Le mappe più piccole del mondo

Alcuni ricercatori hanno generato una sorta di atlante del polmone su scala cellulare: una risorsa preziosa per studiare il cancro e altre malattie che colpiscono quest’organo, tra cui il COVID-19.

I ricercatori che studiano il tumore del polmone hanno ora uno strumento in più a disposizione. Si tratta dell’Atlante cellulare del polmone umano (in inglese, Human Lung Cell Atlas, HLCA), una raccolta di mappe che riportano i tipi e lo stato di attivazione delle cellule presenti in quest’organo. L’Atlante è stato realizzato grazie alla collaborazione di decine di scienziati e di centri di ricerca sparsi in tutto il mondo, e con l’aiuto dell’intelligenza artificiale. È una risorsa preziosa per studiare i meccanismi coinvolti nella comparsa e nella progressione delle malattie polmonari, tra cui il cancro.

Oggi esistono tecniche sofisticate con cui si studiano i tessuti nel loro insieme, considerando però ogni singola cellula (single-cell technologies). L’approccio innovativo permette di individuare piccole differenze che altrimenti, statisticamente, passerebbero inosservate. Si tratta di analisi molto complicate e costose, dato che normalmente in un singolo esperimento non si esaminano tutte le cellule di un campione, ma solo qualche centinaio o migliaio. Per avere una fotografia più precisa si possono però combinare i risultati di più esperimenti.

È quello che hanno fatto su larga scala i ricercatori del progetto HLCA: hanno messo insieme 49 insiemi di dati provenienti da una quarantina di studi di sequenziamento a singola cellula dell’RNA, nei quali erano state analizzate nel complesso oltre 2,4 milioni di cellule ottenute da campioni di 486 persone diverse. Il lavoro immane è stato reso possibile dalle nuove tecnologie informatiche e ha permesso di cogliere numerose differenze sottili: quelle tra tutti i tipi di cellule, compresi quelli più rari, e quelle tra individui diversi per età, sesso, origine etnica, indice di massa corporea e stato di fumatore o non fumatore.

“Alcune ricerche precedenti avevano già descritto l’eterogeneità cellulare nel polmone umano. Distorsioni dei singoli studi, dovute sia al disegno sperimentale sia al numero limitato di individui inclusi nel campione studiato, ne hanno però condizionato la capacità di cogliere le variazioni nella popolazione e di fungere da referenza universale” hanno sottolineato gli autori della ricerca, i cui risultati sono pubblicati sulla prestigiosa rivista Nature Medicine. A complicare le cose, i diversi gruppi di ricerca avevano talvolta usato nomi differenti per lo stesso tipo di cellule o lo stesso nome per cellule differenti, per cui è stato necessario un lavoro di standardizzazione. L’atlante, che è stato costruito armonizzando e integrando i dati raccolti finora, permette di analizzare velocemente e con molta accuratezza nuovi insiemi di dati.

Grazie a questa risorsa si possono identificare stati cellulari associati a singole malattie e quelli invece comuni a diverse malattie, come dimostra uno dei risultati presentati nell’articolo. Usando l’HLCA come riferimento, i ricercatori hanno infatti identificato uno stato particolare di attivazione dei macrofagi (un tipo di globuli bianchi) che accomuna il cancro del polmone, la fibrosi polmonare e il COVID-19. Ciò suggerisce che queste cellule possano avere un ruolo simile, in queste tre malattie, nella formazione delle “cicatrici” del tessuto polmonare. La scoperta potrebbe essere il punto di partenza per identificare nuovi bersagli terapeutici.

L’HLCA è pubblicamente disponibile per tutti gli scienziati che ne vogliono fare uso. La sua realizzazione fa parte dell’iniziativa Human Cell Atlas, un progetto internazionale il cui obiettivo è creare mappe di tutte le cellule del corpo umano per comprendere come esso funziona e che cosa accade quando si ammala.