de muchas de las hormonas del cuerpo y la negación de la entrada a sustancias nocivas y patógenos. Para hacerlo, depende de muchas células especializadas y sus actividades e interacciones específicas. Algunas de estas células son bien conocidas, pero algunas hasta ahora han permanecido desconocidas.

Para llevar a cabo su censo, el equipo de estudio se basó en gran medida en la secuenciación de ARN monocatenario (scRNA-seq), un conjunto de técnicas genómicas capaces de identificar perfiles de expresión génica específicos dentro de las células individuales.

"Cada nueva tecnología es una oportunidad para estudiar células y tejidos con mayor detalle --celebra el coautor del artículo Aviv Regev, director del Observatorio Celular Klarman (KCO) en el Instituto Broad y el Programa de Circuitos Celulares del Instituto--. Nos permiten hacer nuevas preguntas biológicas o echar un nuevo vistazo a las viejas". "Queríamos utilizar la secuenciación de ARN de células individuales para comprender cómo se ve el tejido intestinal normal a un nivel más profundo --continúa--. Con esa línea de base podemos comenzar a estudiar la enfermedad".

"El epitelio intestinal está en contacto tanto con el sistema inmunológico como con el microbioma intestinal y, como tal, el intestino es un importante centro de conexiones celulares y por eso es muy importante para nosotros comprender la fisiología intestinal en la salud y la enfermedad", explica otro de los autores, Moshe Biton, investigador postdoctoral en el KCO. "También es un tejido del que ya sabemos mucho. Así que decidimos revisarlo y ver si podemos encontrar cosas nuevas usando scRNA-seq", relata.

DETECCIÓN DE UN NUEVO TIPO DE CÉLULAS TUMORALES

Aprovechando estas tecnologías, el equipo generó perfiles de expresión para un total de 53.193 células epiteliales del intestino delgado. Dentro de los datos, el equipo identificó firmas de expresión específicas para tipos de células conocidas (por ejemplo, enterocitos, células caliciformes, células de Paneth, células en penacho), subtipos o poblaciones celulares específicas (como enterocitos en diferentes etapas de maduración) y tipos celulares raros (por ejemplo, células M).

"Un resultado interesante de este estudio fue la asignación de moléculas sensoriales específicas conocidas y nuevas asociadas con cada tipo de célula epitelial --destaca otro de los investigadores participantes en este trabajo, Nogal Rogel--. Esperamos que esto tenga implicaciones positivas en el diseño de medicamentos dirigidos a los trastornos metabólicos".

Los datos también revelaron la existencia de subtipos celulares previamente no reconocidos y proporcionaron soporte para reclasificar los conocidos. Por ejemplo, el equipo descubrió un nuevo tipo de células tumorales con detección química (que ayuda a alertar al sistema inmune de infecciones u otras formas de lesión) que mostraban marcadores que previamente se consideraban exclusivos de las células inmunes y que pueden alertar sobre alérgenos y parásitos invasores.

"Nos sorprendió ver que la expresión del gen TSLP, que codifica una citoquina que durante mucho tiempo se sabía que estaba involucrada en la inflamación inducida por el epitelio, era exclusiva de un subconjunto particular de células del penacho --apunta otro investigador asociado, Adam Haber--. Esto sugiere un importante papel 'de vigilancia' de estas células recientemente caracterizadas".

Además, los datos mostraron que las células enteroendocrinas productoras de hormonas (EEC) del intestino, divididas durante mucho tiempo en subconjuntos en función de la idea de que cada uno expresaba una sola hormona, en realidad pueden expresar múltiples hormonas inmediatamente. El equipo también mapeó sus datos en diferentes lugares a lo largo del tracto intestinal.

Por ejemplo, encontraron que los EEC que producen ghrelina (que desencadena el hambre) tienden a agruparse cerca del comienzo del intestino delgado (el duodeno, adyacente al estómago). Aquellos que producen el péptido YY (que provoca la sensación de estar saciado), por otro lado, se agregan cerca del otro extremo (el íleon).

Como una prueba de concepto de la utilidad del atlas como referencia para los estudios de enfermedades, los autores evaluaron la expresión del gen epitelial intestinal en dos modelos de infección intestinal, uno de 'Salmonella', el otro de 'Heligmosomoides polygyrus', una especie de helminto (un parásito intestinal). Las comparaciones con los datos del censo de referencia mostraron que el revestimiento intestinal se reconfigura dramáticamente en respuesta a la infección.

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