Un nuevo atlas interactivo permite ver el cuerpo humano como nunca antes

Después de cinco años de investigación y varios intentos fallidos, un equipo internacional liderado por médicos y científicos del University College de Londres ha publicado este miércoles su Atlas de órganos humanos, una especie de Google Earth del cuerpo que promete revolucionar la investigación biomédica y el estudio de algunas enfermedades como la hipertensión, la diabetes, el cáncer o la covid, al relacionar fallos multisistémicos, variaciones anatómicas o patrones asociados a patologías complejas en órganos del mismo paciente.

Las imágenes tridimensionales de esta nueva plataforma han sido generadas con un nivel de detalle sin precedentes a partir de los órganos de donantes fallecidos. Esto ha sido posible gracias a una técnica de rayos X de altísima potencia, denominada HiP-CT, que permite generar reproducciones de los órganos completos y llegar a un nivel celular con total precisión sin necesidad de cortar o dañar los tejidos. “Esta capacidad multiescala convierte a este atlas en un recurso único, capaz de conectar la anatomía macroscópica con detalles histológicos en 3D”, subrayan sus creadores, que han publicado su obra en la revista Science Advances.

Para llegar hasta aquí, el grupo de expertos fue mejorando una versión beta que lanzaron en 2021, en uno de los momentos más difíciles de la pandemia. “Hemos ido incorporando más funciones y añadiendo más datos al portal para que el atlas sea lo que es hoy”, cuenta a través de videollamada la ingeniera mecánica Claire Walsh, del University College de Londres, una de las principales impulsoras del proyecto. La investigadora recuerda que algunas de las primeras informaciones compartidas en el atlas sobre pacientes fallecidos por covid dieron lugar a publicaciones que revelaban lesiones vasculares microscópicas nunca antes vistas. Ese y otros descubrimientos se convirtieron en la primera piedra para construir algo más grande.

La especialista explica que uno de los mayores retos que ha tenido el equipo de trabajo, formado por más de una veintena de investigadores, fue la de escanear órganos completos y hacer accesibles grandes cantidades de datos. Cada conjunto de datos puede alcanzar cientos de gigabytes o incluso más de un terabyte. El mayor, la información sobre un cerebro, alcanza los 14 terabytes. “Para poder almacenar esas imágenes en la nube y permitir su visualización interactiva necesitábamos una infraestructura enorme. Y en eso hemos invertido muchísimo tiempo en los últimos años, para hacer que estos datos sean realmente interactivos”, cuenta Walsh. Otra curiosidad. El equipo utilizó cilindros con gelatina de agar, de origen vegetal, para sumergir los órganos y escanearlos sin que se movieran, como puede verse en la siguiente imagen donde Walsh y sus compañeros posan junto a varios órganos.

El atlas es un repositorio de datos anatómicos completamente abierto que permite a investigadores, educadores y público en general acceder a su contenido a través de internet. Además, ofrece herramientas de software y recursos formativos para hacer su uso más fácil y accesible. También incluye herramientas de búsqueda, galerías de imágenes y vídeos, visualización en navegador y opciones de descarga. La doctora Walsh subraya el impacto que una colección así puede tener en la investigación biomédica del cáncer, por ejemplo. “Con la imagen clínica solo puedes ver metástasis relativamente grandes. Y con histología, con cortes, es como buscar una aguja en un pajar. Con la HiP-CT puedes hacer barridos de alta resolución y detectar posibles micrometástasis, para luego escanear esa zona con aún más detalle”, comenta.

Walsh agrega otro ejemplo: los hallazgos que han hecho en el estudio de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). “Durante mucho tiempo se pensó que era exclusivamente pulmonar, pero las personas con EPOC tienen mucha más tendencia a problemas cardiovasculares, claramente hay un componente multisistémico. Lo mismo sucede con diabetes, hipertensión y otras enfermedades multisistémicas”, apunta. También en el estudio anatómico de los riñones. “En el riñón descubrimos que los glomérulos no están todos al final de la red vascular, como se creía, sino distribuidos de forma completamente distinta”, dice con asombro.

El proyecto, que ha sido desarrollado en las instalaciones del Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón, en Grenoble (Francia), está formado por investigadores, ingenieros, médicos y especialistas en infraestructura, unidos dentro del Human Organ Atlas Hub, un consorcio formado por nueve institutos en Europa y Estados Unidos. Hasta ahora reúne información de 25 donantes, cuyas muestras provienen de más de una docena de biobancos europeos, entre ellos el Biobanco Unificado de Hannover y el Laboratorio de Anatomía de los Alpes Franceses. Los resultados disponibles incluyen datos tridimensionales de 56 órganos de 11 tipos diferentes, entre ellos, el cerebro, el corazón, el riñón, el hígado, el pulmón, el útero o la próstata.

Pese al avance que representa la creación de una plataforma como esta, uno de los principales retos del atlas es la diversidad de órganos según sexo y edad, ya que la mayoría de los modelos disponibles hasta ahora proceden de hombres con una edad promedio de 73 años. Sin embargo, como explica Walsh, esta impresión es engañosa: “Aunque los que están ya publicados son mayoritariamente masculinos, representan solo alrededor del 30% de los datos del consorcio. El resto está en proceso de preparación para publicarse, y ahí la proporción no es tan sesgada. Tenemos más donantes femeninas, pero esta primera colección está muy influida por los casos de covid, en los que los hombres tuvieron peores resultados, así que hubo más donaciones masculinas”, comenta.

Respecto a la edad de los donantes, Walsh señala que el predominio de personas mayores de 60 años es comprensible: “La gente joven suele estar destinada a trasplantes, así que el atlas siempre estará más orientado a edades avanzadas”. La especialista asocia esta distribución a un aspecto clave de la realidad sanitaria actual: “El envejecimiento es uno de los mayores retos socioeconómicos contemporáneos, ya que las enfermedades asociadas a la edad son hoy una de las principales cargas globales de la salud pública”, sentencia.

Ciencia abierta

El Atlas de órganos humanos no solo destaca por la calidad de sus imágenes, sino también por su compromiso con los principios FAIR (localizable, accesible, interoperable y reutilizable, por sus siglas en inglés). Desde el inicio, el equipo apostó por lo que se conoce como ciencia abierta. “Quisimos que estos datos fueran accesibles para todos y construir una infraestructura científica abierta y compartida a escala global”, señala Paul Tafforeau, científico del sincrotrón de Grenoble y creador de la plataforma. Todos los datos están disponibles bajo licencia Creative Commons Attribution 4.0, lo que permite su reutilización siempre que se cite la fuente. “El Atlas de órganos humanos demuestra lo que la ciencia en equipo puede lograr en su máxima expresión”, comenta Walsh.

El equipo espera expandir el repositorio con más órganos, mayor diversidad de donantes y nuevas herramientas, a la vez que desarrolla una comunidad abierta y conectada que apoye la investigación, la educación y el desarrollo de la inteligencia artificial. “En el futuro esperamos desarrollar la técnica para poder obtener imágenes de cuerpos humanos completos con una resolución de 10 a 20 veces mayor que la actual”, subrayan sus creadores. Un recurso que seguirá transformando la ciencia y la educación médica de los próximos años. “Estos datos podrían transformar la forma en que se estudia y se comprende la anatomía”, asegura Claire Walsh.