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La biología espacial es el campo de la biología que visualiza la organización espacial de las biomoléculas en los tejidos . [ 1 ] El término "biología espacial" se usa principalmente en el contexto de técnicas de alto rendimiento que detectan la distribución de biomoléculas, un campo también llamado ómica espacial . [ 2 ]
La biología espacial abarca diferentes niveles de resolución celular, incluyendo (1) la localización subcelular del ADN , ARN y proteínas , (2) la resolución de células individuales y las comunicaciones in situ como las interacciones célula-célula y la señalización celular , (3) los vecindarios, regiones o microambientes celulares , y (4) la arquitectura y organización tisular en los órganos . La desregulación de la organización tisular es una característica común en la progresión de enfermedades humanas, incluyendo la tumorigénesis y la neurodegeneración . [ 2 ]
ómicas espaciales
Los métodos de imagen ómica espacial incluyen múltiples técnicas que combinan información espacial con datos ómicos . Entre ellos se incluyen la transcriptómica espacial (Método del Año 2020 de Nature), la proteómica espacial (Método del Año 2024 de Nature), la lipidómica espacial , la peptidómica, la metabolómica (todas ellas generalmente habilitadas mediante imágenes de espectrometría de masas como MALDI o DESI ) y la metilómica espacial . [ 1 ]
transcriptómica espacial
La transcriptómica espacial mide la abundancia y distribución de los transcritos de ARNm in situ en un tejido. [ 3 ] El método espacial para la detección de ARN in situ se describió por primera vez en un artículo fundamental de 1969 [ 4 ] por Joseph G. Gall y Mary-Lou Pardue . Antes de las técnicas de transcriptómica espacial, el perfilado del transcriptoma completo carecía de contexto espacial porque los tejidos se trituraban en la secuenciación masiva de ARN o se disociaban en suspensiones de células individuales en la secuenciación de ARN de célula única . Aunque parte de la literatura se refiere a la "genómica espacial" para el ARN, [ 3 ] existe un consenso creciente sobre el uso de "transcriptómica espacial" o "transcriptómica con resolución espacial". [ 5 ]
Proteómica espacial
La proteómica espacial mide la localización y abundancia de proteínas a nivel subcelular en un tejido. [ 6 ] Los métodos de proteómica espacial basados en inmunohistoquímica incluyen anticuerpos con códigos de barras de oligonucleótidos, inmunofluorescencia cíclica (cycIF), codetección por indexación (CODEX), blanqueamiento iterativo que extiende la multiplicidad (IBEX), imágenes de haz de iones multiplexadas (MIBI) y citometría de masas por imágenes (IMC). [ 7 ] Otros métodos incluyen la proteómica visual profunda que perfila la expresión de proteínas en células individuales mediante microdisección por captura láser y espectrometría de masas . El término "medicina espacial" fue acuñado recientemente por Eric Topol para referirse a un estudio que utilizó la proteómica visual profunda para encontrar un tratamiento terapéutico para pacientes con una afección cutánea rara. [ 8 ]
Genómica espacial
La genómica espacial localiza la arquitectura genómica tridimensional nativa dentro del núcleo. [ 9 ] La organización nuclear de los cromosomas y cómo se posicionan y pliegan los cromosomas tiene implicaciones para la regulación genética , la transcripción , la replicación del ADN , la reparación del daño del ADN y la división celular .
Multiómica espacial
El análisis de conjuntos de datos multiómicos espaciales requiere, en primer lugar, el corregistro de los escaneos individuales para que puedan visualizarse como una pila y compartan un sistema de coordenadas común. Esto permite analizar una modalidad (por ejemplo, histología convencional teñida con hematoxilina-eosina) y, posteriormente, utilizar las máscaras o polígonos generados para comparar las estadísticas de otra modalidad (por ejemplo, el transcriptoma de un escaneo transcriptómico espacial).
Cuantificación espacial de la fibrosis
La cuantificación espacial de la fibrosis se refiere a los enfoques computacionales de la patología digital que miden no solo la cantidad de tejido fibrótico en su conjunto, sino que también utilizan métodos de análisis de imágenes para segmentar fibras de colágeno individuales y determinar sus características cuantitativas espacialmente (por ejemplo, con coordenadas tisulares específicas).
La cantidad de información asociada a cada objeto de fibra varía en función de las estrategias de análisis de imagen, los métodos analíticos y las características de la imagen original.
Los recientes avances en patología digital y análisis de imágenes permiten resolver la fibrosis a nivel de fibra individual, lo que permite la cuantificación objetiva de la longitud, el ancho, la densidad, la orientación, la ramificación y la complejidad de la red de fibras de colágeno [ 10 ] [ 11 ] .
Estas métricas espaciales proporcionan información sobre la remodelación tisular, las propiedades mecánicas y la progresión de la enfermedad que no se captura con los sistemas de estadificación semicuantitativos tradicionales [ 12 ] . Dichos fibrotipos pueden utilizarse para la estratificación de pacientes [ 13 ] , la subtipificación de la enfermedad [ 14 ] y la evaluación de la respuesta terapéutica en estudios clínicos y traslacionales.
Además, los conjuntos de datos de fibra única (formato de código abierto .phn) pueden integrarse con otras modalidades de biología espacial, como se describe en esta sección, lo que permite el registro de la arquitectura tisular con características moleculares y celulares y, por lo tanto, vincular la histología con los mecanismos biológicos. [ 15 ]
Véase también
Referencias
- 1 2 Bressan, Dario; Battistoni, Giorgia; Hannon, Gregory J. (2023-08-04). "El amanecer de la ómica espacial" . Science . 381 ( 6657) eabq4964. doi : 10.1126/science.abq4964 . PMC 7614974. PMID 37535749 .
- 1 2 Bruns, Volker. "Biología espacial 101" . Blog de información sobre sensores inteligentes . Fraunhofer IIS . Consultado el 10 de abril de 2026 .
- 1 2 Jena, Siddhartha G.; Verma, Archit; Engelhardt, Barbara E. (4 de septiembre de 2024). "Respondiendo preguntas abiertas en biología usando genómica espacial y métodos estructurados" . BMC Bioinformatics . 25 (1): 291. doi : 10.1186/s12859-024-05912-5 . PMC 11375982. PMID 39232666 .
- ↑ Gall, Joseph G.; Pardue, Mary Lou (junio de 1969). "Formación y detección de moléculas híbridas de ARN-ADN en preparaciones citológicas*" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 63 (2): 378–383 . Bibcode : 1969PNAS...63..378G . doi : 10.1073/pnas.63.2.378 . PMC 223575. PMID 4895535 .
- ↑ Marx, Vivien (enero de 2021). "Método del año: transcriptómica con resolución espacial" . Nature Methods . 18 (1): 9–14 . doi : 10.1038/s41592-020-01033-y . ISSN 1548-7105 . PMID 33408395 .
- ↑ Lundberg, Emma; Borner, Georg HH (mayo de 2019). "Proteómica espacial: una poderosa herramienta de descubrimiento para la biología celular". Nature Reviews Molecular Cell Biology . 20 (5): 285– 302. doi : 10.1038/s41580-018-0094-y . PMID 30659282 .
- ↑ "Método del año 2024: proteómica espacial" . Nature Methods . 21 (12): 2195–2196 . Diciembre de 2024. doi : 10.1038/s41592-024-02565-3 . ISSN 1548-7105 . PMID 39643689 .
- ↑ Topol, Eric (26 de octubre de 2024). "El amanecer de la medicina espacial" . Ground Truths . Recuperado el 4 de enero de 2025 .
- ↑ Kempfer, Rieke; Pombo, Ana (abril de 2020). "Métodos para mapear la arquitectura cromosómica 3D" . Nature Reviews Genetics . 21 (4): 207– 226. doi : 10.1038/s41576-019-0195-2 . ISSN 1471-0064 . PMID 31848476 .
- ↑ Cuantificación mediante patología digital del continuo de gravedad de la cirrosis en biopsias hepáticas humanas. Louis Petitjean, Li Chen, Xiaofei Zhang, Thomas Schiano, Mathieu M. Petitjean, Arun J. Sanyal, MariaIsabel Fiel. Liver International (45) 7:e70166, 16 de junio de 2025, doi.org/10.1111/liv.70166
- ↑ Cuantificación de la fibrosis en enfermedades inflamatorias intestinales: contribución de la patología digital - Miha Jerala, Li Chen, David Drobne, Mathieu Petitjean, Nina Zidar - Enfermedades Digestivas y Hepáticas, 2025 (8) doi.org/10.1016/j.dld.2025.08.002
- ↑ El aramchol mejora la fibrosis hepática en la esteatohepatitis asociada a disfunción metabólica: Resultados de una evaluación multimodal mediante patología convencional y digital. Ratziu et al., Hepatology, Volumen 79, número 4, 7 de abril de 2024, DOI: 10.1097/HEP.0000000000000980
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- ↑ El perfilado de colágeno de alta resolución revela patrones de fibrosis específicos de la etapa en la displasia fibrosa asociada a la mastocitosis (MASLD) pediátrica mediante patología digital y UMAP - Póster de distinción. L. Chen et al. AASLD 2025 - Hep. Agosto de 2025, (82), S1 (S739) - 10.1097/HEP.0000000000001493
- ^ Fenotipado basado en IA de la morfología de la fibra hepática para informar sobre las alteraciones moleculares en la enfermedad hepática esteatósica asociada a disfunción metabólica. Fujiwara, Naoto; Matsushita, Yuki; Tempaku, Mina; Tachi, Yutaro; Kimura, Genki; Izuoka, Kiyora; Hayata, Yuki; Kawamura, Satoshi; Eguchi, Akiko; Nakatsuka, Takuma; Sato, Masaya; Ono, Atsushi; Murakami, Eisuke; Tsuge, Masataka; Bueno, Shiro; Hayashi, Akinobu; Hirokawa, Yoshifumi; Watanabe, Masatoshi; Parikh, Neehar D.; Singal, Amit G.; Marrero, Jorge A.; Hoshida, Yujin; Mizuno, Sugo; Tateishi, Ryosuke; Koike, Kazuhiko; Fujishiro, Mitsuhiro; Nakagawa, Hayato Hepatología. 22 de abril de 2025. Doi.org/10.1097/HEP.0000000000001360
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