Las células vivas contienen decenas de miles de genes que sirven como guías de instrucciones para producir las proteínas que las células necesitan para sobrevivir. Estos genes funcionan de manera altamente cooperativa e interdependiente, y los científicos saben desde hace mucho tiempo que un cambio en la expresión de un gen puede afectarcómo funcionan otros genes. Estas interdependencias pueden afectar la capacidad de una célula para sobrevivir.
En un nuevo estudio, los científicos de la Universidad de Maryland y el Instituto Nacional del Cáncer identificaron 12 tipos distintos de interacciones de pares de genes en los que los niveles variables de expresión en los dos genes se correlacionan con la supervivencia del paciente con cáncer. Los resultados, que se publicaron enel periódico Informes de celda el 23 de julio de 2019, sugiere que los genes involucrados en tales interacciones emparejadas podrían proporcionar nuevos objetivos para la terapia contra el cáncer.
"Confiar en vulnerabilidades específicas del cáncer, como la relación funcional de un gen mutado en particular con otros genes, es potencialmente un enfoque eficaz para tratar el cáncer", dijo el autor principal del estudio, Sridhar Hannenhalli, profesor del Departamento de Biología Celular y Genética Molecularen UMD.
Este enfoque ya se está explorando en un tipo de relación de pares de genes llamada letalidad sintética, en la que la inactivación de ambos genes es letal para una célula, pero la inactivación de un gen por sí misma no lo es. En las células cancerosas donde las mutaciones inactivan un gen, los medicamentos que inhiben el gen asociado serían letales para las células cancerosas, pero tienen un efecto mínimo o nulo en el tejido sano en el que el primer gen se expresa normalmente.
Este nuevo trabajo reveló un amplio espectro de importantes relaciones de pares de genes además de la letalidad sintética. Muchas de estas nuevas relaciones fueron más abundantes en los datos de los investigadores que la letalidad sintética, lo que significa que pueden ofrecer muchos más objetivos potenciales para la terapia contra el cáncer.
"Nuestro trabajo amplía el alcance potencial de las estrategias, hasta ahora restringidas a la letalidad sintética, al generalizar el concepto de explotación de las interacciones genéticas para incluir muchos otros tipos de relaciones de pares de genes aún no explorados", dijo Hannenhalli, quien tiene una cita conjunta enInstituto de Estudios Avanzados de Computación de la Universidad de Maryland UMIACS. "Creemos que esto sienta las bases para usar un método computacional para identificar y estudiar tipos adicionales de interacciones genéticas en el futuro".
El documento presenta un nuevo método basado en datos para identificar las interacciones genéticas que podrían afectar los resultados de los pacientes con cáncer, que Hannenhalli desarrolló en colaboración con el ex alumno de posgrado de la UMD Assaf Magen Ph.D. '19, informática, el primer autordel estudio, y Eytan Ruppin, actualmente en el Instituto Nacional del Cáncer y ex director del Centro de Bioinformática y Biología Computacional de la UMD.
Utilizando datos de 5.288 tumores que representan 18 tipos diferentes de cáncer, el equipo definió seis interacciones en las que cada gen de un par podría expresarse a un nivel bajo, medio o alto. Luego consideraron que cada una de esas combinaciones podría asociarse con unresultado "positivo" o "negativo" para la supervivencia del paciente. Eso llevó el número total de posibles tipos de relación de pares de genes a 12.
Utilizando una nueva estrategia computacional, los investigadores evaluaron todas las combinaciones posibles de genes en su conjunto de datos. De 163 millones de pares de genes potenciales, los investigadores identificaron casi 72,000 interacciones de pares de genes asociadas con una supervivencia positiva o negativa del paciente. De los genes involucradosEn estas interacciones, se sabe que una proporción significativa está involucrada en la división y proliferación celular, que tienen vínculos claros con el cáncer.
Según Hannenhalli, la identificación de las relaciones de pares de genes puede ayudar a los científicos a comprender por qué las mutaciones en ciertos genes conducen al cáncer en un tejido pero no en otro, porque sus parejas que interactúan podrían expresarse de manera diferente en diferentes tipos de tejidos. De manera similar, las relaciones de pares de genespodría explicar por qué ciertos medicamentos son efectivos para un paciente pero no para otro. Las relaciones también podrían ayudar a los investigadores a identificar subtipos de ciertos tipos de cáncer, como el cáncer de seno, que pueden ayudar con el pronóstico y la terapia.
Utilizando sus hallazgos sobre las interacciones de pares de genes, los investigadores pudieron predecir mejor los resultados de los pacientes en sus datos sobre la expresión de genes tumorales, en comparación con los métodos convencionales que usan la expresión de genes individuales solo.
Hannenhalli enfatizó que aún queda mucho trabajo por hacer para identificar qué pares de genes realmente tienen un impacto directo en la supervivencia del paciente con cáncer. El siguiente paso, dijo, es colaborar con los biólogos o clínicos en cáncer para comenzar a experimentar con terapias dirigidas aalgunos de los pares de genes identificados en este estudio.
Este trabajo fue apoyado por el Programa de Investigación Intramural del Instituto Nacional del Cáncer de los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional de Ciencias Premio No. 1564785. El contenido de este artículo no refleja necesariamente los puntos de vista de estas organizaciones.
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Materiales proporcionado por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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