25 de gener de 2023

Un mètode optimitzat per observar el funcionament intern de les cèl·lules canceroses desbloqueja una fita en la lluita contra el càncer: l'interactoma

Investigadors de l'Institut de Recerca contra la Leucèmia Josep Carreras han desenvolupat un mètode per analitzar interaccions de llarg abast a l'ADN -l'interactoma- a partir d'una quantitat molt baixa de material de partida. El mètode, anomenat liCHi-C, obre la porta a estudiar l'interactoma de mostres obtingudes directament de pacients per primera vegada, en lloc de models in vitro, i ens ajuda a comprendre com les alteracions a les regions reguladores afecten el funcionament intern de les cèl·lules canceroses.

Durant molt de temps, la genètica i l'epigenètica del càncer s'han centrat en les alteracions dels gens, les proteïnes i la seva activitat per comprendre què fa que una cèl·lula funcioni malament i es torni cancerosa. Tanmateix, el funcionament intern d'una cèl·lula implica la formació d'enormes xarxes de gens altament complexes, controlades per petits elements reguladors dispersos que contacten físicament amb regions de l'ADN.

Molts càncers mostren alteracions en aquestes xarxes degut, per exemple, a guanys, pèrdues o reordenaments d'ADN en què, si bé els gens estan perfectament bé, el fet d'estar en una posició diferent al nucli interromp la seva capacitat de contacte amb els seus elements reguladors i destrueix la xarxa. L’estudi d’aquestes interaccions, coneguda com l’interactoma, és un dels camps més desconeguts de la biologia del càncer i un autèntic repte per als científics.

Analitzar l'interactoma no és fàcil. Per fer-ho, els investigadors extreuen amb cura l'ADN de les cèl·lules canceroses, prenent totes les precaucions possibles per no alterar les parts del genoma que “es comuniquen entre si”. Després, mitjançant alguns trucs bioquímics, fixen les interaccions i revelen quins gens i elements reguladors es troben en contacte físic. En comparar les cèl·lules sanes amb les canceroses, poden distingir el "discurs" aberrant de les neoplàsies malignes.

Fins ara, aquesta metodologia necessitava una bona quantitat d'ADN per tenir èxit i, per tant, estava lluny de la pràctica clínica ja que a les biòpsies la mida de mostra és limitada. Això pot canviar gràcies a liCHi-C, un nou mètode desenvolupat pel Laboratori d'Organització 3D de la Cromatina liderat per la Dra. Biola M. Javierre, a l'Institut de Recerca contra la Leucèmia Josep Carreras, centre públic membre de la xarxa CERCA de la Generalitat de Catalunya.

En una publicació recent a Nature Communications, signada per Laureano Tomás-Daza i Llorenç Rovirosa com a autors principals, demostren que l'interactoma d'un tumor en particular es pot analitzar directament a partir de mostres de pacients en lloc de models in vitro, un gran avenç. Aquesta gesta es basa en el fet que liCHi-C, una versió millorada d'un mètode anterior, funciona amb només 50.000 cèl·lules en lloc dels milions necessaris per a altres mètodes. Aquesta reducció substancial de la mida de la mostra és possible gràcies a la combinació d'un protocol experimental simplificat amb eines bioinformàtiques noves.

Juntament amb companys de l'Institut Josep Carreras, Barcelona Supercomputing Center, Cambridge Stem Cell Institute Wellcome-MRC, Sant Joan de Déu, IDIBAPS i l'Hospital Clinic entre d'altres, els investigadors han pogut augmentar la resolució dels mapes de l'interactoma durant el desenvolupament de les cèl·lules mare hematopoètiques, tant de donants sans com de pacients amb càncer. Així, han identificat un conjunt de xarxes alterades en pacients de leucèmia i sobre les quals es podria actuar a nivell terapèutic. A més, demostren que es pot fer servir liCHi-C per identificar grans reordenaments d'ADN amb més precisió i comprendre el paper de les alteracions en regions no codificants del genoma en el desenvolupament del càncer.

Entendre les “converses aberrants” entre gens a les cèl·lules canceroses pot ajudar a desenvolupar noves teràpies, destinades a interrompre les “converses tòxiques” dins d'elles. Encara estem lluny de la clínica, però liCHi-C és el primer pas cap a una descripció més àmplia i rica del que passa dins una cèl·lula cancerosa, una de les grans fites de la investigació biomèdica.

Publicació de referència:

Tomás-Daza, L., Rovirosa, L., López-Martí, P. et al. Low input capture Hi-C (liCHi-C) identifies promoter-enhancer interactions at high-resolution. Nat Commun 14, 268 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-35911-8