¿Cómo sería ampliar las células del cuerpo humano al tamaño de una ciudad?
Todo lo que hacemos, desde hacer ejercicio hasta pensar, desde la digestión hasta dormir, depende de una variedad de células: glóbulos rojos en forma de disco, células nerviosas delgadas y células musculares flexibles... que tienen formas diferentes. , Las células con diferentes divisiones del trabajo se combinan para formar nuestros tejidos y órganos, convirtiéndonos en un organismo complejo.
Sin embargo, hasta ahora no hemos podido enumerar todos los tipos de células del cuerpo, y las funciones de muchas células siguen siendo un misterio para nosotros.
Ahora, el Proyecto de Mapeo de Células Humanas realizará un estudio exhaustivo de las células del cuerpo humano: identificando y localizando cada tipo de célula que tenemos. Una vez completado, este proyecto, al igual que el Proyecto Genoma Humano ya completado, nos brindará una comprensión más profunda de nuestros cuerpos y brindará nuevas ideas sobre las causas y tratamientos de muchas enfermedades.
Clasificar y localizar las células
Comprender las células significa comprender la vida. No se puede decir que realmente se entiende la biología si no se sabe dónde están las células y cómo funcionan.
Para entender las células debemos empezar por su clasificación. Durante más de 150 años, los investigadores han ideado varias formas de clasificar las células: ya sea por tamaño y forma; por su ubicación en el cuerpo o por cómo responden a los tintes y, más recientemente, por las proteínas que producen; Estas diferentes clasificaciones a veces se utilizan en combinación. Cada vez que se inventa una nueva clasificación celular, el número de tipos celulares sigue aumentando. Los libros de texto actuales dividen los 37 billones de células del cuerpo humano en más de 300 tipos.
La primera tarea del Proyecto Atlas de Células Humanas es utilizar un método nuevo y más potente para clasificar las células en función de los genes que se activan en ellas.
¿Qué significa esto? Necesita alguna explicación.
Salvo contadas excepciones, todas las células de nuestro cuerpo, independientemente del tipo, contienen exactamente el mismo conjunto de código genético. Hay aproximadamente 20.000 genes en nuestro genoma, pero no todos los genes se expresan en las células. Por ejemplo, nuestro cabello largo está controlado por un gen que está presente en todas las células, incluidas las del hígado y las del folículo piloso. Pero está claro que se expresa sólo en las células del folículo piloso y no en las células del hígado.
Así que cada célula sólo puede controlar la expresión de determinados genes, y diferentes tipos de células expresan genes diferentes. Descubrir qué genes están activos en una célula y en qué medida es uno de los principales objetivos del Proyecto Atlas de Células Humanas. Para ello, los biólogos crean un perfil de expresión genética para cada célula y luego las clasifican en diferentes tipos.
Actualmente, los científicos han inventado técnicas de análisis avanzadas que pueden introducir cientos de miles de células a la vez y luego obtener rápidamente sus respectivos tipos de células. Inicialmente se pensó que un tipo de célula inmune llamada "célula dendrítica" era indistinguible, pero los científicos descubrieron inmediatamente la diferencia utilizando este método de clasificación: las células dendríticas se pueden dividir en al menos dos tipos según los diferentes perfiles de expresión genética.
La localización de las células en el cuerpo es la segunda tarea del "Proyecto Atlas de Células Humanas". Porque para comprender realmente cómo funcionan nuestros cuerpos, debemos poder identificar células individuales en los tejidos. Si "crear perfiles de expresión genética para células" es similar a investigar la educación de una persona, su situación laboral y otra información en el censo, entonces "localizar células" es similar a verificar el registro del hogar o la residencia de una persona.
La tecnología de localización celular también ha logrado grandes avances en los últimos cinco años.
El Proyecto Atlas de Células Humanas es una "pequeña prueba"
Aunque el "Proyecto Atlas de Células Humanas" todavía se encuentra en sus primeras etapas, se han logrado muchos avances.
Por ejemplo, el tumor de Wilms, el cáncer de células renales más común en niños, hasta ahora se ha tratado habitualmente con quimioterapia, pero con malos resultados. Científicos de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido estudiaron recientemente los perfiles de expresión genética de las células renales y demostraron que las células del tumor de Wilms se parecen a células que no están completamente maduras. Con base en este descubrimiento, propusieron un tratamiento alternativo mejor: dar a las células del nefroblastoma la oportunidad de continuar "desarrollándose" y promoverlas para que se conviertan en células renales maduras e inofensivas. Esto podría conducir a una nueva forma de tratar el cáncer infantil.
Quizás lo más sorprendente fue que en agosto de 2008, dos equipos de investigación descubrieron un tipo de célula previamente desconocida en el revestimiento de los alvéolos que probablemente sea la fibrosis quística. La fibrosis quística es la enfermedad más común en el norte de Europa causada por un defecto en un solo gen, que provoca una acumulación de mucosidad en los pulmones, infecciones recurrentes y muerte prematura. La enfermedad ocurre cuando el cuerpo no puede producir suficiente cantidad de una proteína llamada CFTR.
Durante 30 años, hemos pensado que la proteína CFTR era producida por células ciliadas de los pulmones. Sin embargo, una nueva investigación muestra que la mayor parte de la proteína CFTR en realidad es producida por un tipo de célula recientemente descubierta. Como dice el refrán, "prescribir el medicamento adecuado al caso" y encontrar la verdadera causa traerá buenas noticias a los pacientes con fibrosis quística.
Estas enfermedades difíciles y complicadas siempre han preocupado a la humanidad. Ahora, con el avance del "Proyecto Atlas de células humanas", podemos ver los albores del tratamiento. Pero el Proyecto Atlas de Células Humanas está lejos de ser utilizado para resolver enfermedades individuales difíciles y complicadas. Así como el Atlas Mundial hace más que servir a un solo viaje y se convierte en la base de todo el viaje, el Proyecto Atlas de Células Humanas seguramente se convertirá en la base para la exploración de toda la vida humana.
Lectura ampliada: ¿Qué es una célula?
La mayoría de las células son invisibles a simple vista, pero sin ellas no habría vida.
En 1660 d.C., el científico británico Robert Hooke descubrió las células por primera vez y les puso nombre tras observar rodajas de corcho con un microscopio casero. Después de eso, los científicos tardaron 200 años en darse cuenta de la importancia de las células: las células son la unidad más básica de la vida; todos los seres vivos están compuestos por una o más células.
Las células contienen una asombrosa variedad de estructuras diminutas, como el núcleo donde se encuentra el genoma, las mitocondrias encargadas de producir energía, el retículo endoplásmico donde se producen las proteínas y las grasas, etc. Todos estos orgánulos están rodeados por una membrana celular, que actúa como una aduana y solo permite la entrada o salida de determinadas mercancías.
Las células humanas no son más que diferenciadas. Los más pequeños son los espermatozoides que miden 50 micras de largo. Puedes compararlo con un huevo. El diámetro de un huevo es de aproximadamente 1 mm (o 1000 micrones), lo cual es visible a simple vista. Una célula nerviosa se extiende desde la parte inferior de la médula espinal hasta el dedo gordo del pie y puede medir hasta 1 metro de largo.
También desempeñan diversos roles. Las células nerviosas reciben, procesan y transmiten información a través de impulsos eléctricos y canales químicos. Las células ciliadas del oído convierten las vibraciones en impulsos eléctricos, convirtiéndolos en los sonidos que percibimos. Las células inmunes llevan sustancias químicas mortales en su interior y las utilizan para eliminar células infectadas o cancerosas, entre otras cosas. Cada tipo de célula depende de otros tipos de células para su mantenimiento. Por ejemplo, casi todas las células dependen de los glóbulos rojos para que les proporcionen oxígeno.
Todos los tipos de células aparecen por primera vez en el embrión. Las células en diferentes áreas del embrión se exponen a un "cóctel" de diferentes proteínas, lo que las impulsa a expresar ciertos genes y desarrollarse en diferentes tipos de células.
Incluso dentro de las células maduras, el número de genes activos varía. En las células que se dividen rápidamente, el número de genes activos puede alcanzar entre 5.000 y 6.000. Pero si se trata de una célula "tranquila", puede haber sólo entre 1.000 y 2.000 genes activos.
Perfil de expresión genética
Sabemos que casi todas las células del cuerpo humano contienen un conjunto completo de genoma humano. Pero la actividad de estos genes es diferente en diferentes tipos de células. Por ejemplo, en las células del hígado, un gen que controla el crecimiento del cabello puede estar inactivo. El perfil de expresión genética de las células enumera los niveles de actividad de cada gen en el genoma humano. El genoma humano tiene más de 20.000 genes, lo que significa que el perfil de expresión génica de una célula tiene más de 20.000 "líneas espectrales": la abscisa es cada gen y la ordenada son sus respectivos niveles de actividad.