Una posible fuente de juventud para el sistema inmunitario
Los hallazgos pueden servir de base para el desarrollo de nuevas terapias que ayuden a preservar la función del sistema inmunitario en la vejez
En la vejez, el rendimiento del sistema inmunitario disminuye y las personas mayores son más susceptibles a las infecciones. Equipos de investigación de Würzburg y Friburgo han descubierto ahora un método que podría utilizarse para frenar este proceso.
Un "mapa" de los tipos de células en el timo creado con la ayuda de la secuenciación del ARNm de una sola célula permite la diferenciación de los tipos de células y la deducción de sus vías de diferenciación.
Team Dominic Grün
La estructura tisular fina del órgano del timo estimulado no difiere de la de un órgano no estimulado. Como signo de un buen funcionamiento del timo, las zonas marginales (rojo) y las zonas internas (verde) están muy separadas entre sí.
Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics / Boehm
La pandemia de la corona lo ha dejado claro: las personas mayores son más susceptibles a las infecciones, sufren enfermedades infecciosas más graves que los jóvenes y tardan mucho más en recuperarse. De hecho, la capacidad del sistema inmunitario humano disminuye continuamente a partir de los 60 años aproximadamente.
La razón es conocida: "Los llamados linfocitos T desempeñan un papel central en el reconocimiento de patógenos y la protección contra las infecciones", explica el profesor Dominic Grün, titular de la cátedra de Biología Computacional de Sistemas Biomédicos Espaciales de la Universidad Julius-Maximilians de Würzburg (JMU) y miembro del Grupo de Investigación Max Planck de Würzburg para Inmunología de Sistemas.
Los linfocitos T forman parte del sistema inmunitario adquirido. Se desarrollan principalmente en los primeros años de vida en el timo, un pequeño órgano linfoide situado en el tórax, detrás del esternón. "Sin embargo, el timo se encoge con la edad y permite que maduren cada vez menos linfocitos T, con lo que la defensa inmunitaria se debilita", afirma el profesor Thomas Boehm, jefe de un grupo de investigación del Instituto Max Planck de Inmunobiología y Epigenética.
Publicación en Nature
Grün y Boehm han descifrado conjuntamente nuevos detalles de los procesos que tienen lugar cuando el timo se encoge. Sus descubrimientos, que los investigadores presentan en el número actual de la revista Nature, podrían ayudar al menos a ralentizar el declive de la función inmunitaria relacionado con la edad y a desarrollar nuevas terapias que reduzcan estos riesgos de la vejez.
En las últimas décadas ya se han realizado importantes trabajos preliminares en este sentido. Por ejemplo, el grupo de investigación de Thomas Boehm logró identificar los interruptores genéticos necesarios en el timo para la maduración de las células T. Las llamadas células epiteliales tímicas, que atraen a los precursores de células T y los inducen a madurar, son esenciales en este caso. Trabajos anteriores del laboratorio de Boehm habían demostrado que las dos formas principales del epitelio tímico surgen de células precursoras bipotentes. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro si existe más de un tipo de progenitor y en cuántos subtipos se diferencian los progenitores.
"Para entender mejor por qué el timo se encoge durante la vida, es necesario conocer en detalle sus tipos celulares", explica Dominic Grün. Desde el punto de vista científico, sería especialmente interesante que se pudieran detectar en el tejido las llamadas "células progenitoras ingenuas". Estas células progenitoras pueden madurar hasta convertirse en todos los tipos de células epiteliales del timo y, por tanto, ofrecen un importante punto de partida para contrarrestar el declive de la función tímica.
Cada célula en el punto de mira
De hecho, los dos grupos de investigación han logrado detectar estas células progenitoras en el timo de ratones adultos. Para ello se utilizaron métodos de vanguardia de la biología unicelular, en particular la llamada secuenciación de células individuales de ARNm. Grün es uno de los pioneros en este campo y en los últimos años ha desarrollado métodos bioinformáticos a medida para obtener información biológica a partir de estos complejos datos.
"Esta técnica permite crear una huella molecular de cada célula basada en su expresión genética. Utilizando las huellas moleculares de cada célula, se puede derivar un mapa de todas las vías de diferenciación, reflejando las relaciones de las células y, por tanto, su árbol de linaje", explica Grün.
Utilizando tijeras genéticas CRISPR y un modelo de ratón transgénico de "código de barras" desarrollado en el laboratorio de Boehm, los equipos también lograron marcar todas las células epiteliales del timo en crecimiento con "códigos de barras" moleculares. Como estos identificadores individuales se transmitieron sin cambios a todas las células hijas en el transcurso de la vida, los investigadores pudieron descifrar las relaciones de las células hijas en diferentes momentos.
La combinación de secuenciación unicelular y de código de barras establecida en el laboratorio de Grün permitió finalmente medir las identidades moleculares de las células y sus relaciones simultáneamente. Gracias a este enfoque, los investigadores pudieron descubrir dos tipos de células progenitoras: una población que es principalmente activa durante el desarrollo embrionario y en la fase inicial de la vida, y una población "postnatal" con mayor actividad en la edad adulta, que deriva de esta progenitora temprana.
Una diana para nuevas terapias
"De este modo, hemos descubierto diferentes poblaciones progenitoras en el timo embrionario y adulto, que pueden diferenciarse en los distintos tipos de células epiteliales maduras del timo", describe Grün el principal resultado del estudio ahora publicado. Estas células progenitoras son esenciales para mantener la función de los tejidos y favorecer el desarrollo de las células T del sistema inmunitario adaptativo.
Al combinar los modelos animales transgénicos del laboratorio de Boehm con la metodología unicelular del grupo de investigación de Grün, también fue posible comprender el efecto de un método para la proliferación de células epiteliales tímicas que se conoce desde hace años. Los investigadores pudieron demostrar que un determinado factor de crecimiento mantiene la población progenitora incluso en el timo envejecido y contrarresta así la contracción de este órgano relacionada con la edad. Estos hallazgos pueden constituir la base para el desarrollo de nuevas terapias que ayuden a preservar la función del sistema inmunitario en la vejez.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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