Genética

La genómica unicelular revoluciona la investigación en acuicultura

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By Milthon Lujan

Aplicaciones transformadoras de la genómica unicelular en la investigación e innovación en acuicultura. Fuente: Daniels et al., (2023); Reviews in Aquaculture, 15(4), 1618-1637.
Aplicaciones transformadoras de la genómica unicelular en la investigación e innovación en acuicultura. Fuente: Daniels et al., (2023); Reviews in Aquaculture, 15(4), 1618-1637.

¡El campo de la acuicultura está a punto de lograr un gran avance! La genómica unicelular, una tecnología que avanza rápidamente, está transformando la forma en que entendemos la biología de los peces, moluscos, crustáceos y otras especies acuáticas. Este apasionante enfoque permite a los científicos profundizar más que nunca y revelar los perfiles moleculares únicos de las células individuales.

Durante décadas, los investigadores se han basado en métodos «masivos» para comprender el funcionamiento interno de los seres vivos. Estos métodos analizan un conjunto mixto de células, promediando las complejidades que contienen. Pero ¿y si pudiéramos escuchar la voz única de cada célula?

La genómica unicelular, un nuevo y poderoso conjunto de técnicas, está preparada para revolucionar nuestra comprensión de los organismos que cultivamos en ambientes acuáticos. En este sentido, los científicos del The Roslin Institute de The University of Edinburgh publicaron una revisión científica que ofrece una fuente útil de conocimiento para los investigadores que buscan aplicar la genómica unicelular para abordar los desafíos biológicos que enfrenta el sector acuícola global a través de una mejor comprensión de la biología celular.

Células individuales, gran impacto

Tradicionalmente, los investigadores se basaban en el estudio de tejidos completos, proporcionando una imagen promedio de todas las células que contienen. La genómica unicelular rompe esta limitación. Al analizar células individuales, podemos descubrir la diversidad oculta dentro de los tejidos. Diferentes tipos de células, con funciones especializadas, trabajan juntas para crear un sistema biológico complejo. La genómica unicelular arroja luz sobre estas intrincadas interacciones y proporciona una comprensión mucho más rica de cómo funcionan los organismos.

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La genómica unicelular permite a los científicos analizar la huella molecular única de células individuales. Esto proporciona una imagen mucho más rica en comparación con los métodos generales, revelando la actividad celular que mantiene a los peces sanos y prósperos.

El estudio publicado en la revista científica Reviews in Aquaculture inicia con una con una breve descripción general de la transcriptómica unicelular, para posteriormente describir las posibles aplicaciones e impactos que la genómica unicelular puede aportar a la investigación en acuicultura.

Además, los científicos exploran las barreras para lograr tales impactos, junto con posibles soluciones y consideraciones al diseñar/ejecutar experimentos relevantes para el trabajo del laboratorio húmedo y también en relación con el análisis e interpretación de datos posteriores.

El futuro de la acuicultura está en las células

El artículo ha proporcionado una descripción general de alto nivel. Profundicemos en algunas de las aplicaciones específicas de la genómica unicelular en la investigación acuícola:

  • Creación de atlas celulares: Los datos unicelulares se pueden utilizar para crear «atlas celulares» detallados que mapeen los diversos tipos de células presentes en diferentes tejidos de un organismo. Esta información proporciona una comprensión fundamental de la biología celular y sirve como un recurso valioso para futuras investigaciones.
  • Revolucionando la inmunología: Al identificar y caracterizar los tipos de células inmunes, la genómica unicelular puede acelerar el desarrollo de vacunas y mejorar nuestra comprensión de cómo los peces de piscifactoría combaten las enfermedades.
  • Comprensión de las interacciones huésped-patógeno: Esta tecnología permite a los científicos estudiar cómo los patógenos interactúan con las células huésped a nivel unicelular, proporcionando información sobre los mecanismos de la enfermedad y allanando el camino para intervenciones más específicas.
  • Edición del genoma: La genómica unicelular se puede combinar con técnicas de edición del genoma para identificar la función de los genes y mejorar la eficiencia de los programas de mejoramiento.
  • Descubriendo los secretos del sexo y la reproducción: Al analizar el transcriptoma de las células reproductivas, los científicos pueden obtener información valiosa sobre la determinación del sexo, el desarrollo gonadal y, en última instancia, mejorar el éxito reproductivo en cautiverio.
  • Revolucionando la cría selectiva: Los datos unicelulares pueden ayudar a identificar los genes específicos que subyacen a rasgos importantes, lo que lleva a programas de cría selectiva más eficientes y específicos.
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Desafíos y soluciones: dar un paso al frente

Si bien la genómica unicelular ofrece un tesoro de información, existen algunos obstáculos que superar:

  • Desafíos únicos para las especies acuáticas: Muchas especies acuícolas de importancia comercial son «ectotérmicas», lo que significa que su temperatura corporal depende del medio ambiente. Esto presenta desafíos especiales en la obtención de células de alta calidad para análisis.
  • La brecha genómica: En comparación con los humanos y los organismos modelo, los genomas de muchas especies acuícolas no están completamente caracterizados. Esto requiere experiencia adicional en bioinformática para analizar los datos de manera efectiva.

¡La buena noticia es que los investigadores están desarrollando soluciones activamente! Se están perfeccionando técnicas para trabajar con delicadas células acuáticas, y las herramientas bioinformáticas evolucionan constantemente para manejar genomas menos caracterizados.

Conclusión

“La genómica unicelular se está adoptando rápidamente en las especies acuícolas y, cuando se aplique junto con otras tecnologías emergentes, revolucionará nuestra comprensión de la base específica de las células para los rasgos importantes para la sostenibilidad y los objetivos de producción”, concluyen los autores del estudio.

De esta forma podemos considerar que la genómica unicelular está preparada para revolucionar la acuicultura. Al descubrir los secretos ocultos dentro de las células individuales, podemos crear un futuro con peces más sanos, una mejor gestión de enfermedades y prácticas de acuicultura sostenibles. A medida que la tecnología madura y se abordan los desafíos, el potencial para lograr avances transformadores en la acuicultura es enorme.

El estudio fue financiado por la Scottish Universities Life Sciences Alliance, la Data Driven Innovation Initiative de la University of Edinburgh, Biotechnology and Biological Sciences Research Council y Norwegian Seafood Research Fund.

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Contacto
Daniel J. Macqueen
The Roslin Institute and Royal (Dick) School of Veterinary Studies, The University of Edinburgh, Midlothian, UK.
Email: daniel.macqueen@roslin.ed.ac.uk

Referencia (acceso abierto)
Daniels, R. R., Taylor, R. S., Robledo, D., & Macqueen, D. J. (2023). Single cell genomics as a transformative approach for aquaculture research and innovation. Reviews in Aquaculture, 15(4), 1618-1637. https://doi.org/10.1111/raq.12806