Los investigadores están desarrollando un algoritmo para comparar células entre especies.

Las células son los componentes principales de la vida, que están presentes en todos los organismos vivos. Pero, ¿cuán similares crees que son tus células a un ratón? ¿Pescado? ¿Hijo?

Comparando tipos de células: A través del árbol de la vida, diferentes especies pueden ayudar a los biólogos a comprender cómo evolucionaron los tipos de células y cómo se adaptaron a las necesidades funcionales de las diferentes especies de vida. En los últimos años, esto ha aumentado enormemente el interés de los biólogos evolutivos, ya que la nueva tecnología ahora permite la secuenciación de todas las células del cuerpo. «De hecho, hay una ola en la comunidad científica para clasificar todo tipo de células en una variedad de organismos diferentes», dijo Bo Wang, profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Stanford.

En respuesta, el laboratorio de Wang desarrolló un algoritmo para vincular tipos de células similares a distancias evolutivas. Su método se describe en detalle en un artículo publicado el 4 de mayo. eLife:, diseñado para comparar diferentes tipos de células.

Para su investigación, el equipo utilizó siete especies para comparar 21 pares diferentes y pudo identificar los tipos de células en todas las especies, junto con sus similitudes y diferencias.

Comparación de tipos de células

Según Alexander Tarashansky, un estudiante de posgrado en bioingeniería que trabaja en el laboratorio de Wang, la idea del algoritmo surgió cuando Wang ingresó al laboratorio un día y le preguntó si podía analizar las bases de datos de tipo celular de dos gusanos diferentes en el laboratorio. al mismo tiempo

«Me fascinaron las diferencias entre ellos», dijo Tarashansky, autor principal del artículo, investigador interdisciplinario de Stanford Bio-X. «Pensamos que deberían tener tipos de células similares, pero cuando tratamos de analizarlos usando técnicas estándar, el método no reconoce que son similares».

Se preguntó si se trataba de una cuestión de tecnología o si los tipos de células eran demasiado diferentes para adaptarse a la especie. «Entonces Tarashansky comenzó a trabajar en un algoritmo para hacer que los tipos de células encajaran mejor entre especies».

«Digamos que quiero comparar una esponja con un humano», dijo Tarashansky. «Realmente no está claro a qué gen de la esponja corresponde gen humano a medida que los organismos evolucionan, Genes: duplicar, cambiar, duplicar de nuevo. Y ahora hay un gen en la esponja que se puede vincular a muchos genes en humanos «.

En lugar de intentar encontrar una coincidencia para uno de los genes con los métodos de coincidencia de datos anteriores, los investigadores mapearon un gen de esponja para que coincida con todos los genes humanos potencialmente relevantes. Luego, el algoritmo comienza a descubrir cuál es el correcto.

Tarashansky dice que el intento de encontrar solo un par de genes en el pasado se limitó a los científicos que querían mapear los tipos de células. «Creo que la principal innovación aquí es que tenemos en cuenta las características que han cambiado en el transcurso de cientos de millones de años para las comparaciones de larga distancia».

«¿Cómo podemos reconocer la misma célula a través de genes en constante evolución que también cambian constantemente en diferentes especies?» dijo Wang, autor principal del periódico. «La evolución se entendió utilizando genes, rasgos de organismos. Creo que ahora estamos en un punto de inflexión emocionante para sopesar la balanza al observar cómo se desarrollan las células».

Llenar el árbol de la vida

Utilizando su enfoque de mapeo, el equipo identificó una serie de genes conservados (familias de tipos de células entre las especies).

Tarashansky dice que lo más destacado del estudio fue cuando compararon células madre entre dos gusanos planos muy diferentes.

«El hecho de que encontráramos coincidencias uno a uno en sus células madre fue realmente conmovedor», dijo. «Creo que básicamente desbloqueó mucha información nueva e interesante sobre cómo Células madre mire dentro del gusano plano parásito que infecta a cientos de millones de personas en todo el mundo «.

Los resultados del mapeo del equipo muestran una fuerte preservación de las características neuronales-musculares células de especies animales muy simples, como: esponjas, para mamíferos más complejos como ratones և humanos.

«Realmente sugiere que estos tipos de células evolucionaron muy temprano en la evolución animal», dijo Wang.

Ahora que el equipo ha desarrollado una herramienta de comparación de celdas, los investigadores pueden continuar analizando datos sobre muchos tipos de datos. A medida que se compilen y comparen más bases de datos de especies, los biólogos podrán rastrear las trayectorias de los tipos de células a través de diferentes organismos y se mejorará la capacidad de identificar nuevos tipos de células.

«Si solo tienes una esponja, entonces gusanos, todo te falta, es difícil saber cómo evolucionaron las especies de células esponjosas o cómo evolucionaron sus ancestros hasta convertirse en gusanos esponja», dijo Tarashansky. «Queremos completar tantos nodos a lo largo del árbol de la vida como sea posible para que podamos contribuir a este tipo de análisis evolutivo, la transferencia de conocimiento. tipos«