La genómica de célula única es una aproximación ómica que se utiliza para investigar la heterogeneidad celular e identificar nuevas características moleculares correlacionadas con los resultados clínicos. Este método permite identificar la complejidad de la diversidad celular en una muestra sin la pérdida de información que ocurre cuando se analizan muestras de tejido, que contiene múltiples células.
En el contexto de la alimentación, la genómica de célula única tiene el potencial de transformar la manera en que se producen, se seleccionan y se consumen los alimentos en el futuro, contribuyendo así a la alimentación de precisión y a la sostenibilidad alimentaria global, como en la Red OPTIPROT que utilizará esta tecnología para evaluar el impacto en la salud de una dieta basada en fuentes alternativas de proteína a través de un estudio clínico con voluntarios.
Además, la tecnología de célula única se empleará para caracterizar células provenientes de carne cultivada, un avance tecnológico en crecimiento que ya se ha logrado en otros países europeos y que se presenta como una alternativa para mitigar el impacto ambiental de la industria.
Genómica de célula única y la alimentación de precisión
Estas son algunas aplicaciones emergentes y potenciales de la genómica de célula única relacionadas con la alimentación de precisión:
- Nutrición personalizada: Facilita la comprensión de cómo los nutrientes y compuestos bioactivos afectan a las células en el cuerpo humano a nivel genómico. Así, contribuye significativamente a la elaboración y validación de dietas personalizadas basadas en perfiles genéticos y metabólicos individuales, optimizando la salud y el bienestar de las personas.
- Biología sintética y alimentos funcionales: Permite el diseño y la modificación de microorganismos para la producción de compuestos específicos en alimentos funcionales como, por ejemplo, probióticos, prebióticos o vitaminas. Esto puede mejorar la calidad nutricional de los alimentos y promover la salud intestinal y general de los consumidores.
- Biología de sistemas en alimentos: Ayuda a entender mejor cómo interactúan las células en organismos de interés agrícola, como plantas y microorganismos utilizados en la producción de alimentos como, por ejemplo, las levaduras para fermentación. Así, puede mejorar los procesos de producción de alimentos, optimizando la calidad y la eficiencia de los cultivos y fermentaciones.
- Calidad alimentaria y seguridad: Permite monitorear la composición genética y molecular de los alimentos de manera más detallada y precisa, lo que es crucial para la detección temprana de contaminantes, patógenos o alérgenos, contribuyendo a la mejora de los estándares de seguridad alimentaria y a la trazabilidad de los productos.
- Agricultura y mejora de cultivos: Permite estudiar la variabilidad genética dentro de las plantas a nivel celular, lo cual es crucial para el desarrollo de cultivos resistentes a enfermedades, más nutritivos o adaptados a condiciones ambientales específicas.
Tecnología en genómica de célula única en la Red OPTIPROT
En este contexto, el centro tecnológico Eurecat, socio de la Red OPTIPROT, ha instalado un equipo Chromium iX (10X Genomics) para la preparación de librerías de secuenciación de célula única (en inglés, single-cell genomics), que permite, en una suspensión celular, medir la expresión génica de cada una de las células por separado, obteniendo información más detallada, lo que supone una revolución en la comprensión del funcionamiento del cuerpo humano.
La tecnología 10X es líder en el mercado en técnicas de aislamiento celular y amplía el abanico de capacidades analíticas del consorcio OPTIPROT, ya que esta técnica es la única que permite detectar estados transitorios, que podrían ser cruciales en procesos como la diferenciación o la activación celular y la respuesta a estímulos. El equipo se utilizará por parte de la Unidad del Centro de Ciencias Ómicas (COS), una unidad mixta con investigadores de Eurecat y la Universitat Rovira i Virgili, para el proyecto OPTIPROT (Red de tecnologías ómicas) financiado por el MCIU – CDTI y por la Unión Europea NextGenerationEU/PRTR en el programa de ayudas Red Cervera.
Aplicaciones de la tecnología de genómica single-cell
En concreto, la genómica de célula única tiene numerosas aplicaciones prácticas en diversos campos de la biología y la medicina, y permite mejorar nuestra comprensión de la salud y la enfermedad desde una perspectiva mucho más detallada y precisa. Hasta la fecha, el campo más explorado ha sido la oncología, donde esta tecnología ómica permite caracterizar el comportamiento de todos los tipos celulares dentro de un tumor, proporcionando información clave sobre prognosis y tratamiento.
No obstante, también surgen aplicaciones emergentes y potenciales relacionadas con la alimentación de precisión y es en esta área dónde pretende profundizar la Red OPTIPROT, cuyo objetivo es innovar mediante tecnologías en la búsqueda de combinaciones proteicas óptimas para el consumidor.
Análisis masivo vs single-cell genomics
Hasta la fecha, predomina el análisis masivo de muchas células juntas, obviando la heterogeneidad presente en estas muestras y proporcionando valores medios que pueden no explicar detalladamente el sistema biológico que se está estudiando. En contraste, se está avanzando para instaurar los análisis de célula única, que permiten deshacer esta heterogeneidad y obtener valores reales de lo que está ocurriendo en ese tejido, eliminando el sesgo que un promedio puede acarrear. En este tipo de técnicas avanzadas, cada célula se individualiza en microgotas y el ARN (Ácido ribonucleico) se analiza en cada una de ellas. De este modo, los científicos pueden ver qué genes pertenecen a cada célula.
