Descritos los efectos del asma en las vías respiratorias a nivel de una sola célula


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Al secuenciar material genético a nivel de célula a célula, investigadores de National Jewish Health (Estados Unidos) han descrito en detalle cómo el asma de tipo 2 alto afecta a las vías respiratorias y da como resultado la producción de moco.

Estos hallazgos, que ayudan a avanzar en la comprensión científica de la biología detrás del asma y podrían informar sobre el desarrollo de tratamientos dirigidos al asma y otras enfermedades de las vías respiratorias, se presentaron en la Reunión Anual de la Sociedad Americana de Genética Humana (ASHG), celebrada en San Diego.

El asma alta tipo 2, un subtipo de asma causado por niveles elevados de citocinas tipo 2, afecta a casi la mitad de los pacientes con asma y con frecuencia produce una enfermedad más grave que otros subtipos. Las citocinas tipo 2 afectan a la función de las células epiteliales de las vías respiratorias, lo que hace que produzcan un moco viscoso que lleva a síntomas de asma.

En un estudio de dos partes, dirigido por Nathan Jackson, y con instituciones colaboradoras, primero estudiaron estas células epiteliales en un modelo de cultivo de laboratorio diseñado para imitar la superficie de las vías aéreas humanas y luego confirmó sus hallazgos en pacientes con asma. Utilizaron un enfoque relativamente nuevo llamado transcriptómica de una sola célula, en el que secuenciaron el ARN en cada célula individualmente después de estimular los cultivos de epitelio de las vías respiratorias con la citocina IL-13 de tipo 2 y permitiendo que la IL-13 afecte a los genes que se transcribieron en ARN y en qué medida.

"En el pasado, este tipo de investigación se basaba en la secuenciación en masa de miles de células, que proporcionaban algunos datos de expresión génica pero no representaban ninguna célula en el epitelio", explica Jackson. "Para comprender la biología detrás del asma tipo 2, necesitamos entender los mecanismos que operan en las células individuales y aprender cómo funcionan los diferentes tipos de células. Luego, una vez que entendemos la biología, podemos intervenir", añade.

Los científicos aprendieron qué genes y proteínas impulsaron la producción de moco, identificaron los tipos de células afectadas y compararon estos patrones en marcos de tiempo que simulan una enfermedad aguda (48 horas) y crónica (11 días). Combinaron estos resultados para definir 11 estados distintos de células epiteliales de las vías respiratorias y para describir los patrones de función de las proteínas que provocaron la transición de las células de un estado a otro, causando síntomas de asma.

Para medir la aplicabilidad en el mundo real de sus hallazgos, siguieron examinando los cambios en el transcriptoma de muestras nasales de 698 niños con asma de tipo 2 alto. "Los resultados se alinearon entre el laboratorio y los pacientes, sorprendentemente –destacan los autores-. En los pacientes, pudimos obtener una instantánea de los cambios que se producen en la enfermedad, y el cultivo celular nos permitió comprender los detalles".

Al describir cómo las células de las vías respiratorias cambian en el estado de la enfermedad, los investigadores pueden desarrollar medicamentos para inhibir ese proceso y revertir la obstrucción del moco, lo que podría devolver la vía aérea a un estado sin obstrucciones. Más allá del asma, este enfoque puede tener relevancia para otras enfermedades de las vías respiratorias, como la fibrosis quística y el resfriado común.

Sobre la base de sus hallazgos, los científicos continúan analizando muestras de pacientes, así como lanzando estudios más detallados de los genes identificados y sus contribuciones a la actividad de la proteína. También están explorando el uso de la edición de genes basada en CRISPR/Cas9 para eliminar o modificar los genes involucrados en la producción de moco.