Las instrucciones básicas del funcionamiento celular están escritas en su secuencia genética, el ADN, que es prácticamente idéntica en todas las células del cuerpo, pero su interpretación varía mucho según el tejido donde se encuentre, sus condiciones fisiológicas y la fase de desarrollo. Esta variabilidad es resultado de la regulación de la expresión génica, que selecciona qué fragmentos concretos del ADN se transcriben en ARNm y también controla la maduración de este ARNm. En el segundo caso, la regulación post-transcripcional, uno de los mecanismos esenciales es la poliadenilación alternativa (PAA), que consiste en definir qué fragmentos de ADN se incluyen en el ARNm final. Las regiones terminales del ARNm normalmente no afectan a la función de las proteínas relacionadas, pero sí a su regulación y localización. Esto hace de la PAA un mecanismo clave para la diferenciación y el desarrollo celulares y la respuesta a estímulos ambientales. De hecho, alteraciones en estos patrones de PAA se han relacionado con la alteración de la expresión génica y la aparición de tumores.
Para conocer mejor este fenómeno, son necesarias herramientas de transcriptómica que analicen el ARNm en cada célula individual. En este sentido, un grupo de investigación del IDIBELL y la UB acaba de presentar SCALPEL, una herramienta para cuantificar y caracterizar los ARNms de células individuales con una sensibilidad y especificidad significativamente más elevadas en comparación a los métodos existentes.
Encontradas nuevas poblaciones celulares gracias a SCALPEL
En la publicación en Nature Communications explican que, gracias a esta herramienta, los investigadores han podido descubrir nuevas poblaciones celulares que eran indetectables cuando se observaban sólo los datos de expresión génica. Un ejemplo son las células RS6, una nueva población de espermátidas redondas implicadas en la elongación del flagelo y la diferenciación de las espermátidas, paso esencial para la formación de los espermatozoides. Antes, estas células se habían descrito morfológicamente, pero nunca se habían podido caracterizar de forma molecular.
Tal y como explica la Dra. Mireya Plass, jefa del grupo de investigación en regulación de la expresión génica del IDIBELL y líder del estudio, “Hemos visto que, si analizamos las células implicadas en la espermatogénesis utilizando SCALPEL, encontramos centenares de genes que dan lugar a varias isoformas de ARNm, cuya cantidad va variando según la fase del proceso de la espermatogénesis. Es así como hemos identificado molecularmente las células RS6, que aparecen en un momento muy concreto para llevar a cabo una función específica: la elongación del flagelo de la espermátida. Estas fotografías temporales tan específicas no las podemos obtener sólo a partir de la secuenciación genética, es necesario crear herramientas de transcriptómica como SCALPEL.
Trabajos como este demuestran que es necesario seguir explorando la regulación génica post-transcripcional en células individuales en diferentes especies y tejidos con el fin de comprender el desarrollo y diferenciación de cada tipo celular con una mejor resolución temporal. En un futuro, estos conocimientos podrían aplicarse al estudio y tratamiento de enfermedades complejas como el cáncer o enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
El Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL) es un centro de investigación creado el 2004 especializado en cáncer, neurociencia, medicina translacional y medicina regenerativa. Cuenta con un equipo de más de 1.500 profesionales que, desde los 73 grupos de investigación, generan más de 1.400 artículos científicos al año. El IDIBELL está participado por el Hospital Universitario de Bellvitge y el Hospital de Viladecans del Instituto Catalán de la Salud, el Instituto Catalán de Oncología, la Universidad de Barcelona y el Ayuntamiento de L’Hospitalet de Llobregat.
IDIBELL es miembro del Campus de Excelencia Internacional de la Universidad de Barcelona HUBc y forma parte de la institución CERCA de la Generalitat de Catalunya. En 2009 se convirtió en uno de los cinco primeros centros de investigación españoles acreditados como instituto de investigación sanitaria por el Instituto de Salud Carlos III. Además, forma parte del programa “HR Excellence in Research” de la Unión Europea y es miembro de EATRIS y REGIC. Desde el año 2018, IDIBELL es un Centro Acreditado de la Fundación Científica AECC (FCAECC).