Un equipo de investigación dirigido por Gunnar Raetsch, profesor de informática biomédica en ETH Zurich, ha evaluado el mayor conjunto de datos genéticos en medicina contra el cáncer: el Atlas del genoma del cáncer en los Estados Unidos ver recuadro. El Atlas recopila información genética sobre el tumorcélulas de varios miles de pacientes con cáncer y 33 tipos de cáncer a nivel de ADN y ARN. A través de su análisis, los científicos de ETH han descubierto nuevos cambios moleculares específicos del cáncer que podrían informar el desarrollo de tratamientos contra el cáncer.
Muchos análisis genéticos previos de células cancerosas se han concentrado en su ADN, la versión "básica" de la información genética, por así decirlo. Tales estudios examinaron los genes para ver si contenían mutaciones específicas del tumor. Además, se estudiósi los genes fueron especialmente activos o inactivos dependiendo del tumor.
Ahora, los investigadores de ETH han ido un paso más allá y han examinado más de cerca las moléculas de ARN, que son responsables de transcribir el ADN de la célula. Pero antes de que estas moléculas puedan servir como modelo para la biosíntesis de proteínas, se someten a una serie deProcesos celulares transformativos: en un proceso llamado empalme, las enzimas especializadas cortan secciones enteras de la molécula de ARN y unen las secuencias a ambos lados. Una molécula de ARN puede empalmarse de diferentes maneras, lo que los expertos denominan "empalme alternativo"En otras palabras, como una copia de un gen, una molécula de ARN puede entregar el modelo de varias formas de proteínas, cuya base se establece durante el empalme".
El empalme alternativo ocurre con frecuencia
En su análisis para el empalme alternativo específico del tumor, Rätsch y sus colegas observaron un volumen sin precedentes de datos genéticos sobre el cáncer, examinando secuencias en moléculas de ARN de 8,700 pacientes con cáncer. Encontraron varias diez mil variantes no descritas previamente de empalme alternativo que surgenuna y otra vez en muchos pacientes con cáncer.
Los investigadores también pudieron demostrar que en la mayoría de los tipos de cáncer probados, el empalme alternativo ocurrió con mucha más frecuencia en los tejidos tumorales que en los tejidos sanos. Es especialmente pronunciado en los adenocarcinomas pulmonares, donde el empalme alternativo ocurre con un 30 por ciento más de frecuencia queen muestras sanas
Gracias a este estudio, los investigadores obtuvieron nuevos conocimientos sobre los factores moleculares que causan la alta tasa de empalme alternativo en las células cancerosas. Ya se conocen algunas mutaciones genéticas que fomentan el empalme alternativo, pero ahora el equipo pudo identificar otros cuatro genes involucrados.
Nuevos sitios de acoplamiento para inmunoterapia
"El cáncer conduce a cambios moleculares y funcionales en las células. Se podría decir que en las células cancerosas, hay mucha arena en los engranajes", dice André Kahles, un postdoc en el grupo de Rätsch y uno de los dos autores principales del estudio ".En el nivel molecular, los cambios se producen no solo en forma de mutaciones de ADN individuales, que conocemos desde hace mucho tiempo, sino también en gran medida en forma de diferentes tipos de empalmes de ARN, como pudimos demostrar ennuestro análisis integral "
No todos los cambios moleculares recientemente descubiertos en el ARN también necesariamente causan cambios funcionales en las células cancerosas, dicen los investigadores. Sin embargo, las diferencias moleculares pueden informar enfoques de terapia novedosos, por ejemplo, las células que presentan patrones de empalme típicos para el cáncer podrían sertratado con inmunoterapia.
En la inmunoterapia dirigida contra el cáncer, el propio sistema inmunitario del cuerpo está entrenado para reconocer los marcadores de cáncer molecular típicos para que pueda atacar y matar el tejido canceroso. El tejido corporal sano se deja solo.
En la actualidad, solo una minoría de pacientes con cáncer pueden ser tratados con este método, ya que los marcadores específicos de tumor adecuados para su uso en inmunoterapia estaban presentes en solo alrededor del 30 por ciento de los casos. Las variaciones recientemente descubiertas de empalmes alternativos conducen a cambios en las proteínas quea su vez, también puede servir como marcadores específicos de tumor: se descubrió que hasta el 75 por ciento de los casos exhiben estos nuevos marcadores que podrían usarse para desarrollar medicamentos específicos.
Análisis en profundidad de conjuntos de datos más grandes
La simple obtención de información sobre la frecuencia del empalme alternativo es en sí muy valiosa. Específicamente, los científicos teorizan que el tejido tumoral con muchas operaciones de empalme es particularmente vulnerable a otro tipo de inmunoterapia, a saber, la inmunoterapia no dirigida. Desean explorar esta hipótesiscomo parte del programa de investigación de Salud Personalizada y Tecnologías Relacionadas PHRT del Dominio ETH.
Para el estudio descrito aquí, los investigadores analizaron varios cientos de terabytes de datos en bruto. "Para analizar esos enormes volúmenes de datos, necesitábamos una enorme cantidad de tiempo de computadora y sistemas de almacenamiento rápido. Sin una supercomputadora, el estudio no hubiera sido posibleposible ", dice el profesor de ETH Rätsch. Él y sus colegas llegaron a ETH Zurich hace dos años desde el Centro de Cáncer Memorial Sloan Kettering en Nueva York, donde habían comenzado el estudio. Una vez en Suiza, unieron fuerzas con los Servicios de TI de ETH para establecerel sistema informático Leonhard Med, que les permite procesar de forma segura conjuntos gigantescos de datos genómicos y otros datos médicos.
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Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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