L'Atles Cel·lular Humà, un projecte per fer passos de gegant contra moltes malalties

Aquest mes l'Atles Cel·lular Humà, l'HCA, ha fet un gran pas després de publicar una quarantena d'articles que amplien força l'abast del que s'ha qualificat de "Viquipèdia de les cèl·lules humanes".

L'HCA és un consorci internacional nascut el 2016 amb l'ambiciós objectiu d'aconseguir una mena de mapa o base de dades el més complert possible de tots els tipus de cèl·lules que té el cos humà.

Vuit anys després l'objectiu està lluny d'aconseguir-se, però ja hi ha 3.600 investigadors de més de 100 països treballant-hi i han aconseguit "omplir" uns quants buits dels 18 atles temàtics en què s'ha dividit.

Els articles s'han publicat tots a la revista Nature en un número especial que ha volgut remarcar la importància del projecte afirmant que "està transformant la nostra comprensió de la biologia humana":

"L'Atles Cel·lular Humà ofereix mapes detallats de teixits i sistemes humans al llarg de la vida, juntament amb mètodes per gestionar dades unicel·lulars"

El transcriptoma, tot l'ARN d'una cèl·lula

La base d'aquest projecte és l'anàlisi del transcriptoma, és a dir, tot l'ARN que es genera a dins d'una cèl·lula, que són les còpies negatives dels gens que s'hi activen i que la diferencien de la resta de cèl·lules.

És a dir, que totes les cèl·lules del cos tenen els mateixos cromosomes, el mateix genoma i els mateixos gens, però en cadascuna només s'hi expressen els gens necessaris per diferenciar-la de les altres.

Així, les molècules d'ARN o àcid ribonucleic, tenen la funció de posar en marxa el metabolisme específic de cada cèl·lula, per exemple, encarregant-se de fabricar les proteïnes que necessita per fer-ho.

Ho explica Roderic Guigó, biòleg computacional del Centre de Regulació Genòmica de Barcelona, que participa en l'HCA en un grup de treball que vetlla per l'equitat i l'ètica del projecte:

"El que agafem és cada cèl·lula individual i mesurem els ARN que es produeixen, perquè els ARN que es produeixen estan produïts pels gens, i veiem els gens que s'expressen."

Entrevistat pel 324.cat, Guigó destaca que aquest atles s'està fent amb eines que permeten analitzar el transcriptoma d'una única cèl·lula, i que ja s'han analitzat uns 100 milions de cèl·lules diferents.

Pot semblar una xifra astronòmica, però és menys del 0,0001% del total de cèl·lules d'un cos humà, que són, de mitjana, 37 bilions, és a dir, 37 milions de milions de cèl·lules.

Evitar que dominin les dades de persones blanques

Els 100 milions de cèl·lules analitzades són de 9.000 donants d'arreu del món, escollits amb l'objectiu que siguin representatius del màxim de poblacions diferenciades possible, per evitar biaixos.

Guigó explica que, precisament, un dels seus papers a l'HCA és contribuir a revertir el biaix que ja hi ha en la majoria de recerques científiques fetes fins ara, que se centren en persones blanques d'origen europeu:

"Més del 80% de les dades d'RNA que hi ha en aquests moments al món, que són uns 400.000 experiments d'aquest tipus, són d'origen europeu, ja que el 80% o més són d'individus del que es diu ancestre europeu."

Per això al consorci de l'HCA també hi ha equips científics d'Àfrica, Àsia, Orient Mitjà i Amèrica Llatina, per garantir que hi hagi diversitat genètica, amb un objectiu que no és només ètic, sinó també científic.

Obert a tothom i útil per a totes les comunitats

El motiu és que si en el conjunt de dades hi domina un tipus de població, les conclusions científiques a què s'arribi en les anàlisis només seran plenament útils per a aquella població, i no per a la resta.

Aquest rigor en l'equitat del projecte s'afegeix al compromís que totes les dades siguin públiques i disponibles gratuïtament per a tota la comunitat científica mundial:

"L'HCA es compromet a crear un atles obert, ètic, equitatiu i representatiu, que beneficiarà les comunitats de tot el món."

Per a què ha de servir?

L'enorme esforç científic de recerca bàsica que suposa aquest projecte permet descobrir molts "secrets" de com funciona el cos, però també s'espera que porti a molts descobriments per combatre moltes malalties.

En aquest sentit, el profund coneixement que ja aboca sobre òrgans com el cervell, els intestins, els pulmons o els ulls, ha de permetre noves maneres de diagnosticar i tractar les malalties.

Roderic Guigó explica que en el procés s'anirà precisant quants tipus diferents de cèl·lules hi ha al cos, però que d'alguna manera serà difícil que s'arribi a una xifra concreta tancada:

"Hi ha uns tipus bàsics que més o menys sí que coneixem, les cèl·lules de la sang, les del cervell, les de la pell, les dels músculs, però a dins de cadascun hi ha dotzenes, potser centenars, de tipus de cèl·lules, amb tota una jerarquia i complexitat que fins a cert punt és una mica arbitrari dir una xifra."

Per tot això, aquest investigador del CRG recorda que precisament l'HCA es basa a definir cada tipus de cèl·lula d'acord amb quin és el conjunt de gens que s'expressa en cadascuna i amb com passa això.

L'enigma de com es diferencien les cèl·lules

A més, al llarg de la vida d'una persona i de cada cèl·lula aquesta expressió no és fixa, sinó que va variant, i l'HCA té l'ambició de documentar tot aquest cicle i analitzar com passa.

També pretén documentar el procés de diferenciació cel·lular, des del moment de la concepció, en què només hi ha una sola cèl·lula, l'òvul fecundat, fins a un embrió que va creixent amb unes cèl·lules es van diferenciant les unes de les altres i s'acaba formant un cos extremament complex.

Guigó explica que al llarg del projecte es vol analitzar com funciona aquest procés de la manera més precisa possible per saber com es produeix a escala de l'RNA:

"Es tracta de veure com, a partir d'un tipus cel·lular, surten dues cèl·lules que són una mica diferents, després quatre, vuit, etc., cada vegada més diferents, i com es van formant les diferents regions del cos."

Precisament el desenvolupament cel·lular és un dels 18 atles temàtics en què s'ha dividit l'HCA, i la feina feta en aquest i en els altres ja està disponible en obert per als científics a la pàgina web del projecte.

El projecte ha creat nous estàndards

Un aspecte crucial d'aquest atles tan particular és que ha obligat a fixar uns estàndards i uns paràmetres comuns per a tots els investigadors per poder crear un corpus de coneixements coherent.

I és que és un àmbit de recerca molt recent que requereix tecnologia transcriptòmica i eines informàtiques i d'intel·ligència artificial extremament sofisticades que s'han desenvolupat els últims anys amb variants i paràmetres diferents.

En aquest sentit, Roderic Guigó explica que, mentre no hi va haver aquests estàndards fixats, els diferents equips de recerca que treballaven en aquest àmbit gairebé no podien comparar els resultats:

"És una mena de projecte paraigua sota el qual tothom s'adhereix a determinats estàndards, tant de producció de dades com d'anàlisis, de manera que els resultats siguin comparables."

Així, els més de 800 laboratoris, que treballen en uns 475 projectes relacionats amb l'HCA, poden anar afegint les seves recerques a la base de dades sabent que es podran comparar i interpretar correctament.

De fet, Guigó afirma que, un cop s'han creat uns estàndards com els de l'HCA, el més habitual és que la gran majoria d'investigadors que fan recerca en aquest àmbit s'hi adhereixin i els facin servir, encara que no estiguin adscrits al projecte que els ha generat.

En definitiva, es tracta d'un projecte d'una ambició enorme que aixeca el vol i que els pròxims anys promet accelerar molt el coneixement científic sobre la biologia i les malalties humanes.