Nuevos conocimientos sobre las interacciones moleculares allanan el camino para pruebas de diagnóstico rápido de LRA

Filtran los productos de desecho de la sangre, controlan la composición de los fluidos corporales y la presión arterial, influyen en el metabolismo energético y producen hormonas vitales. La lesión renal aguda (LRA) es una complicación frecuente asociada a diversas enfermedades y afecta especialmente a pacientes en unidades de cuidados intensivos. Si la función renal está deteriorada, como es el caso de la LRA, puede haber consecuencias graves. la LRA puede acompañar a una amplia gama de enfermedades. A menudo sucede en conjunto a enfermedades cardiovasculares o enfermedades infecciosas graves como la COVID-19, pero también después de intervenciones quirúrgicas o en asociación con tratamientos farmacológicos. A menudo, no existen opciones de tratamiento concretas y los mecanismos subyacentes a la LRA no se conocen por completo. Recientemente, un equipo de investigación interdisciplinario ha utilizado técnicas de secuenciación de células individuales para descubrir los procesos moleculares asociados con la LRA. El equipo ha descubierto nuevos patrones de expresión génica de células renales lesionadas que pueden conducir a nuevos enfoques y estrategias terapéuticas para el descubrimiento de biomarcadores.

La LRA a menudo se desencadena por un suministro insuficiente de sangre a los riñones, lo que hace que las células ya no reciban suficiente oxígeno y nutrientes, y reaccionen con estrés. Las células entran en una especie de modo de alarma y producen sustancias de señal que pueden conducir a procesos inflamatorios y de remodelación (fibrosis) en el tejido circundante. Se sabe a partir de estudios en modelos animales que las células epiteliales, las células que recubren los finos túbulos renales, están involucradas en estos procesos inflamatorios y fibróticos. Esto se demostró utilizando un nuevo método de última generación llamado secuenciación de células individuales, que permite a los investigadores crear un perfil detallado de los perfiles de expresión de genes moleculares de miles de células individuales. Pero, ¿qué sucede a nivel celular en la LRA humana?

Dos estudios publicados recientemente, que involucran a Charité – Universitätsmedizin Berlin (Berlín, Alemania), se encuentran entre los primeros en investigar los procesos moleculares en la LRA utilizando tecnologías unicelulares en células renales humanas. Los científicos examinaron células extraídas de muestras de tejido y orina de más de 40 pacientes y analizaron los patrones moleculares de más de 140.000 células utilizando enfoques bioinformáticos de última generación. El equipo también pudo demostrar que los diferentes tipos de células del riñón reaccionan de manera bastante diferente a la LRA, observándose la respuesta más fuerte en las células epiteliales de los túbulos renales. Estas son las unidades funcionales más pequeñas del riñón y constan de varios segmentos.

Se sabía, a partir de modelos animales, que las células epiteliales de un segmento específico de túbulo renal temprano se veían afectadas principalmente por LRA. Sin embargo, los resultados de los últimos estudios sobre células renales humanas han revelado que las células epiteliales de casi todos los segmentos de los túbulos están implicadas en los procesos de lesión. En la práctica clínica, los médicos idealmente necesitan un método de prueba rápido, no invasivo y preciso para diagnosticar claramente la LRA en una etapa temprana. Para acercarse a esta visión del futuro, los investigadores comenzaron a buscar células epiteliales en muestras de orina. Apenas se encuentran células en la orina de personas sanas. Pero en aquellos con LRA, las células epiteliales se desprenden del túbulo renal y se excretan en la orina.

Sin embargo, dado que las células no sobreviven en la orina por mucho tiempo, hubo dudas iniciales sobre si las células aún estarían intactas y si su estado molecular podría incluso medirse mediante la secuenciación de célula individual. Los investigadores pudieron determinar de qué segmento de los túbulos renales provenían las células y qué programas genéticos habían activado en respuesta al daño renal. Con los dos estudios actuales, el equipo de investigación ha proporcionado información completamente nueva sobre los mecanismos celulares en la LRA mediante la secuenciación de células individuales, así como enfoques prometedores para futuros procedimientos de diagnóstico y terapias personalizadas. En estudios posteriores, planean inscribir a un mayor número de pacientes, investigar las respuestas celulares en diferentes enfermedades subyacentes y descubrir otros mecanismos moleculares fundamentales de LRA utilizando cultivos celulares.

"La secuenciación de células individuales nos permite acercarnos virtualmente a cada célula y ver qué genes están activos en esa célula en ese momento", explicó el Dr. Hinze, quien desempeñó un papel clave en la supervisión de uno de los estudios en Charité y el Centro Max Delbrück. “A partir de esto, podemos determinar si esa célula renal en particular está funcionando normalmente, está bajo estrés o está a punto de morir. Esta tecnología de vanguardia nos brinda una comprensión de la LRA con un detalle sin precedentes”.

“Procesamos las muestras de orina en un plazo de cuatro a seis horas y, de hecho, funcionó muy bien”, dijo el Dr. Jan Klocke, del Departamento de Nefrología y Cuidados Médicos Intensivos de Charité. “La información proporcionada por las células de las muestras de orina coincidía con la de las células correspondientes de las muestras de tejido. Por lo tanto, la orina nos proporciona un método sencillo y amigable para el paciente de obtener material de muestra para futuras investigaciones, con el fin de identificar biomarcadores y, a largo plazo, tal vez reducir o incluso reemplazar las biopsias de riñón”.

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Charité – Universitätsmedizin Berlín