Gran avance permite el estudio de mutaciones genéticas en cualquier tejido
Crédito: CC0 Public Domain
Por primera vez, los científicos pueden estudiar los cambios en el ADN de cualquier tejido humano, tras la resolución de desafíos técnicos de larga data por científicos del Instituto Wellcome Sanger. El nuevo método, llamado nanorate sequencing (NanoSeq), permite estudiar cómo se producen los cambios genéticos en los tejidos humanos con una precisión sin precedentes.
El estudio, publicado hoy en Nature, representa un gran avance en la investigación del cáncer y el envejecimiento. Usando NanoSeq para estudiar muestras de sangre, colon, cerebro y músculo, la investigación también desafía la idea de que la división celular es el principal mecanismo que impulsa los cambios genéticos. También se espera que el nuevo método permita a los investigadores estudiar el efecto de los carcinógenos en las células sanas, y hacerlo más fácilmente y en una escala mucho mayor de lo que ha sido posible hasta ahora.
Los tejidos de nuestro El cuerpo está compuesto de células en división y células que no se dividen. Las células madre se renuevan a sí mismas a lo largo de nuestra vida y son responsables de suministrar células que no se dividen para mantener el cuerpo en funcionamiento. La gran mayoría de las células de nuestro cuerpo no se dividen o se dividen muy raramente. Incluyen granulocitos en nuestra sangre, que se producen en miles de millones cada día y viven por un tiempo muy corto, o neuronas en nuestro cerebro, que viven por mucho más tiempo.
Los cambios genéticos, conocidos como mutaciones somáticas, ocurren en nuestras células a medida que envejecemos. Este es un proceso natural, con células que adquieren alrededor de 15-40 mutaciones por año. La mayoría de estas mutaciones serán inofensivas, pero algunas de ellas pueden iniciar una célula en el camino hacia el cáncer.
Desde el advenimiento de la secuenciación del genoma a fines del siglo XX, los investigadores del cáncer han podido comprender mejor la formación de cánceres y cómo tratarlos mediante el estudio de mutaciones somáticas en el ADN tumoral. En los últimos años, las nuevas tecnologías también han permitido a los científicos estudiar mutaciones en células madre extraídas de tejido sano.
Pero hasta ahora, la secuenciación del genoma no ha sido lo suficientemente precisa para estudiar nuevas mutaciones en células que no se dividen, lo que significa que esa mutación somática en la gran mayoría de nuestras células ha sido imposible de observar con precisión.
En este nuevo estudio, los investigadores del Instituto Wellcome Sanger buscaron refinar un método de secuenciación avanzado llamado secuenciación dúplex1. El equipo buscó errores en los datos de la secuencia dúplex y se dio cuenta de que estaban concentrados en los extremos de los fragmentos de ADN y tenían otras características que sugerían fallas en el proceso utilizado para preparar el ADN para la secuenciación.
Luego implementaron mejoras en el proceso de preparación del ADN, como el uso de enzimas específicas para cortar el ADN de forma más limpia, así como métodos bioinformáticos mejorados. En el transcurso de cuatro años, se mejoró la precisión hasta lograr menos de cinco errores por mil millones de letras de ADN.
Dr. Robert Osborne, ex alumno del Instituto Wellcome Sanger que dirigió el desarrollo del método, dijo: «Detectar mutaciones somáticas que solo están presentes en una o unas pocas células es un desafío técnico increíble. Tienes que encontrar un cambio de una sola letra entre decenas de millones de letras de ADN y los métodos de secuenciación anteriores simplemente no eran lo suficientemente precisos. Debido a que NanoSeq comete solo unos pocos errores por mil millones de letras de ADN, ahora podemos estudiar con precisión las mutaciones somáticas en cualquier tejido».
El equipo tomó ventaja de la sensibilidad mejorada de NanoSeq para comparar las tasas y patrones de mutación tanto en células madre como en células que no se dividen en varios tipos de tejido humano.
Sorprendentemente, el análisis de células sanguíneas encontró una cantidad similar de mutaciones en células que se dividen lentamente. células madre y células progenitoras de división más rápida2. Esto sugirió que la división celular no es el proceso dominante que causa mutaciones en las células sanguíneas. El análisis de las neuronas que no se dividen y de las células que se dividen raramente del músculo también reveló que las mutaciones se acumulan a lo largo de la vida en las células sin división celular y a un ritmo similar al de las células en la sangre.
Dr. Federico Abascal, el primer autor del artículo del Instituto Wellcome Sanger, dijo: «A menudo se supone que la división celular es el factor principal en la aparición de mutaciones somáticas, con un mayor número de divisiones creando un mayor número de mutaciones. Pero nuestro análisis encontró que las células sanguíneas que se habían dividido muchas veces más que otras presentaban las mismas tasas y patrones de mutación. Esto cambia la forma en que pensamos sobre la mutagénesis y sugiere que otros mecanismos biológicos además de la división celular son clave».
La capacidad de observar la mutación en todas las células abre nuevas vías de investigación sobre el cáncer y el envejecimiento, como el estudio de los efectos de carcinógenos conocidos como el tabaco o la exposición al sol, así como el descubrimiento de nuevos carcinógenos. Dicha investigación podría mejorar en gran medida nuestra comprensión de cómo los estilos de vida y la exposición a carcinógenos pueden provocar cáncer.
Otro beneficio del método NanoSeq es la relativa facilidad con la que se pueden recolectar muestras. En lugar de tomar biopsias de tejido, las células se pueden recolectar de manera no invasiva, como raspar la piel o frotar la garganta.
Dr. Inigo Martincorena, autor principal del artículo del Instituto Wellcome Sanger, dijo: «La aplicación de NanoSeq a pequeña escala en este estudio ya nos ha llevado a reconsiderar lo que creíamos saber sobre la mutagénesis, lo cual es emocionante. NanoSeq también hacer que sea más fácil, más barato y menos invasivo estudiar la mutación somática a una escala mucho mayor. En lugar de analizar biopsias de un pequeño número de pacientes y solo poder observar células madre o tejido tumoral, ahora podemos estudiar muestras de cientos de pacientes y observar mutaciones somáticas en cualquier tejido».
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Los cambios en el ADN en una vejiga sana proporcionan pistas sobre cómo surge el cáncer Más información: Paisajes de mutaciones somáticas con resolución de una sola molécula, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03477-4 Información de la revista: Nature
Proporcionado por Wellcome Trust Sanger Institute Cita: Un gran avance permite el estudio de mutaciones genéticas en cualquier tejido (28 de abril de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-major-advance-enables-genetic-mutations.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.