La «huella» del cáncer puede facilitar su detección precoz
Los cánceres poseen huellas moleculares únicas que pueden identificarse con precisión casi perfecta y rápido en etapas tempranas con la ayuda de escáneres portátiles. Este avance abre la puerta a diagnósticos no invasivos más rápidos y efectivos.
Por el Centro de Regulación Genómica
Recreación artística de una huella dactilar epitranscriptómica. Cortesía: Queralt Tolosa/Centro de Regulación Genómica
Los diferentes tipos de cáncer poseen huellas moleculares que son únicas y detectables en las etapas tempranas de la enfermedad. Los patrones moleculares pueden detectarse con una precisión casi perfecta utilizando pequeños escáneres portátiles en tan solo unas pocas horas, según un estudio publicado en la revista Molecular Cell.
El descubrimiento, realizado en el Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona, sienta las bases para crear nuevas pruebas diagnósticas no invasivas que detecten diferentes tipos de cáncer de manera más rápida y temprana de lo que es actualmente posible.
El estudio se centra en los ribosomas, las fábricas de proteínas de una célula. Durante décadas, se creyó que estos orgánulos 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.
Diferencias entre ribosomas
«Nuestros ribosomas no son todos iguales. Están especializados en diferentes tejidos y portan firmas únicas que reflejan lo que sucede en el interior de nuestros cuerpos —dice la profesora de investigación ICREA Eva Novoa, autora principal del estudio e investigadora del CRG. Y añade—: Estas diferencias son sutiles y pueden informar sobre la salud y la enfermedad».
Los ribosomas se componen de proteínas y de un tipo especial de molécula de ARN llamada ARN ribosómico (ARNr). Las moléculas de ARNr son el objetivo de modificaciones químicas que afectan a la función del ribosoma. «El 95% del ARN humano es ARN ribosómico. Es muy prevalente en nuestras células», explica la doctora Novoa.
Los investigadores del CRG buscaron 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. Así pudieron descubrir que cada tejido tiene un patrón único de modificaciones de ARNr, que podría definirse como una huella epitranscriptómica.
Las células cancerosas están hipomodificadas
«Esta huella ribosomal nos dice de dónde proviene una célula —afirma Ivan Milenkovic, primer autor del estudio—. Es como si cada tejido dejara su dirección en una etiqueta, por si sus células acabaran perdiéndose".
Los científicos encontraron diferentes conjuntos de huellas 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 —asegura el doctor Milenkovic. Y continúa—: Pensamos que esto podría ser un biomarcador importante».
El equipo del CRG examinó más de cerca el cáncer de pulmón. Obtuvo tejidos normales y tejidos de veinte pacientes con cáncer de pulmón en estadio I o estadio II, y confirmó que el ARNr de las células cancerosas estaba hipomodificado. Los datos se usaron para entrenar un algoritmo que puede clasificar las muestras basándose únicamente en los datos de esta huella molecular.
Animación de un ribosoma durante el proceso de traducción o biosíntesis de una proteína.
Detección más precoz del cáncer de pulmón
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 conseguir más tiempo para los pacientes», dice el doctor 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 como son, en su contexto natural», explica la doctora Novoa.
Antes del desarrollo de la secuenciación por nanoporos, las técnicas convencionales procesaban las moléculas de ARN de tal manera que eliminaban las modificaciones químicas antes de que se pudieran estudiar.
“Típicamente se eliminaban los ARNr, porque los equipos científicos los consideraban información redundante que interfería con sus experimentos. Unos años después, hemos recuperado estos datos desechados y los hemos convertido en una mina de oro, especialmente cuando se captura información sobre modificaciones químicas. Es un cambio asombroso.”
La ventaja de la secuenciación por 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 se pudo distinguir entre células cancerosas y células sanas al escanear tan solo 250 moléculas de ARN procedentes de muestras de tejido. Esto es una fracción de lo que un dispositivo típico de secuenciación por nanoporos es capaz de hacer. "«Es factible desarrollar una prueba rápida y altamente precisa que busque la huella ribosomal del cáncer utilizando cantidades mínimas de tejido», comenta la doctora Novoa.
El paso siguiente, la sangre
A largo plazo, el grupo de investigación quiere crear un método de diagnóstico que pueda detectar la huella en el ARN que circula en la sangre. Esto sería un enfoque menos invasivo porque solo requeriría una muestra de sangre en lugar de muestras de tejido de los pacientes.
Los autores del estudio advierten de que se requieren más estudios antes de que su estrategia pueda tener beneficios clínicos. «Esto es solo la punta del iceberg —dice el doctor Milenkovic—. Necesitamos estudios más amplios para validar estos biomarcadores en poblaciones y tipos de cáncer diversos».
Una de las grandes incógnitas es por qué las modificaciones cambian primero en el cáncer. Si las modificaciones del ARNr están ayudando a las células a producir proteínas que promueven el crecimiento y la supervivencia descontrolada, se podrían identificar los mecanismos responsables de agregar o eliminar las modificaciones y revertir cambios perjudiciales.
«Estamos desentrañando esta complejidad de manera lenta pero segura — comenta la doctora Novoa. Y concluye—: Es solo cuestión de tiempo antes de que podamos empezar a entender el lenguaje de la célula». ▪️
Información facilitada por el Centro de Regulación Genómica –Adaptación: Enrique Coperías
Fuente: Ivan Milenkovic, Sonia Cruciani, Laia Llovera, Morghan C. Lucas, Rebeca Medina, Cornelius Pauli, Daniel Heid, Thomas Muley, Marc A. Schneider, Laura V. Klotz, Michael Allgäuer, Ruben Lattuca, Denis L.J. Lafontaine, Carsten Müller-Tidow, Eva Maria Novoa. Epitranscriptomic rRNA fingerprinting reveals tissue-of-origin and tumor-specific signatures. Molecular Cell (2024). DOI: 10.1016/j.molcel.2024.11.014
