Al ovario tiene sólo unos pocos centímetros de ancho, pero su preciosa carga es aún más pequeña. Los ovocitos tienen unas pocas docenas de micrómetros de diámetro y están envueltos individualmente en capas de células especializadas que forman un folículo que sostiene al óvulo en desarrollo. “[The ovary] dicta el futuro de nuestra especie”, dijo Jun Libioinformático de la Universidad de Michigan.
Un ovario puede tener tan solo diez folículos a la vez, lo que supone un obstáculo para el estudio de estas células. Incluso con tecnologías de alta resolución como la secuenciación de ARN unicelular (scRNA-seq), células foliculares clave puede ser difícil de aislar.1,2
Para obtener una visión más profunda de estas células esquivas, Li se asoció con Ariella Shikanovbioingeniero de la Universidad de Michigan, para estudiar ovarios sanos combinando tecnologías de creación de perfiles espaciales y unicelulares.3 En un artículo publicado en Avances científicos, presentaron un atlas detallado del ovario y, al igual que los mapas de la ciudad, ampliaron los folículos para observar más de cerca las células raras. La captura de patrones de expresión de genes foliculares puede ayudar a los científicos a identificar los factores que promueven óvulos sanos.
“La morfología del ovario es muy hermosa”, dijo Shikanov. “Combinando [spatial and scRNA-seq]pudimos construir un atlas con más matices”.
El equipo estudió dos ovarios de mujeres jóvenes y sanas, una rareza para los biólogos reproductivos, ya que la mayoría de los ovarios disponibles para la investigación provienen de personas con enfermedades reproductivas o posmenopáusicas, dijo Productos Brittbioingeniero del Dartmouth College que no participó en este estudio.
A partir de cortes de ovarios, los investigadores seleccionaron más de 200 características de interés, incluidos folículos viejos y jóvenes, capas específicas de células dentro de los folículos y la superficie del ovario. Luego, utilizando una plataforma de biología espacial llamada GeoMx, midieron los niveles de ARN de más de 18.000 genes. Si bien esta tecnología no tenía resolución unicelular, escaneó la región seleccionada y capturó la expresión de ARN de pequeños grupos de alrededor de una docena de células adyacentes. Los investigadores utilizaron esta información para trazar patrones espaciales de expresión genética en células que no se habían descrito bien antes.
Dentro de los folículos, encontraron no sólo ovocitos, sino también células de la teca y de la granulosa, dos tipos de células secretoras de hormonas que rodean a los óvulos inmaduros. Al profundizar en los perfiles de expresión genética de estas células, los investigadores compilaron listas de genes que otros investigadores ahora pueden usar para identificar estas células en sus propios conjuntos de datos. El estudio también ofreció información sobre la biología ovárica. Por ejemplo, cuando los autores midieron los gradientes de expresión genética que se producían en anillos concéntricos alrededor de los folículos, encontraron que los genes que codifican señales que promueven el desarrollo de ovocitos estaban altamente expresados en los núcleos de los folículos, mientras que los genes que codifican señales que promueven la producción de hormonas y la ovulación se concentraban en la periferia.
Con tres ovarios diferentes, los investigadores utilizaron scRNA-seq para medir la expresión genética de forma imparcial. “Unir las dos tecnologías puede ser realmente valioso porque se puede ver exactamente dónde un grupo particular de células es importante en el tejido”, dijo Goods, aunque señaló que con un tamaño de muestra pequeño y una tecnología espacial relativamente basta, le gustaría ver Validación de los tipos de células y sus perfiles de expresión génica en estudios futuros. “Este artículo realmente sienta las bases para muchos estudios futuros en este espacio, lo cual es realmente emocionante”, afirmó.
Li y Shikanov creen que otros investigadores pueden utilizar este atlas como referencia para identificar tipos de células y regiones clave en otros estudios de ovario, o como punto de comparación para encontrar vías moleculares que están desreguladas en la enfermedad. Shikanov también ve potencial en este atlas para promover el desarrollo de tratamientos de fertilidad. Está interesada en desarrollar ovarios artificiales y ahora puede utilizar el atlas para descubrir qué genes son fundamentales para las células que sustentan el desarrollo de óvulos.
El atlas de células ováricas no es el final de la colaboración de Shikanov y Li. Este proyecto es parte de un esfuerzo de tres partes que están llevando a cabo en nombre de Human Cell Atlas, un consorcio internacional que tiene como objetivo mapear todos los órganos del cuerpo humano con resolución unicelular. El dúo publicó previamente un estudio de la trompas de Falopioy ahora han puesto sus miras en el útero.4,5 También esperan aislar ovocitos individuales y rastrearlos a lo largo del desarrollo para encontrar los genes que organizan la ovulación.
“Existen diferentes tipos de infertilidad, por lo que conocer la biología nos da una mejor base para predecir e intervenir”, dijo Li.
Referencias
1. Fan X, et al. Reconstrucción unicelular de la remodelación folicular en el ovario humano adulto. comuna nacional. 2019;10(1):3164.
2. Wagner M, et al. El análisis unicelular de la corteza ovárica humana identifica poblaciones de células distintas, pero no células madre oogoniales. comuna nacional. 2020;11(1):1147.
3. Jones PREGUNTA, et al. Atlas celular del ovario humano mediante transcriptómica espacial guiada morfológicamente y secuenciación unicelular. Ciencia avanzada. 2024;10(14):eadm7506.
4. Ulrich ND, et al. Heterogeneidad celular de las trompas de Falopio humanas en estados normales y de enfermedad de hidrosálpinx identificada mediante scRNA-seq. Célula de desarrollo. 2022;57(7):914-929.e7.
5. Ulrich ND, et al. Heterogeneidad celular y dinámica del útero humano en mujeres premenopáusicas sanas.. bioRxiv. 2024.