Mapeo Celular de la Médula Ósea: Nueva Tecnología Revela Secretos de la Hematopoyesis y la Inmunidad

La médula ósea, ese tejido aparentemente simple que reside en el interior de nuestros huesos, es en realidad un ecosistema complejo y dinámico. Es la fábrica de nuestras células sanguíneas, el cuartel general de nuestro sistema inmunitario y el hogar de células madre con un potencial regenerativo asombroso. Sin embargo, desentrañar los secretos de este microambiente ha sido un desafío constante para la ciencia. Las técnicas tradicionales, aunque valiosas, a menudo sacrifican la arquitectura natural del tejido o limitan la cantidad de información que se puede obtener. Ahora, una innovadora metodología, impulsada por la tecnología de imagen multiplexada, está abriendo una nueva era en la investigación de la médula ósea, permitiendo a los científicos observar y analizar este complejo entorno con una precisión sin precedentes.

La Complejidad Anatómica de la Médula Ósea: Un Desafío Histórico

Durante décadas, el estudio de la médula ósea ha estado plagado de obstáculos técnicos. Su ubicación protegida dentro del hueso duro requiere procedimientos invasivos para su acceso. Una vez obtenida, la muestra presenta una consistencia gelatinosa que dificulta su manipulación y preservación de su estructura original. Además, la médula ósea es un crisol de diversidad celular, albergando una multitud de tipos celulares en constante interacción. Las técnicas convencionales, como la citometría de flujo, exigen la disrupción del tejido para analizar las células individualmente, perdiendo así información crucial sobre su organización espacial y sus relaciones con el microambiente circundante. La inmunofluorescencia convencional, por su parte, se limita a la detección simultánea de un número reducido de marcadores, lo que impide una caracterización exhaustiva de la complejidad celular.

Estas limitaciones han dificultado la comprensión de procesos fundamentales como la hematopoyesis (la formación de células sanguíneas), la respuesta inmunitaria y la progresión de enfermedades hematológicas. La incapacidad de visualizar la interacción entre las células y su entorno ha obstaculizado el desarrollo de terapias dirigidas y personalizadas. La necesidad de una herramienta que permitiera estudiar la médula ósea en su contexto natural, preservando su arquitectura y permitiendo la detección simultánea de múltiples marcadores, se hizo cada vez más evidente.

Imagen Multiplexada: Una Ventana al Microambiente Medular

La llegada de la imagen multiplexada ha supuesto un cambio radical en la investigación de la médula ósea. Esta tecnología, ejemplificada por la plataforma Phenocycler 2.0™ de Akoya Biosciences, permite la detección secuencial de decenas de anticuerpos marcados con códigos de barras de ADN en secciones de tejido. A través de ciclos repetidos de adquisición de imagen, cada anticuerpo se identifica y mapea con alta resolución, generando una imagen detallada y completa del microambiente medular. A diferencia de las técnicas tradicionales, la imagen multiplexada preserva la arquitectura original del tejido, permitiendo a los investigadores estudiar la organización espacial de las células y su relación con el entorno circundante.

El protocolo desarrollado por investigadores de la Universidad de Indiana se basa en la tecnología CODEX (CO-Detection by Indexing). Este enfoque innovador utiliza secciones de fémur de ratón congeladas, fijadas y adheridas a portaobjetos con un adhesivo biocompatible. Esta estrategia garantiza la integridad del tejido, incluyendo estructuras adyacentes como hueso y músculo, que a menudo se pierden en otros métodos. El análisis de imagen se realiza con el software HALO™, que identifica fenotipos celulares y relaciones espaciales a nivel de célula individual, proporcionando una visión sin precedentes de la complejidad del microambiente medular.

Validación y Fiabilidad: Correlación con la Citometría de Flujo

Uno de los aspectos más importantes del estudio radica en la validación experimental del protocolo de imagen multiplexada. Los investigadores compararon los resultados obtenidos con la citometría de flujo, una técnica ampliamente utilizada y considerada el estándar de oro en la investigación inmunológica. La correlación entre ambas técnicas fue notablemente alta para marcadores clave como CD45, GR1 y Ter119 (con un coeficiente de correlación r = 0,90), lo que confirma la fiabilidad y precisión del enfoque multiplexado. Esta validación es crucial para garantizar que los nuevos descubrimientos realizados con esta tecnología sean robustos y reproducibles.

La imagen multiplexada permitió identificar una amplia gama de tipos celulares en la médula ósea, incluyendo células madre hematopoyéticas (HSC), progenitores mieloides y linfoides, megacariocitos, osteoclastos, células endoteliales, elementos de la matriz extracelular y células inmunitarias. Además, se visualizaron nichos específicos, como el perisinusoidal y el endostal, que desempeñan un papel fundamental en la regulación de la hematopoyesis. Esta capacidad de identificar y caracterizar diferentes tipos celulares y sus interacciones en su entorno natural abre nuevas vías para comprender la función de la médula ósea y su papel en la salud y la enfermedad.

Aplicaciones en Modelos de Enfermedad y Terapia: Un Futuro Prometedor

Para demostrar la utilidad del método, los investigadores aplicaron el protocolo a un modelo murino con ablación inducida de megacariocitos, una línea celular esencial en la regulación de las células madre. La imagen multiplexada reveló con detalle los efectos celulares y espaciales de esta intervención, proporcionando información que sería imposible obtener con las técnicas tradicionales. Este hallazgo abre la puerta a la aplicación de este sistema en modelos de leucemia, mieloma múltiple, anemia aplásica, enfermedades autoinmunes y otras patologías en las que el microambiente medular juega un papel determinante.

Además, la imagen multiplexada puede ser una herramienta valiosa para evaluar la eficacia de terapias celulares o inmunomoduladoras, identificando cambios en la distribución o activación de tipos celulares específicos. La capacidad de monitorizar la respuesta al tratamiento a nivel de célula individual y en su contexto espacial podría permitir optimizar las estrategias terapéuticas y personalizar el tratamiento para cada paciente. La versatilidad de esta tecnología la convierte en una herramienta prometedora para la investigación traslacional, facilitando la transición de los descubrimientos de laboratorio a la clínica.

Adaptabilidad y Expansión: El Horizonte de la Investigación Hematológica

La investigación, impulsada por el IU Cooperative Center of Excellence in Hematology, ha resultado en la patente del método por la Oficina de Innovación de la Universidad de Indiana. El equipo de investigación está trabajando activamente en la expansión del panel de marcadores para incluir estructuras adicionales como nervios, hueso cortical, fibras musculares y subpoblaciones inmunes y de señalización. Esta expansión aumentará aún más la capacidad de la imagen multiplexada para proporcionar una visión completa y detallada del microambiente medular.

Aunque la tecnología Phenocycler 2.0™ ya se ha aplicado con éxito a otros órganos como el bazo o el riñón, esta es la primera vez que se adapta con éxito a la médula ósea, lo que representa un avance técnico significativo. El potencial de esta tecnología en la investigación biomédica es especialmente alto debido a que los modelos murinos se utilizan ampliamente para estudiar enfermedades humanas. La capacidad de replicar y estudiar enfermedades humanas en modelos animales permite a los investigadores comprender mejor los mecanismos de la enfermedad y desarrollar nuevas terapias.

La imagen multiplexada ofrece un nuevo y prometedor método para investigar una variedad de afecciones como enfermedades autoinmunes, leucemia y otros trastornos relacionados con la médula ósea. La visualización, cuantificación y análisis espacialmente conservado del microambiente hematopoyético permitirá formular nuevas hipótesis sobre la regulación de las células madre, la activación inmunitaria en patologías y el comportamiento de las células tumorales en su nicho. A medida que la tecnología se perfeccione, podría incluso aplicarse a biopsias humanas, facilitando diagnósticos más detallados y pronósticos más personalizados.

Fuente: https://www.muyinteresante.com/salud/imagen-medula-osea-multiplexada-investigacion-leucemia.html