Cartografía celular

"Por primera vez, hemos medido sistemáticamente el tamaño y la abundancia de células en los principales tejidos y órganos"

21.09.2023

El tamaño y la abundancia de las células de nuestro cuerpo revelan el orden matemático que subyace a la vida

Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

Un equipo internacional de científicos ha creado el primer índice completo de células humanas, trazando un mapa de los tamaños y la abundancia de todos los tipos celulares en todo el cuerpo. Este estudio pionero, publicado en PNAS, revela sorprendentes patrones matemáticos que subyacen al tamaño y número de células, desafiando nuestra comprensión fundamental del crecimiento y la proliferación celulares.

Dirigidos por el Dr. Ian Hatton, del Instituto Max Planck de Matemáticas en las Ciencias, los investigadores recopilaron un amplio conjunto de datos de más de 1.200 grupos celulares distintos. Calcularon los rangos de tamaño, la masa y el recuento de células de cada grupo en 60 sistemas de tejidos de tres seres humanos de referencia: un hombre adulto, una mujer y un niño. "Por primera vez, hemos medido sistemáticamente el tamaño y la abundancia de las células en los principales tejidos y órganos, abarcando siete órdenes de magnitud, desde los minúsculos glóbulos rojos hasta las grandes fibras musculares", explica el Dr. Ian Hatton, investigador principal del Instituto Max Planck.

Mientras que muchos trabajos contemporáneos se centran en la elaboración de perfiles moleculares, este estudio adopta un enfoque clásico de biología celular, cuantificando las características morfológicas de tipos celulares conocidos. Integraron décadas de investigación histológica y anatómica para establecer un marco cuantitativo holístico. El equipo descubrió una sorprendente relación casi inversa entre el tamaño y la abundancia de las células, lo que implica una compensación entre ambas variables. Esencialmente, a medida que las células aumentan de tamaño, su número disminuye proporcionalmente, de modo que células de todos los tamaños contribuyen por igual a la biomasa del organismo. Esto sugiere que no existe un tamaño celular óptimo universal, sino que las limitaciones metabólicas y los nichos funcionales garantizan que las células se "distribuyan" eficazmente por todo el espectro de tamaños.

Los investigadores también descubrieron que la variabilidad del tamaño celular es en gran medida constante en todos los tipos celulares, lo que apunta a la existencia de mecanismos universales que regulan su tamaño. "El cuerpo presenta patrones que recuerdan a las leyes naturales que rigen muchos sistemas complejos, desde los océanos hasta los asteroides", afirma el Dr. Hatton. "Una mejor comprensión de estas reglas matemáticas podría revelar principios clave de los mecanismos de crecimiento celular relevantes para los procesos de desarrollo, el cáncer, la regeneración y el envejecimiento". El exhaustivo índice celular proporciona a los biólogos una referencia inestimable para contextualizar los estudios moleculares y avanzar en la comprensión médica. La adopción generalizada de estos datos podría influir positivamente en el desarrollo de fármacos, el diagnóstico médico y la modelización de la progresión de enfermedades.

"Nuestro mapa holístico sirve de base para apoyar el establecimiento de un atlas de células humanas con resolución molecular", concluyó el Dr. Hatton. "Con potenciales aplicaciones sanitarias, estos hallazgos subrayan la importancia de considerar las células en su contexto fisiológico como parte de un sistema complejo pero organizado". Para facilitar este sentimiento, el equipo ha hecho accesibles sus extensos datos a través de una herramienta interactiva en línea que permite la exploración jerárquica de parámetros celulares a través de tejidos y tipos celulares, al tiempo que proporciona métodos y fuentes para cada tipo celular.

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Publicación original

Ian A. Hatton, Eric D. Galbraith, Nono S. C. Merleau, Teemu P. Miettinen, Benjamin McDonald Smith, Jeffery A. Shander; "The human cell count and size distribution"; Proceedings of the National Academy of Sciences, Volume 120, 2023-9-18

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