Publicado: octubre 16, 2024, 3:00 pm
El primer atlas celular del desarrollo de la piel humana prenatal que acaba de presentar un equipo internacional de científicos, liderado por el Instituto Wellcome Sanger y la Universidad de Newcastle (Reino Unido) representa un hito sin precedentes en la biología del desarrollo. Publicado en la revista ‘ Nature ‘, el atlas ofrece una nueva comprensión sobre cómo se forma la piel y los folículos pilosos (de donde surge el pelo) antes del nacimiento. Pero además, podría tener importantes aplicaciones para el tratamiento de quemaduras, cicatrices y enfermedades congénitas de la piel. La piel es el órgano más grande del cuerpo humano y se desarrolla en un entorno estéril dentro del útero. Antes del nacimiento, no solo cumple su función de barrera protectora y reguladora de la temperatura corporal, sino que también tiene la capacidad de regenerarse sin dejar cicatrices, una característica que se pierde después del nacimiento. Todos los folículos pilosos se forman durante este período prenatal, ya que no se crean nuevos folículos tras el nacimiento, aunque sí ocurre un ciclo de renovación en los ya existentes. Hasta ahora, ha sido difícil estudiar en profundidad este proceso debido a las limitaciones de los modelos animales, que presentan diferencias clave con el desarrollo humano. Para superar estas barreras, el equipo de investigación liderado por Muzlifah Haniffa , directora interina de Genética Celular en el Instituto Wellcome Sanger , utilizó un método denominado secuenciación de células individuales y técnicas avanzadas de transcriptómica espacial, que permiten analizar las células dentro de su contexto espacial y temporal en el tejido. Esto permitió describir los pasos específicos mediante los cuales se forman los folículos pilosos humanos y observar diferencias en comparación con los folículos de ratones. Además, al usar muestras de piel prenatal, pudieron crear el primer atlas celular y espacial que documenta este proceso, proporcionando una ‘ receta molecular ‘ de cómo se construye la piel humana. En este trabajo, los investigadores fabricaron en el laboratorio un ‘mini órgano’ u organoide de piel. Usando células madre adultas, lograron que este organoide desarrollara la capacidad de crecer cabello, lo que lo convierte en un modelo inédito para estudiar la piel prenatal y sus características regenerativas. Al comparar los organoides con la piel prenatal, encontraron que estos modelos se asemejaban más a la piel antes del nacimiento que a la piel adulta, lo que subraya su utilidad para futuras investigaciones. Sin embargo, el equipo descubrió que los vasos sanguíneos no se formaban en los organoides de la misma manera que en la piel prenatal. Al añadir macrófagos, un tipo de célula inmunitaria, observaron que estos promovían la formación de vasos sanguíneos, lo que les llevó a realizar imágenes tridimensionales para evaluar cómo se desarrollaban los vasos en los organoides. Este hallazgo tiene otras implicaciones, ya que muestra que los macrófagos no solo protegen la piel contra infecciones, sino que también juegan una función clave en su formación temprana, apoyando el crecimiento de los vasos sanguíneos. Este descubrimiento podría ser útil para mejorar la vascularización en otros tipos de organoides y tejidos creados en el laboratorio , lo que podría impactar en diversos campos de la medicina regenerativa. Además, los investigadores demostraron que los macrófagos son esenciales en la capacidad de la piel prenatal para reparar heridas sin dejar cicatrices. Esto abre una vía para posibles aplicaciones clínicas que permitan evitar cicatrices después de cirugías o heridas. Asimismo, el atlas celular prenatal ofrece un recurso incalculable para estudiar diversas enfermedades congénitas de la piel, c omo la piel de Mariposa o epidermólisis bullosa . Los investigadores identificaron que los genes asociados con estas enfermedades están activos en la piel prenatal, lo que sugiere que estas condiciones tienen su origen antes del nacimiento. Gracias a la precisión del atlas, los científicos ahora pueden mapear qué células específicas expresan los genes relacionados con estas enfermedades, lo que facilita una mejor comprensión de su desarrollo y, potencialmente, nuevas vías para su tratamiento. La capacidad de crear organoides de piel que se asemejan a la piel prenatal también proporciona un modelo más preciso para estudiar estas enfermedades en condiciones de laboratorio, permitiendo el desarrollo de terapias personalizadas y más efectivas. Estos modelos organoides podrían aplicarse en la creación de nuevos folículos pilosos para personas con alopecia cicatricial, o ser utilizados en trasplantes de piel para víctimas de quemaduras, donde la regeneración completa de la piel, incluidos los folículos, es crítica para una recuperación estética y funcional. «El atlas celular de la piel prenatal humana nos ha permitido proporcionar la primera ‘receta molecular’ para la construcción de la piel humana, revelando cómo se forman los folículos pilosos antes del nacimiento», explica Elena Winheim , coautora principal del estudio. «Estos descubrimientos tienen un increíble potencial clínico, ya que podrían ser usados en medicina regenerativa, en trasplantes de piel y cabello, como los necesarios para víctimas de quemaduras o personas con alopecia cicatricial». Por su parte, Hudaa Gopee , de la Universidad de Newcastle, añade: «Estamos emocionados de haber creado un modelo de organoide de piel. En este proceso, descubrimos un nuevo papel crucial de las células inmunitarias en la promoción del crecimiento de vasos sanguíneos en la piel en desarrollo, lo que podría mejorar otros modelos de organoides. Estos macrófagos también parecen jugar un papel clave en la reparación de la piel prenatal, lo que podría tener aplicaciones clínicas para evitar cicatrices tras cirugías». Este estudio forma parte del ambicioso proyecto Human Cell Atlas , que busca mapear todas las células del cuerpo humano para transformar nuestra comprensión de la salud y la enfermedad. Los investigadores están convencidos de que este atlas de la piel prenatal y el modelo de organoide tendrán un impacto duradero en la investigación científica y en la medicina clínica, al proporcionar herramientas accesibles y precisas para estudiar las enfermedades de la piel y explorar nuevas posibilidades en la medicina regenerativa. «Nuestro atlas de piel humana prenatal y el modelo de organoides proporcionan herramientas de libre acceso para estudiar enfermedades cutáneas congénitas y explorar las posibilidades de la medicina regenerativa», subraya Haniffa. Con esta investigación, los científicos están dando grandes pasos hacia la creación de una herramienta que permita entender mejor cómo se construye el cuerpo humano y qué es lo que falla en diversas enfermedades . Además, el atlas celular y los organoides de piel ofrecen una plataforma prometedora para desarrollar tratamientos más efectivos para enfermedades congénitas y para mejorar las técnicas de regeneración de tejidos en pacientes con daños severos en la piel.
