El primer mapa de la piel humana potenciará la medicina regenerativa

Por primera vez, investigadores británicos han creado un atlas de una sola célula de la piel humana prenatal, para comprender cómo se forma. Para conseguirlo, utilizaron secuenciación de células individuales y otras técnicas genómicas.

En un estudio experimental, difundido por Nature, expertos del Instituto Wellcome Sanger y de la Universidad de Newcastle explican, entre otras cosas, que las células inmunitarias innatas son actores clave en la morfogénesis de la piel más allá de su papel convencional en la inmunidad, una función que logran a través de la comunicación cruzada con células no inmunitarias.

En este trabajo se dice también que han creado un mini órgano de piel en una placa, con la capacidad de hacer crecer el cabello. Utilizando el organoide, demostraron cómo las células inmunes desempeñan un papel importante en la reparación de la piel sin cicatrices, lo que podría conducir a aplicaciones clínicas para prevenir estas marcas después de la cirugía o la curación sin ellas.

Como parte del Atlas Celular Humano, que está mapeando todos los tipos de células del cuerpo humano para transformar la comprensión de la salud y la enfermedad, los investigadores proporcionan una receta molecular para construir piel y un nuevo modelo organoide para estudiar enfermedades congénitas.

Es bien sabido que la piel es el órgano más grande del cuerpo humano, mide en promedio dos metros cuadrados. Proporciona una barrera protectora, regula nuestra temperatura corporal y puede regenerarse. Se desarrolla en el ambiente estéril del útero, con todos los folículos pilosos formados antes del nacimiento; hay un ciclo de folículos después del nacimiento, pero no se crean nuevos folículos. Antes del nacimiento, la piel tiene la capacidad única de curarse sin dejar cicatrices.

Formación de folículos pilosos

Este equipo de investigadores hace hincapié en que les ha resultado muy difícil estudiar cómo se desarrolla la piel humana, ya que los modelos animales presentan diferencias clave. Este atlas revela que la comunicación cruzada entre células no inmunes e inmunes sustenta la formación de folículos pilosos, se implica en la curación de heridas sin cicatrices y es crucial para la angiogénesis de la piel adulta.

Comprender cómo se desarrolla la piel, dónde se encuentran las células en el espacio y el tiempo y el papel de la genética ayudará -según dicen- a revelar cómo mutaciones específicas causan trastornos cutáneos congénitos, como trastornos ampollosos y piel escamosa.

Utilizaron muestras de tejido cutáneo prenatal, que descompusieron para observar células individuales en suspensión, así como células en su lugar dentro del tejido. Los científicos utilizaron secuenciación unicelular de vanguardia y transcriptómica espacial para analizar células individuales en el espacio y el tiempo, y los cambios celulares que regulan el desarrollo de la piel y los folículos pilosos. Describieron cómo se forman los humanos e identificaron diferencias con los de los ratones.

Como se dice líneas arriba, con células madre adultas, los investigadores también crearon un miniórgano de piel en una placa, conocido como organoide, con la capacidad de hacer crecer el cabello. Compararon las características moleculares de los organoides de la piel con la piel prenatal y descubrieron que el modelo se parecía más a la prenatal.

Así descubrieron que los vasos sanguíneos no se formaban en el organoide de la piel tan bien como en la piel prenatal. Al agregar células inmunes (macrófagos) al organoide, descubrieron que promovían la formación de vasos sanguíneos. Fue entonces cuando, con imágenes en 3D, evaluaron la formación de vasos sanguíneos dentro del tejido.

Diferencias entre piel prenatal y adulta humana

Se sabe que estas células inmunitarias protegen la piel de las infecciones. Sin embargo, esta es la primera vez que se ha demostrado que los macrófagos desempeñan un papel clave en la formación de la piel humana durante el desarrollo temprano, al apoyar el crecimiento de los vasos sanguíneos.

El equipo también analizó las diferencias en los tipos de células entre la piel prenatal y la piel adulta. Demostraron que los macrófagos desempeñan un papel importante en la reparación de la piel sin cicatrices en la piel prenatal, lo que podría dar lugar a aplicaciones clínicas para evitar las cicatrices después de una cirugía o una herida.

El atlas de piel humana prenatal también se utilizará para identificar en qué células se expresan los genes que se sabe que causan trastornos congénitos del pelo y la piel, como trastornos ampollosos y piel escamosa.

Los investigadores descubrieron que los genes implicados en estos trastornos se expresan en la piel prenatal, lo que significa que se originan en el útero. Los organoides de piel creados en este estudio ofrecen un modelo nuevo y preciso para estudiar estas enfermedades.

La doctora Elena Winheim, del equipo, destaca que, “con nuestro atlas de piel humana prenatal, hemos proporcionado la primera receta molecular para crear piel humana y hemos descubierto cómo se forman los folículos pilosos humanos antes del nacimiento. Estos conocimientos tienen un potencial clínico asombroso y podrían usarse en medicina regenerativa, al ofrecer trasplantes de piel y cabello, por ejemplo, para víctimas de quemaduras o personas con alopecia cicatricial”.

Por último, la profesora Muzlifah Haniffa explica que “nuestro atlas de piel humana prenatal y nuestro modelo de organoides proporcionan herramientas de libre acceso, para estudiar enfermedades cutáneas congénitas y explorar las posibilidades de la medicina regenerativa”.