En la interfície entre la genòmica, la patologia digital i la intel·ligència artificial, el grup de Genòmica de Sistemes Cel·lulars cerca definir l’organització espaciotemporal de teixits complexos en la salut i la malaltia mitjançant la identificació de mecanismes reguladors clau que controlen l’heterogeneïtat en la identitat i la funció cel·lulars, en particular en el context de la inflamació, els trastorns inflamatoris i les malalties autoimmunitàries.

 

Per abordar aquestes qüestions, adoptarem una perspectiva single cell que ens permetrà detallar i resoldre espacialment els perfils moleculars dels teixits. Desenvoluparem nous enfocaments d’aprenentatge automatitzat i eines de codi obert per descobrir els mecanismes moleculars que romanen ocults en grans conjunts de dades.

 

En una perspectiva a curt termini, aquests mètodes ens ajudaran a comprendre els mecanismes de les malalties per poder fer l’estratificació dels pacients sobre la base de les seves característiques moleculars i cel·lulars i, en definitiva, per trobar noves dianes terapèutiques per als seus tractaments.

 

La seqüenciació de cèl·lules úniques (single cell) permet traçar un perfil de milers de cèl·lules individuals en un únic experiment, la qual cosa permet analitzar sense biaix teixits, òrgans i, fins i tot, organismes complets amb una resolució sense precedents. Aquestes dades representen una eina potent per a la biologia cel·lular, amb importants aplicacions clíniques, entre les quals s’inclouen el diagnòstic i el tractament de malalties. Malgrat els nombrosos avantatges d’aquest enfocament, les dades obtingudes són escasses i presenten molt soroll, cosa que en fa complexa l’anàlisi computacional. Per abordar aquests problemes, el nostre laboratori aplica mètodes d’aprenentatge automatitzat i altres mètodes estadístics per desenvolupar nous marcs analítics i eines de codi obert que ens permetin analitzar, interpretar i integrar les dades obtingudes d’experiments de single cell i de genòmica espacial.

 

Com a part del consorci Human Cell Atles (HCA), l’objectiu del qual és crear un catàleg de tots els tipus de cèl·lules presents en el nostre organisme, tenim una àmplia experiència en la comparació sistemàtica de protocols de seqüenciació d’ARN de cèl·lules úniques (scRNA-Seq).

 

Més enllà de la creació de perfils transcriptòmics mitjançant scRNA-Seq, actualment es poden mesurar diferents modalitats cel·lulars, incloent-hi l’epigenètica de cèl·lules úniques (scATAC-seq), la transcriptòmica espacial i la creació conjunta de perfils d’accessibilitat de la cromatina i transcripció en la mateixa cèl·lula.

 

Amb tot, la integració de dades multimodals planteja nous desafiaments i es requereixen noves referències per avaluar la reproductibilitat i la integritat d’aquests mètodes. Estem treballant en nous marcs matemàtics que permetin integrar dades multimodals i fer una caracterització exhaustiva de cèl·lules pel que fa a la seva identitat i funció fisiològica.

 

Com a part del consorci European Pancreas Atlas (ESPACE, https://www.espace-h2020.eu), estem treballant per crear una primera versió de l’Atles Cel·lular Humà del Pàncrees, mitjançant la integració de perfils del transcriptoma i l’epigenoma de cèl·lules obtingudes de diferents regions anatòmiques del pàncrees d’adults. La integració de diferents tipus de dades espacials i de cèl·lules úniques ens permetrà definir detalladament el panorama transcripcional i epigenètic dels diversos tipus de cèl·lules del pàncrees dins del seu context espacial.

 

La nostra experiència en l’anàlisi de dades de single cell tant de teixits sans com de teixits malalts ens ha ajudat a adquirir un profund coneixement de l’estructura i la plasticitat dels diversos tipus de cèl·lules en diferents contextos de recerca. Per accelerar el descobriment biològic i l’avenç de la ciència, el nostre grup compartirà solucions computacionals intuïtives, promourà una ciència oberta a tothom i donarà suport a la diversitat i a un entorn inclusiu i col·laboratiu. Estem oberts a rebre propostes de col·laboració en recerca interdisciplinària, tant de la indústria com del món acadèmic.