Este atlas espacial explica cómo se desarrolla un corazón

El corazón, que es el primer órgano que se desarrolla en los mamíferos, está formado por estructuras altamente organizadas que necesitan coordinarse para funcionar correctamente. Los defectos en estas estructuras pueden contribuir a enfermedades cardíacas congénitas y afecciones cardíacas en adultos.

Con el desarrollo de tecnologías unicelulares en los últimos años, los científicos han generado una lista refinada de los tipos de células del corazón humano adulto y sus progenitores.

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Combinando el análisis unicelular con datos de expresión genética espacial, Elie Farah, Quan Zhu, Neil Chi y sus colegas de la Universidad de California en San Diego, La Jolla, California, (EE. UU.) han podido armar un mapa espacial del corazón humano en desarrollo con resolución unicelular, descubriendo la distribución regional de una amplia gama de enfermedades cardíacas. subpoblaciones de células y revelando cómo estas células interactúan durante el desarrollo del corazón.

El análisis unicelular identificó 75 subpoblaciones que presentaban características que correspondían a su ubicación anatómica y etapa de desarrollo, incluidos nuevos subtipos de células en las válvulas cardíacas.

Un método de imágenes espaciales llamado MERFISH permitió la identificación espacial preliminar de células individuales mediante imágenes simultáneas de cientos a miles de genes específicos en una sola célula. Junto con la transcriptómica unicelular, estos datos permitieron a los autores mapear transcriptomas completos en un mapa espacial preliminar, lo que permitió una resolución y una profundidad de comprensión sin precedentes de las células individuales y de dónde residen.

Los autores descubrieron interacciones entre combinaciones específicas de poblaciones celulares, lo que arroja luz sobre los patrones de señalización que impulsan el desarrollo de diferentes estructuras cardíacas.

Por ejemplo, observaron interacciones entre las células del músculo cardíaco ventricular, los fibroblastos (parte del tejido conectivo) y las células endoteliales (que recubren los vasos sanguíneos), que pueden tener un papel en la formación de la pared ventricular.

Explica José Luis de la Pompa, del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) que lo novedoso de este trabajo es que combina scRNA-seq y MERFISH para identificar una gran variedad de poblaciones celulares/comunidades celulares en el corazón humano en desarrollo (sobre todo de cardiomicitos) que tienen una distribución espacial definida y que no se habían descrito anteriormente.

Sin embargo, matiza este experto que «la ventana temporal que se estudia es limitada (9 y 16 semanas de gestación) por lo cual, saber si las múltiples poblaciones descritas reflejan una transición entre una población y otra o son realmente «linajes celulares» distintos queda por demostrar. De ser así, se podría establecer un «código genético» que definiera una población celular de cardiomicitos dada, y esto sería relevante para abordajes de ingeniería tisular y eventuales abordajes regenerativos».

Para José Luis de la Pompa, «la identificación de las distintas comunidades celulares que pueblan el corazón humano en desarrollo es importante de cara a abordajes de medicina regenerativa o para tratar el corazón con hipoplasis de ventrículo izquierdo (HLHS)».

Añade el investigador del CNIC que los autores sugieren que las poblaciones de fibroblastos pueden jugar un papel señalizador hacia los cardiomiocitos para dar lugar a distintos compartimentos cardíacos: Por ejemplo, definen 7 «comunidades celulares (CCs)» en los ventrículos, 2 CCs en los atrios, etc.

Concluye de la Pompa que este conocimiento es importante para comenzar a explorar utlizando 3D bioprinting el eventual desarrollo a largo plazo de abordajes de ingeniería tisular, sobre todo en pacientes neonatales de HLHS o con defectos estructurales en el desarrollo ventricular (miocardiopatías como LVNC).

Los autores del estudio escriben que la información detallada descubierta en este estudio puede ayudar a mejorar nuestra comprensión de los mecanismos que subyacen a las enfermedades cardíacas congénitas y adultas y también puede guiar nuevas estrategias para la reparación del corazón, concluyen los autores.