El laboratorio de Stephen Quake en la Universidad de Stanford (EEUU) se parece a la versión biológica del famoso taller de Thomas Edison en Nueva Jersey (EEUU). Cortinas enrollables proyectan sombras sobre hileras de peculiares dispositivos que emiten ronroneos y clics. Uno casi espera encontrar a Quake, autor de 135 patentes que raramente viste otra cosa que un desgastado polo, durmiendo en uno de los bancos, como se sabe que solía hacer el Mago de Menlo Park, como se conocía a Edison.

En septiembre, Quake fue nombrado el copresidente del BioHub, un nuevo centro de casi 550 millones de euros financiado por el multimillonario de Facebook, Mark Zuckerberg. BioHub tiene como principal objetivo ayudar a generar un vasto directorio de células humanas, que denomina el "altas celular". Quake y BioHub también forman parte de un consorcio de investigadores internacionales que afirman que mapear las millones de células del cuerpo humano podría ayudar a farmacéuticas y científicos a encontrar nuevas maneras de tratar las enfermedades.

Foto: Mark Zuckerberg en San Francisco en septiembre anunciando que donaría 3.000 millones de dólares a investigaciones biológicas. Crédito: Max Whittaker.

Los libros de texto dicen que existen alrededor de 300 tipos de células en el cuerpo humano, incluidas las que portan oxígeno dentro de la sangre, las longevas neuronas del cerebro y los fotorreceptores del ojo que funcionan como una cámara digital. Pero el número real probablemente será mucho más alto, tal vez 10.000, según Quake. Lo que pasa es que no pueden distinguirse bajo un microscopio convencional.

Lo que quieren hacer los científicos es inspeccionar decenas de millones de células humanas en busca de su firma molecular y ubicarlas dentro del cuerpo. Ese tipo de mapa podría resultar útil a los científicos y las farmacéuticas que podrían, por ejemplo, utilizarlo para identificar qué células tienen probabilidades de ser afectadas por un nuevo fármaco. Catalogar cómo el sistema inmune cambia y se adapta para combatir tumores podría representar la fuente de las próximas estrategias para buscar tratamientos contra el cáncer.

Foto: El biofísico de la Universidad de Stanford Stephen Quake inventó dispositivos microfluídicos para analizar células. Crédito: Laboratorio Nacional de Brookhaven.

El proyecto del atlas celular ha sido posible gracias a invenciones de Quake y otros que permiten a los investigaciones mover células individuales por canales dentro de chips microfluídicos. La técnica es imprescindible para el atlas celular porque los científicos pueden capturar células dentro de burbujas de aceite o agua, separarlas y prepararlas para un análisis individual por secuenciadores genéticos.

El biólogo molecular de la Universidad de Harvard (EEUU) Evan Macosko afirma: "No sé si es el tema número uno de la biología actualmente, pero está cerca. Todo el mundo quiere hacerlo".

Un enfoque listo para la producción a escala masiva incluye detectar qué proteínas intenta fabricar cada célula individual. La lectura, que sirve como una huella molecular, ya ha dado paso al descubrimiento de nuevos tipos de células en la retina y el cerebro. Un método desarrollado por Macosko ha ayudado a reducir el coste a tan sólo 17 céntimos por célula.

El director adjunto del Instituto Broad, radicado en Cambridge (EEUU), Aviv Regev, circuló este año una propuesta basada en esta técnica para catalogar 50 millones de células durante cinco años por unos 90 millones de euros.

Quake afirma que BioHub, que también concederá subvenciones a investigadores de la Universidad de Stanford, la Universidad de California en Berkeley y la Universidad de California en San Francisco (todas en EEUU), quiere seguir desarrollando tecnologías que permitan a los científicos analizar células y su contenido molecular directamente a partir de muestras de tejido.

Foto: Células individuales pueden ser estudiadas al capturarlas en microgotas, como muestra la imagen, dentro de un canal microfluídico. Crédito: Universidad de Southampton.

De esa manera, no sólo generarían un censo de tipos de células, sino un verdadero mapa de cómo encajan entre sí las 20 billones de células del cuerpo humano. Una nueva técnica química, por ejemplo, puede convertir un ratón muerto en totalmente transparente (y por tanto visible bajo el microscopio). Otra emplea la sustancia química encontrada en los pañales para aumentar los tejidos hasta un tamaño enorme, de nuevo para facilitar su inspección.

Zuckerberg y su mujer, Priscilla Chan, tienen intención de donar unos 2.700 millones de euros en los próximos 10 años para combatir las enfermedades, algo que convertiría a la pareja en los mayores contribuyentes a las investigaciones básicas de la biología tras el Instituto Médico Howard Hughes, según el director de la Alianza Científica y Filantrópica y consejero del multimillonario de 32 años de edad, Marc Kastner.

Con BioHub, que es el primer proyecto científico de su organización caritativa, Zuckerberg también se ha posicionado para convertirse en el mayor financiador de las tecnologías del atlas celular, una idea que Kastner afirma que las agencias de financiación gubernamentales han sido lentas en apoyar.

El experto afirma: "BioHub aún tiene una escala muy pequeña en comparación con lo que se necesita para lograr progresar. Será necesario un esfuerzo internacional de enorme magnitud".

De hecho, ya hay un grupo, el Consorcio Internacional del Altas de Células Humanas, que está desarrollando estrategias de mapeo y espera atraer el interés de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos y financiadores europeos como el Wellcome Trust. Se reunió por primera vez este mes en Londres (Reino Unido). Quake también forma parte de ese grupo, que es dirigido por Regev y Sara Teichmann del Instituto Sanger de Reino Unido. Quake afirma: "Empieza a tomar forma. Creo que 2017 será el gran año para el atlas celular".