Investigadores del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG, España), junto con otros equipos internacionales, han desarrollado una técnica revolucionaria denominada STAMP, que analiza millones de células individuales a la vez aprovechando plataformas de imágenes ómicas espaciales de última generación, evitando así la necesidad de secuenciación
Hasta ahora, decodificar la complejidad de las células dentro de la sangre, los tejidos y los órganos significaba leer millones de letras (A, G, C y T) secuenciándolas y ensamblándolas en un libro de instrucciones que revela cómo funciona una célula, ya sea sana o enferma. Pero una técnica revolucionaria transformó el análisis de células individuales para siempre. Por primera vez, los científicos pueden capturar instantáneas de alta resolución de células directamente de muestras líquidas, sin la necesidad de secuenciar. Este novedoso método, llamado STAMP, toma su nombre del proceso de 'estampado' de muestras líquidas como si fueran tejido. Publicado hoy en la prestigiosa revista Cell , STAMP fue desarrollado por un equipo internacional del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG, España), el St. Jude Children's Research Hospital (EE. UU.) y la Universidad de Adelaida (Australia).
El nombre completo de esta técnica pionera, Single-Cell Transcriptómica Análisis y Perfilado Multimodal a través de Imágenes (STAMP) , revela sus innovaciones clave. En primer lugar, el método permite el estudio de células individuales de una amplia gama de fuentes , incluyendo muestras de sangre (como biopsias líquidas), células cancerosas, células madre embrionarias, ya sea en forma de células completas o núcleos aislados. En segundo lugar, STAMP permite a los investigadores analizar el transcriptoma (las moléculas de ARN que muestran qué genes están activos) y el proteoma (las proteínas que definen cómo funciona una célula), ya sea de forma independiente o al mismo tiempo. Finalmente, la técnica captura esta información molecular mediante la obtención de imágenes de las muestras ( tomando instantáneas utilizando tecnologías de genómica espacial) en lugar de secuenciarlas, lo que proporciona información adicional sobre la forma y la morfología de las células.
Según el Dr. Holger Heyn, líder del Grupo de Genómica de Células Unicelulares del CNAG y uno de los autores de este método: «STAMP puede ser un punto de inflexión para comprender enfermedades complejas como el cáncer, los trastornos neurodegenerativos y las enfermedades autoinmunes. Al revelar cambios cruciales en la morfología celular y los perfiles de ARN y proteínas de millones de células o cientos de muestras, STAMP revela pistas ocultas sobre la biología de la enfermedad y la respuesta al tratamiento que antes eran imposibles de detectar. Con esta tecnología, abrimos la puerta a avances revolucionarios en la medicina de precisión, permitiendo el desarrollo de diagnósticos y terapias altamente específicos que podrían transformar la evolución de los pacientes».
Una de las principales contribuciones de STAMP reside en agilizar y hacer más accesible el análisis de células individuales para laboratorios de investigación y organizaciones farmacéuticas.
Este método proporciona información molecular importante que era difícil de obtener con los métodos tradicionales, como la identificación de poblaciones ultrarraras, como las células tumorales circulantes (CTC), cruciales para comprender la metástasis del cáncer. STAMP también permite estudios a gran escala que incluyen edición genética o pruebas de fármacos en modelos de laboratorio, así como la elaboración de perfiles inmunitarios celulares detallados. Toda esta información esencial contribuye a nuestra comprensión y ayuda a mapear la biología humana, mejorar el diagnóstico de enfermedades y acelerar el desarrollo de nuevas terapias.
Millones de células, estampadas como tejido y decodificadas con imágenes
En las últimas décadas, el rápido avance tecnológico ha posicionado a la genómica como una de las ciencias más pioneras de la actualidad. Sin embargo, su constante progreso se debe no solo a instrumentos de vanguardia, sino también al enorme potencial que estos liberan, gran parte del cual aún queda por explorar. Así nació STAMP: aprovechando el poder de la genómica espacial para superar desafíos clave en el análisis de células individuales. Estos desafíos incluyen daños físicos durante la manipulación, la variabilidad en los resultados causada por el procesamiento de muestras por separado y la sobrerrepresentación de transcritos abundantes en detrimento de los de baja expresión. Como resultado, las señales de genes menos comunes, pero cruciales, a menudo pasan desapercibidas.
La principal innovación de STAMP reside en la preparación de las muestras. En lugar de aislar las células en gotitas, STAMP fija y permeabiliza las células en suspensión y las ancla en portaobjetos de vidrio compatibles con la imagen, sellándolas en monocapas uniformes. Este enfoque permite analizar células de biopsias líquidas o cultivos celulares in vitro como si fueran secciones de tejido, utilizando instrumentos de genómica espacial de última generación. «Estos enfoques basados en la imagen nos permiten ver no solo qué hacen las células a nivel molecular, sino también dónde se encuentran, cómo se configuran y con quién interactúan», explica la Dra. Anna Pascual-Reguant, jefa del equipo de Genómica Espacial del CNAG y primera autora del estudio. Al combinar el perfilado unicelular con instrumentos de imagen de alto rendimiento, STAMP captura tanto el funcionamiento interno como las propiedades físicas de millones de células en un solo experimento. Lleva la biología unicelular un paso más allá, haciéndola más escalable, rentable y multiplexable, y conectando sistemas experimentales como los cocultivos in vitro, los ensayos de perturbación o el cribado de fármacos.
El CNAG , como centro líder en análisis genómico equipado con las tecnologías genómicas más avanzadas , ha empleado dos instrumentos de genómica espacial —CosMx de Bruker Spatial Biology y Xenium de 10X Genomics— para aplicar el método STAMP. Estas plataformas de vanguardia proporcionan información valiosa sobre el tamaño, la forma y la heterogeneidad molecular de las células. Estos datos de imagen, detallados y de alto rendimiento, son esenciales para el estudio de enfermedades, ya que permiten a los investigadores integrar información espacial, molecular y morfológica para una comprensión integral de la función celular y sus mecanismos subyacentes.
Este novedoso ensayo se desarrolló gracias a una colaboración entre el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), el St. Jude Children's Research Hospital (EE. UU.) y la Universidad de Adelaida (Australia). La Dra. Anna Pascual y Emanuele Pitino (CNAG), junto con Felipe Segato Dezem (St. Jude), son los primeros autores, y el Dr. Holger Heyn (CNAG), la Dra. Jasmine Plummer (St. Jude) y el Dr. Luciano Martelotto (Adelaide) son los autores correspondientes.
Referencia bibliográfica: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00577-X
Fotografía de portada: CNAG.
