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Si te levantas en la mañana lleno de energía y lúcido, puedes agradecer a tu hígado por la producción de glucosa antes de la hora del desayuno. El análisis de genes ayuda a entender como funciona nuestro hígado. El rastreo de los patrones de expresión de 20,000 genes en 1,500 células reveló un mosaico de actividades.
Entre varias otras funciones vitales, el hígado también limpia las toxinas de nuestro cuerpo y produce la mayoría de las proteínas de transporte en nuestra sangre. En un estudio publicado recientemente en Nature, científicos del Instituto Weizmann de Ciencia mostraron que la increíble capacidad del hígado de realizar tareas múltiples se debe, al menos en parte, a una ingeniosa división de las tareas entre sus células.
Cada uno de los microscópicos lóbulos hexagonales del hígado consiste en capas concéntricas similar a una cebolla. Al mapear la actividad genética en todas las células de un lóbulo del hígado, el Dr. Shalev Itzkovitz, del Departamento de Biología Molecular de la Célula, y su equipo de investigación han revelado que cada una de estas capas realiza tareas distintas.
Itzkovitz dice: “Nosotros descubrimos que las células del hígado pueden ser divididas en al menos nueve distintos tipos, cada uno especializado en sus propias tareas.”
Los científicos descubrieron, por ejemplo, que la síntesis de glucosa, de los factores de coagulación sanguínea y de varios otros materiales, se lleva a cabo en las capas externas del lóbulo del hígado. “Estas capas son ricas en el oxígeno necesario para impulsar los costosos procesos de síntesis,” explica Itzkovitz.
Las capas internas de los lóbulos del hígado revelaron ser los sitios donde las toxinas y otras sustancias son eliminadas. Las capas intermedias también probaron tener sus propias funciones, en vez de tan sólo fungir como zonas de transición.
Los investigadores descubrieron, por ejemplo, que las células en estas capas producen la hormona hepcidina, que regula los niveles de hierro en la sangre.
Los científicos también descubrieron que ciertos procesos, como la producción de bilis, se realiza en varias capas, como una producción en línea.
Estos descubrimientos emergieron cuando los investigadores crearon un atlas espacial de la expresión de los genes de todas las células del hígado, el primero en su tipo para este órgano.
En colaboración con el Prof. Ido Amit, del Departamento de Inmunología del Weizmann, ellos analizaron los genomas de 1500 células individuales del hígado, estableciendo patrones de expresión de alrededor de 20,000 genes en cada célula.
En paralelo ellos visualizaron tejidos intactos de hígado, localizando moléculas de ARN mensajeros individuales a través un microscopio de fluorescencia, utilizando un método desarrollado por Itzkovitz y sus colegas.
Algoritmos especiales permitieron a los investigadores establecer tanto la expresión genética de cada célula y la ubicación de estas células en el lóbulo del hígado.
Ellos descubrieron que más de la mitad de los 7,000 genes expresados en el hígado varia en actividad entre una capa y la otra, un número que es diez veces más grande que lo previamente estimado.
Un análisis tan detallado de la expresión de los genes puede ayudar a clarificar el rumbo y origen de enfermedades comunes del hígado, entre ellas cáncer de hígado e hígado graso no-alcohólico, que afectan a un quinto de la población de los países desarrollados.
Además, el método desarrollado en este nuevo estudio puede ahora ser aplicado al mapeo de la expresión de genes en cualquier lugar del cuerpo.
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