En la Universidad de Vanderbilt, en Tennessee, un grupo de investigadores multidisciplinares ha protagonizado un avance biomédico, al crear el primer atlas lipídico de alta resolución del riñón humano. Utilizaron una técnica de espectrometría de masas de imágenes de vanguardia llamada MALDI, y aprendizaje automático interpretable.
Este atlas renal mapea el panorama molecular y revela pistas sobre la salud y la enfermedad renal. Cada componente del atlas está disponible públicamente.
Aunque las cifras, en ocasiones, pueden marear a algunos siempre es positivo recordar algunas ya que, en general, aportan seriedad y, por tanto, veracidad. El atlas, como dicen sus autores en el estudio que se puede consultar en Science Advances, es el más completo de su tipo hasta ahora e incorpora datos de 29 donantes humanos de riñón.
Los investigadores mapearon las especies lipídicas a través de millones de mediciones de espectrometría de masas, de más de 100.000 unidades discretas de tejido funcional, incluyendo glomérulos, túbulos proximales y distales, ramas ascendentes gruesas y túbulos colectores.
“Este trabajo ha sido nuestro estudio de imagen molecular multimodal más ambicioso y completo hasta la fecha. Al vincular espacialmente la composición lipídica con las regiones anatómicas y funcionales del riñón, pudimos generar eficazmente un código de barras molecular para cada componente de la nefrona humana”, explica Jeffrey Spraggins, codirector del estudio.
Biomarcadores lipídicos
Entre los hallazgos más sorprendentes, la visión molecular de la función renal que ofrece el atlas revela biomarcadores lipídicos espacialmente específicos para distintas unidades tisulares funcionales de la nefrona.
A pesar de las diferencias naturales entre donantes humanos, se observó un enriquecimiento constante de esfingomielinas específicas (un tipo de lípido) en los glomérulos, lo que sugiere su papel en el soporte de tipos celulares esenciales para la filtración.
Otras clases de lípidos -detalla este investigador-, como las sulfatidas y las fosfatidilserinas, se asociaron estrechamente con la reabsorción de nutrientes y el transporte de iones en estructuras como el asa de Henle y los túbulos proximales.
El equipo también exploró cómo varían los perfiles lipídicos según el sexo y el índice de masa corporal. Mediante modelos interpretables de aprendizaje automático, identificaron biomarcadores candidatos, incluyendo fosfolípidos que contienen ácido araquidónico, que podrían reflejar la fisiología y la regulación hormonal específicas del sexo.
Además, se asociaron distintas fosfatidilcolinas y esfingomielinas con alteraciones en el tejido renal relacionadas con la obesidad, incluyendo marcadores de esclerosis glomerular.
El profesor Spraggins detalla que “es como un Google Maps del riñón, pero en lugar de calles y puntos de referencia, mapeamos la organización celular y las firmas moleculares. Y al igual que con los mapas, una vez que se puede ver el terreno, se puede empezar a navegar e intervenir con mayor precisión”.
Distribuciones celulares y moleculares del riñón
Los beneficios potenciales son amplios: una mejor comprensión de las relaciones entre las distribuciones celulares y moleculares del riñón, una estratificación más precisa del riesgo de enfermedad del paciente basada en datos moleculares y, eventualmente, intervenciones dirigidas a los lípidos para las enfermedades.
Fundamentalmente, el conjunto de datos y las herramientas están a disposición de forma gratuita a través del Programa Atlas Biomolecular Humano, de los Institutos Nacionales de Salud (HuBMAP), lo que significa que la comunidad de investigación más amplia puede explotar este recurso para nuevas hipótesis.
Los hallazgos del estudio podrían traducirse en nuevos marcadores diagnósticos o dianas terapéuticas para enfermedades renales. “Este atlas establece una base molecular. Al comparar el tejido enfermo con esta referencia, podemos empezar a identificar las alteraciones lipídicas subyacentes a la patología”, como afirma la profesora Melissa Farrow, miembro del equipo.
Esta investigación se apoyó por el Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales, el Instituto Nacional del Ojo, el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento, la Fundación Nacional de Ciencias y la Iniciativa Chan Zuckerberg; todos en Estados Unidos.
Si (
No(
