Ka-thump. Ka-thump. Ka-thump. Aunque apenas lo notamos la mayor parte del tiempo, el latido constante de un corazón humano es una actuación increíblemente compleja. Al igual que una orquesta, miles de células tienen que dominar sus actuaciones individuales, así como trabajar juntas.
Ahora un equipo de científicos ha creado el primer atlas de células cardíacas humanas, una colección de mapas que muestran casi medio millón de células cardíacas e identifican el papel de cada una en la sinfonía del corazón. Los investigadores examinaron seis regiones en 14 corazones de donantes sanos, creando una base de datos detallada que proporciona una nueva base de comparación para estudiar la enfermedad cardíaca, la principal causa de muerte en todo el mundo.
Para entender lo que está mal en varias formas de enfermedad cardíaca, «primero necesitamos saber qué es normal», dice Christine Seidman, investigadora del Instituto Médico Howard Hughes, genetista cardiovascular de la Universidad de Harvard y directora del Centro de Genética Cardiovascular del Brigham and Women’s Hospital. Seidman y sus colegas describen el nuevo atlas del corazón el 24 de septiembre de 2020 en la revista Nature.
«Puedo resumir mis pensamientos en una palabra: monumental», dice el cardiólogo Douglas Mann de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St.Louis, que no participó en el estudio. «Creo que es un gran logro y será una tremenda fuente de referencia para el campo.»
Las células cardíacas han demostrado ser particularmente difíciles de estudiar. A diferencia de algunas células cancerosas y otros tejidos, no hay células cardíacas que se puedan cultivar y estudiar indefinidamente en el laboratorio. En cambio, mucha investigación cardíaca se realiza utilizando ratones, cuyos corazones tienen diferencias importantes con los corazones humanos.
Y los corazones humanos sanos pueden ser difíciles de encontrar (la mayoría se usan en trasplantes). El equipo de Seidman se basó en esos casos inusuales en los que los corazones sanos eran rechazados para el trasplante y podían congelarse para su uso en investigación. En primer lugar, los investigadores utilizaron un método de secuenciación de alto rendimiento para definir las características individuales de cada célula cardíaca. Luego mapearon esas células en seis regiones de 14 corazones humanos, siete de hombres y siete de mujeres. «Por primera vez, tenemos un código postal para cada celda para saber a qué población pertenece», dice Seidman.
El equipo también analizó los niveles de ARN de las células cardíacas utilizando marcadores fluorescentes para obtener detalles moleculares de su función. Identificar no solo dónde están las células, sino qué proteínas están produciendo, será una bendición particular para la investigación, dice Mann. Por ejemplo, al comparar las células de los corazones enfermos con las de los corazones sanos utilizando el atlas, los investigadores podrían identificar diferencias y dirigirse a nuevas terapias para las enfermedades cardíacas.
Aunque los investigadores estudiaron un grupo relativamente pequeño de corazones («catorce personas no pueden replicar la población mundial», dice Seidman), el nuevo atlas reveló algunas sorpresas biológicas. El equipo encontró diversidad celular previamente desconocida en varias partes del corazón. También descubrieron diferencias entre los corazones sanos de hombres y mujeres; las mujeres tenían una mayor proporción de células del músculo cardíaco, llamadas cardiomiocitos, que los hombres. Eso justifica más investigación, dice Seidman, ya que esas células podrían contener pistas sobre las diferencias en las enfermedades cardíacas entre los sexos.
Aún así, «lo que vemos es una sorprendente heterogeneidad in en términos de los diversos tipos de células que ahora sabemos que componen el tejido del corazón humano, y en términos de las diferencias regionales dentro del corazón», dice el cardiólogo Hugh Watkins de la Universidad de Oxford en Inglaterra, que no formó parte del equipo del estudio. «¡Sin duda es un órgano mucho más complicado de lo que muchos podrían haber imaginado!»
El atlas es parte de la iniciativa Atlas de Células Humanas, un esfuerzo financiado por la Iniciativa Chan Zuckerberg para mapear todos los tipos de células en el cuerpo humano. «Se necesita una gran aldea para hacer esto», dice Seidman. Su grupo trabajó con un equipo internacional de expertos en todo, desde cirugía cardíaca hasta biología computacional, para crear el atlas de la base de datos. Todos los datos están disponibles en: http://www.heartcellatlas.org.
A continuación, Seidman y sus colegas esperan expandir el atlas a una población más diversa (los corazones iniciales eran todos de donantes blancos). También están empezando a comparar las proteínas producidas en las células cardíacas sanas con las afectadas por enfermedades cardíacas.
«A su debido tiempo, lo que realmente queremos saber es cómo encajan los diferentes tipos de células a nivel microscópico y funcional», dice Watkins. «Ese es otro objetivo ambicioso, pero el atlas proporcionado aquí es un comienzo emocionante.»