Les instruccions bàsiques del funcionament cel·lular estan escrites a la seva seqüència genètica, l’ADN, que és pràcticament idèntica en totes les cèl·lules del cos, però la seva interpretació varia molt segons el teixit on es trobi, les seves condicions fisiològiques i la fase de desenvolupament. Aquesta variabilitat és resultat de la regulació de l’expressió gènica, que selecciona quins fragments concrets de l’ADN es transcriuen a ARNm i també controla la maduració d’aquest ARNm. En el segon cas, la regulació post-transcripcional, un dels mecanismes essencials és la poliadenilació alternativa (PAA), que consisteix en definir quins fragments d’ADN s’inclouen a l’ARNm final. Les regions terminals de l’ARNm normalment no afecten la funció de les proteïnes relacionades però sí la seva regulació i localització. Això fa de la PAA un mecanisme clau per la diferenciació i el desenvolupament cel·lulars i la resposta a estímuls ambientals. De fet, alteracions en aquests patrons de PAA s’han relacionat amb l’alteració de l’expressió gènica i l’aparició de tumors.
Per conèixer millor aquest fenomen, calen eines de transcriptòmica que analitzin l’ARNm en cada cèl·lula individual. En aquest sentit, un grup de recerca de l’IDIBELL i la UB acaba de presentar SCALPEL, una eina per quantificar i caracteritzar els ARNms de cèl·lules individuals amb una sensibilitat i especificitat significativament més elevades en comparació als mètodes existents.
Trobades noves poblacions cel·lulars gràcies a SCALPEL
En la publicació a Nature Communications expliquen que, gràcies a aquesta eina, els investigadors han pogut descobrir noves poblacions cel·lulars que eren indetectables quan s’observaven només les dades d’expressió gènica. Un exemple són les cèl·lules RS6, una nova població d‘espermàtides rodones implicades en l’elongació del flagel i la diferenciació de les espermàtides, pas essencial per la formació dels espermatozoides. Abans, aquestes cèl·lules s’havien descrit morfològicament, però mai s’havien pogut caracteritzar de forma molecular.
Tal com explica la Dra Mireya Plass, cap del grup de recerca en Regulació gènica de la identitat cel·lular de l’IDIBELL i líder de l’estudi, “Hem vist que, si analitzem les cèl·lules implicades en l’espermatogènesi utilitzant SCALPEL, trobem centenars de gens que donen lloc a diverses isoformes d’ARNm, la quantitat dels quals va variant segons la fase del procés de l’espermatogènesi. És així com hem identificat molecularment les cèl·lules RS6, que apareixen en un moment molt concret per dur a terme una funció específica: l’elongació del flagel de l’espermàtide. Aquestes fotografies temporals tan específiques no les podem obtenir només a partir de la seqüenciació genètica, cal crear eines de transcriptòmica com SCALPEL.”
Treballs com aquest demostren que és necessari seguir explorant la regulació gènica post-transcripcional en cèl·lules individuals en diferents espècies i teixits per tal de comprendre el desenvolupament i diferenciació de cada tipus cel·lular amb una millor resolució temporal. En un futur, aquests coneixements es podrien aplicar a l’estudi i tractament de malalties complexes com el càncer o malalties neurodegeneratives com l’Alzheimer.
L’Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) és un centre de recerca creat el 2004 i especialitzat en càncer, neurociència, medicina translacional i medicina regenerativa. Compta amb un equip de més de 1.500 professionals que, des de 73 grups de recerca, publiquen més de 1.400 articles científics a l’any. L´IDIBELL està participat per l´Hospital Universitari de Bellvitge i l´Hospital de Viladecans de l´Institut Català de la Salut, l´Institut Català d´Oncologia, la Universitat de Barcelona i l´Ajuntament de L´Hospitalet de Llobregat.
IDIBELL és membre del Campus d´Excel·lència Internacional de la Universitat de Barcelona HUBc i forma part de la institució CERCA de la Generalitat de Catalunya. L’any 2009 es va convertir en un dels cinc primers centres de recerca espanyols acreditats com a institut de recerca sanitària per l’Institut de Salut Carlos III. A més, forma part del programa HR Excellence in Research de la Unió Europea i és membre d’EATRIS i REGIC. Des de l’any 2018, l’IDIBELL és un Centre Acreditat de la Fundació Científica AECC (FCAECC).