Los principios de la red de genes para la tumorigénesis del colon han sido identificados por un equipo de investigación de KAIST. Los principios se utilizarán para encontrar el objetivo molecular de fármacos anticancerosos eficaces en el futuro. Además, esta investigación llamó la atención sobre el uso de sistemasenfoque biológico, que es un área de investigación integrada de TI y BT.
El equipo de investigación de KAIST dirigido por el profesor Kwang-Hyun Cho del Departamento de Ingeniería Biológica y Cerebral logró la identificación. Realizada por el Dr. Dongkwan Shin y los estudiantes investigadores Jonghoon Lee y Jeong-Ryeol Gong, la investigación fue publicada en Comunicaciones de la naturaleza en línea el 2 de noviembre.
El cáncer humano es causado por mutaciones genéticas. La frecuencia de las mutaciones difiere según el tipo de cáncer; por ejemplo, solo se encuentran alrededor de 10 mutaciones en la leucemia y el cáncer infantil, pero un promedio de 50 mutaciones se encuentran en los cánceres sólidos de adultos yincluso se encuentran cientos de mutaciones en cánceres debido a factores externos, como el cáncer de pulmón.
Los investigadores del cáncer de todo el mundo están trabajando para identificar mutaciones genéticas que se encuentran con frecuencia en los pacientes y, a su vez, identificar genes importantes que inducen el cáncer llamados 'genes impulsores' para desarrollar dianas para los medicamentos contra el cáncer. Sin embargo, las mutaciones genéticas no solo afectansus propias funciones, pero también afectan a otros genes a través de interacciones. Por lo tanto, existen limitaciones en los tratamientos actuales dirigidos a unos pocos genes inductores de cáncer sin mayor conocimiento sobre las redes de genes, por lo que los medicamentos actuales solo son efectivos en unos pocos pacientes y a menudo inducen resistencia a los medicamentos.
El equipo del profesor Cho utilizó datos genómicos a gran escala de pacientes con cáncer para construir un modelo matemático sobre los efectos cooperativos de múltiples mutaciones genéticas encontradas en redes de interacción genética. La base de la construcción del modelo fue The Cancer Genome Atlas TCGA presentado en elConsorcio Internacional del Genoma del Cáncer. El equipo cuantificó con éxito los efectos de las mutaciones en las redes de genes para agrupar a los pacientes con cáncer de colon por características clínicas.
Además, el fenómeno de transición crítica que ocurre en la tumorigénesis se identificó mediante un análisis de simulación por computadora a gran escala, que fue el primer principio de red de genes ocultos que se identificó. La transición crítica es el fenómeno en el que el estado de la materia cambia repentinamente a través de la fasetransición. No fue posible identificar la presencia de un fenómeno de transición en el pasado, ya que fue difícil rastrear la secuencia de mutaciones genéticas durante la tumorigénesis.
El equipo de investigación utilizó un método de investigación basado en biología de sistemas para encontrar que la tumorigénesis del cáncer de colon muestra un fenómeno de transición crítico si las mutaciones conocidas del gen conductor siguen secuencialmente. Usando el modelo matemático desarrollado, es posible desarrollar un nuevo anti-cáncerdirigido al fármaco que inhibe de forma más eficaz los efectos de muchas mutaciones genéticas encontradas en pacientes con cáncer. En particular, no solo los genes impulsores, sino también otros genes pasajeros afectados por las mutaciones genéticas, podrían evaluarse para encontrar las dianas farmacológicas más eficaces.
El profesor Cho dijo: "Se sabía poco sobre la contribución de muchas mutaciones genéticas durante la tumorigénesis". Continuó: "En esta investigación, un enfoque de biología de sistemas identificó el principio de redes de genes por primera vez para sugerir la posibilidad deidentificación del objetivo de fármacos contra el cáncer desde una nueva perspectiva ".
Esta investigación fue financiada por el Ministerio de Ciencia y TIC y la Fundación Nacional de Investigación de Corea.
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Materiales proporcionados por Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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