Ciencia, el intestino no tiene más secretos: Cada célula ha sido mapeada individualmente por primera vez

Mapeo de todo el intestino humano con precisión que puede leer cada célula. Se ha alcanzado el hitoMedicina de la Universidad de Carolina del Norte, en los Estados Unidos de América. Este trabajo fue publicado el Enfermedades celulares y moleculares del aparato digestivo y del hígadoAbre la puerta a la exploración de muchos aspectos de la salud intestinal con una precisión sin precedentes. dentro de un laboratorio scott magnusEn este estudio, los científicos de la UNC utilizaron vías gastrointestinales humanas completas de tres donantes de órganos y descubrieron cómo los tipos de células difieren en todas las regiones del intestino, arrojando luz sobre las funciones celulares y demostrando diferencias en la expresión génica entre estas células y entre individuos. Gracias a este trabajo, será posible obtener información sobre importantes funciones celulares como la absorción de nutrientes y la defensa inmunitaria.
«Nuestro laboratorio ha demostrado que es posible aprender la función de cada tipo de célula en procesos importantes, como la absorción de nutrientes, la protección contra parásitos, la producción de moco y las hormonas que regulan el comportamiento alimentario y el movimiento intestinal», dijo Magnes, profesor asociado de la el Departamento Estatal Conjunto de Ingeniería Biomédica en UNC-NC y un autor. «También aprendimos cómo el revestimiento del intestino puede interactuar con el medio ambiente a través de receptores y sensores y cómo los medicamentos pueden interactuar con diferentes tipos de células». Para esta investigación, el laboratorio de Magness se centró en el epitelio: la gruesa capa unicelular que separa el interior del intestino y el colon de todo lo demás. Al igual que otros grupos de células y microbios, el epitelio es extremadamente importante para la salud humana y los científicos lo han estado explorando durante años. Pero hasta ahora, los investigadores solo han podido tomar pequeñas biopsias del tamaño de un grano de arroz de partes específicas del tracto digestivo, generalmente del colon o áreas limitadas del intestino delgado. Para realizar esta inmersión profunda en las células individuales, Magness necesitaba dos cosas: mejor tecnología y todo el sistema digestivo del hombre. UNC-Chapel Hill adquirió tecnología de secuenciación de ARN de última generación hace varios años para crear la Instalación de Análisis Básico Avanzado a través del Centro de Gastroenterología y Biología de la UNC, que ha desarrollado un peso científico e intelectual: profesores y personal de investigación, estudiantes graduados y estudiantes – para utilizar los últimos equipos. El Grupo Magness adquirió el sistema digestivo humano a través de un acuerdo de investigación con los Servicios de Donación de Órganos de HonorBridge. Cuando se extraen intestinos para trasplantes y si no los reclaman grupos de mayor prioridad, el equipo de HonorBridge se coordina con Magness Group para donar órganos de trasplante para investigación. En este estudio, lo repitieron para los órganos de tres donantes distintos.
Usando la tecnología de secuenciación para caracterizar la expresión génica, los investigadores primero extrajeron el ARN de cada célula mientras mantenían cada célula separada, y luego realizaron la secuenciación de una sola célula, que toma una instantánea de los genes que expresa cada célula y cuánto. «La imagen que obtenemos de cada célula es un mosaico de todos los diferentes tipos de genes que producen las células y este complemento de genes crea una ‘firma’ para decirnos qué es la célula y posiblemente qué está haciendo», dijo. dijo Magnus. ¿Es una célula madre, una mucosa, una célula productora de hormonas o una célula de señalización inmunitaria? El gran problema de este tipo de investigación es la enorme cantidad de datos que se producen. La secuenciación de una sola célula agrega aproximadamente 11 000 «lecturas», o una sola muestra de productos genéticos, en una sola célula y varios miles de células individuales, cada una con diferentes combinaciones de más de 20 000 genes humanos activados o desactivados. Esto crea aproximadamente 140 000 000 puntos de datos para las 12 590 celdas del estudio que deben ingresarse en un formato visible para que los científicos puedan comprender la gran cantidad de información. “El cerebro humano solo puede comprender dos dimensiones, y las tres son un desafío”, dijo Magnes. «Agregue el tiempo y será más complicado entender lo que va a hacer la celda individual. Concluyó que la cantidad de datos que produjeron nuestros experimentos fue de millones de dimensiones a la vez».