La piel es el órgano más grande del cuerpo y su conocimiento es clave para avanzar en aplicaciones clínicas. Ahora, científicos han logrado crear un atlas unicelular y espacial de la piel humana prenatal que ofrece una «receta molecular» para construirla y mejorar los trasplantes por quemaduras o alopecia cicatricial.
Gracias a técnicas de secuenciación unicelular y otras métodos genómicos de vanguardia, los investigadores diseñaron este mapa para comprender cómo se forma la piel, incluidos los folículos pilosos, y qué es lo que falla en caso de enfermedad. Además, crearon un «miniórgano» (organoide) para escudriñar el papel de las células inmunitarias en la reparación de este tejido.
La investigación se publica en la revista Nature y la lideran expertos del Instituto Wellcome Sanger y la Universidad de Newcastle (ambos en el Reino Unido).
Forma parte del proyecto Atlas Celular Humano (HCA, por sus siglas en inglés), que está cartografiando todos los tipos celulares del cuerpo humano para transformar la comprensión de la salud y la enfermedad.
La piel –con una media de dos metros cuadrados– proporciona una barrera protectora, regula la temperatura corporal y puede regenerarse por sí misma.
Esta se desarrolla en el entorno estéril del útero, con todos los folículos pilosos formados antes del nacimiento; tras este se produce un ciclo folicular, pero no se forman nuevos. Antes del nacimiento, la piel tiene la capacidad única de cicatrizar sin dejar cicatrices, explica un comunicado del Wellcome Sanger.
Para confeccionar este atlas, los científicos utilizaron muestras de tejido cutáneo prenatal, que descompusieron para observar células individuales en suspensión, así como células en su lugar dentro del tejido. Con técnicas genómicas avanzadas analizaron células individuales en el espacio y el tiempo, y los cambios celulares que regulan el desarrollo de la piel y los folículos pilosos.
Además del atlas y utilizando células madre adultas, los investigadores también crearon un «miniórgano» de piel en una placa, conocido como organoide, con capacidad para hacer crecer pelo.
Entre otros, descubrieron que el modelo de organoide se parecía más a la piel prenatal que a la piel adulta. No obstante, vieron que los vasos sanguíneos no se formaban en el organoide cutáneo tan bien como en la piel prenatal.
Al añadir células inmunitarias conocidas como macrófagos al organoide, constataron que éstos fomentaban la formación de vasos sanguíneos –se realizaron imágenes en 3D para evaluar la formación de vasos sanguíneos dentro del tejido–.
Se sabe que estas células inmunitarias protegen la piel de las infecciones. Sin embargo, es la primera vez que se demuestra que los macrófagos desempeñan un papel clave en la formación de la piel humana durante el desarrollo temprano al favorecer el crecimiento de vasos sanguíneos, aseguran los investigadores.
Pistas contra un tipo de alopecia
El equipo también analizó las diferencias de tipos celulares entre la piel prenatal y la adulta. Mostraron cómo los macrófagos desempeñan un papel importante en la reparación cutánea sin cicatrices en la piel prenatal, lo que podría dar lugar a aplicaciones clínicas para evitar la formación de cicatrices tras una intervención quirúrgica o una herida.
El trabajo aporta una «receta molecular» de cómo se construye la piel humana y cómo se forman los folículos pilosos. Estos conocimientos podrían utilizarse en la creación de nuevos folículos para la medicina regenerativa, por ejemplo para trasplantes de piel en víctimas de quemaduras o con alopecia cicatricial –caracterizada por la destrucción permanente de los folículos pilosos–.
El atlas prenatal de la piel humana también se utilizará para identificar en qué células se activan o expresan los genes que causan trastornos congénitos del cabello y la piel, como ampollas 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.
Elena Winheim, del Wellcome Sanger, resume que el atlas proporciona la primera ‘receta molecular’ para crear piel humana y la investigación descubre 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».