Los diferentes tipos de cáncer tienen «huellas dactilares» moleculares que son únicas y detectables en las primeras etapas de la enfermedad. Estos patrones moleculares se pueden detectar con una precisión casi perfecta utilizando pequeños escáneres portátiles en tan solo unas horas, según un estudio publicado en la revista Célula molecular.
El descubrimiento, realizado en el Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona, sienta las bases para crear nuevas pruebas de diagnóstico no invasivas que detecten diferentes tipos de cáncer de forma más rápida y temprana de lo que es posible actualmente.
El estudio se centra en la ribosomalas fábricas de proteínas de una célula. Durante décadas se creyó que los ribosomas tenían el mismo diseño en todo el cuerpo humano. Sin embargo, se descubrió una capa oculta de complejidad: pequeñas modificaciones químicas que varían entre diferentes tejidos, etapas de desarrollo y enfermedades.
ARN ribosómico
«Nuestros ribosomas no son todos iguales. Están especializados en diferentes tejidos y llevan firmas únicas que reflejan lo que sucede dentro de nuestro cuerpo», afirma el profesor de investigación ICREA Eva NovoaAutor principal del estudio e investigador del CRG. «Estas diferencias son sutiles y pueden influir en la salud y la enfermedad».
Los ribosomas están formados por proteínas y un tipo especial de molécula de ARN llamada ARN ribosomal (ARNr). Las moléculas de ARNr son el objetivo de modificaciones químicas que afectan la función de los ribosomas. «El 95% del ARN humano es ARN ribosómico. Es muy prevalente en nuestras células», afirma Novoa.
El equipo buscó todo tipo de modificaciones químicas en el ARNr humano y de ratón en muchos tejidos diferentes, incluidos tejidos del cerebro, el corazón, el hígado y los testículos. Descubrió que cada tejido tiene un patrón único de modificaciones del ARNr, y los autores lo llamaron «huella epitranscriptómica».
El equipo descubrió que cada tejido tiene un patrón único de modificaciones del ARNr, al que denominaron ‘huella epitranscriptómica’.
«Esta huella ribosomal nos dice de dónde viene una célula», dice. Ivan Milenkovicprimer autor del estudio. «Es como si cada tejido dejara su dirección en una etiqueta por si sus células terminaran perdiéndose».
Los autores encontraron diferentes conjuntos de huellas dactilares en muestras de tejido de pacientes con cáncer, particularmente en el pulmón y los testículos. «Las células cancerosas están ‘hipomodificadas’, lo que significa que pierden constantemente algunas de estas marcas químicas», dice el Dr. Milenkovic. «Pensamos que esto podría ser un biomarcador importante», añade.
La prueba logró una precisión casi perfecta para distinguir entre cáncer de pulmón y tejido sano
El estudio examinó más de cerca la cáncer de pulmón. Se obtuvieron tejidos normales y tejidos de 20 pacientes con cáncer de pulmón en estadio I o II y se confirmó que el ARNr de las células cancerosas estaba hipomodificado. Los investigadores utilizaron los datos para entrenar un algoritmo que puede clasificar muestras basándose únicamente en estos datos de huellas dactilares moleculares.
La prueba logró una precisión casi perfecta al distinguir entre cáncer de pulmón y tejido sano. «La mayoría de los cánceres de pulmón no se diagnostican hasta etapas avanzadas de desarrollo. Aquí pudimos detectarlo mucho antes de lo habitual, lo que algún día podría ayudar a ganar más tiempo para los pacientes», afirma Milenkovic.
El estudio fue posible gracias a una nueva tecnología llamada secuenciación directa de ARN por nanoporos, que permite el análisis directo de moléculas de ARNr con todas sus modificaciones. «Nos permite ver las modificaciones tal cual son, en su contexto natural», afirma Novoa.
El estudio fue posible gracias a una nueva tecnología llamada secuenciación directa de ARN por nanoporos, que permite el análisis directo de moléculas de ARNr con todas sus modificaciones.
Antes del desarrollo de la secuenciación de nanoporos, las técnicas convencionales procesaban las moléculas de ARN de tal manera que eliminaban las modificaciones químicas antes de que pudieran estudiarse.
«Los ARNr generalmente se eliminaban porque los equipos científicos los consideraban información redundante que interfería con nuestros experimentos. Unos años más tarde, recuperamos estos datos descartados y los convertimos en una mina de oro, especialmente al capturar información sobre modificaciones químicas. Es un cambio sorprendente. «, dice Novoa.
La ventaja de la secuenciación de nanoporos es que se basa en dispositivos de secuenciación pequeños y portátiles que caben en la palma de la mano. Se pueden insertar muestras biológicas en el equipo, que captura y escanea moléculas de ARN en tiempo real.
En el estudio, fue posible distinguir entre células cancerosas y células sanas escaneando solo 250 moléculas de ARN de muestras de tejido. Esto es una fracción de lo que es capaz de hacer un típico dispositivo de secuenciación de nanoporos. «Es factible desarrollar una prueba rápida y muy precisa que busque la huella ribosómica del cáncer utilizando cantidades mínimas de tejido», afirma Novoa.
Es factible desarrollar una prueba rápida y de alta precisión que busque la huella ribosómica del cáncer utilizando cantidades mínimas de tejido.
Eva Novoa, autora principal del estudio (CRG)
A largo plazo, el grupo de investigación quiere crear un método de diagnóstico que pueda detectar la huella dactilar en el ARN que circula en la sangre. Este sería un enfoque menos invasivo porque sólo requeriría una muestra de sangre en lugar de muestras de tejido de los pacientes.
Se necesitan más estudios
Los autores señalan que se necesitan más estudios antes de que su estrategia pueda tener beneficios clínicos. «Esto es sólo el punta del iceberg«Advierte Milenkovic. «Necesitamos estudios más amplios para validar estos biomarcadores en diversas poblaciones y tipos de cáncer».
Una de las grandes incógnitas es por qué cambian las modificaciones en el cáncer. Si las modificaciones del ARNr ayudan a las células a producir proteínas que promueven el crecimiento y la supervivencia descontrolados, se podrían identificar los mecanismos responsables de agregar o eliminar las modificaciones y revertir los cambios dañinos.
«Estamos desentrañando esta complejidad de forma lenta pero segura», afirma el Dr. Novoa. «Es sólo cuestión de tiempo que podamos empezar a comprender el lenguaje de la célula», concluye.
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