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Investigadores revelan cómo la aleatoriedad ayuda a las células cancerosas a prosperar

En un esfuerzo de investigación que combinó la genética, la física y la teoría de la información, un equipo de las escuelas de Medicina e Ingeniería de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, Maryland, Estados Unidos, ha aumentado significativamente la evidencia de que grandes regiones del genoma humano han incorporado la variabilidad en modificaciones reversibles epigenéticas hechas a su ADN.

En un informe sobre la investigación publicado este lunes en la revista ‘Nature Genetics’, el equipo de científicos subraya que los hallazgos también sugieren que esta variabilidad epigenética es un factor importante en la capacidad de las células cancerosas de proliferar, adaptarse y metastatizar.

“Estos resultados sugieren que la biología no es tan determinista como muchos científicos piensan –dice uno de los autores, Andrew Feinberg, profesor de Medicina, Oncología y Biología Molecular y Genética en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y director del Centro de Epigenética en el Instituto de Ciencias Biomédicas Básicas–. Si es así, podrían tener implicaciones importantes en cómo tratamos el cáncer y otras enfermedades relacionadas con el envejecimiento”.

Las modificaciones epigenéticas, que se producen a lo largo del genoma mediante la unión química de moléculas de metilo, o etiquetas, al ADN, son cambios reversibles que alteran qué genes se activan o desactivan en una célula dada sin alterar realmente la secuencia de ADN de la célula. Estos cambios permiten a un organismo complejo, como un humano, tener una amplia gama de diferentes tejidos que todavía tienen exactamente la misma plantilla genética.

Sin embargo, en algunos estudios con ratones de laboratorio, Feinberg había observado que estas etiquetas epigenéticas variaban considerablemente entre los ratones incluso cuando se comparaba el mismo tipo de tejido en animales que habían estado viviendo en las mismas condiciones. “No fueron diferencias menores y estuvieron involucrados algunos genes muy importantes”, dice Feinberg.

Feinberg, que es también profesor de Ingeniería y Salud Pública en la Universidad Johns Hopkins, sospechaba que esta variación podría ser una característica adaptativa por la cual la aleatoriedad epigenética incorporada daría a algunas células una ventaja en entornos que cambian rápidamente.

Una variabilidad que enloquece en las células cancerosas

Para averiguar si esto era así, se asoció con John Goutsias, profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática en la Escuela Whiting de Ingeniería de Johns Hopkins, para encontrar una manera de medir este tipo controlado de aleatoriedad, científicamente denominado ‘Estocasticidad epigenética’, utilizando el concepto teórico-informativo de la entropía de Shannon.

Utilizando un modelo matemático conocido como el modelo de Ising, inventado para describir las transiciones de fase en la física estadística, como la forma en que una sustancia cambia de líquido a gas, los investigadores de Johns Hopkins calcularon la distribución de probabilidad de metilación a lo largo del genoma en varios tipos de células humanas, incluyendo células normales y cancerosas de colon, pulmón e hígado, así como cerebro, piel, sangre y células madre embrionarias.

Como explica Goutsias, esta distribución refleja la posibilidad de que una región particular de un genoma sea metilada en una población de células similares. En áreas de baja aleatoriedad, esta probabilidad sería principalmente 0 o 100 por ciento, pero en áreas de alta aleatoriedad, los números serían 50-50 aproximadamente.

El análisis reveló que el genoma humano está organizado en grandes piezas de estocástica epigenética baja o alta, y que estas regiones corresponden a áreas de cromosomas que son estructuralmente diferentes en el núcleo celular. Feinberg piensa que una función principal del núcleo de una célula podría ser la partición del genoma para asegurarse de que las regiones de baja o alta estocasticidad están bien definidas.

El otro hallazgo significativo del estudio, según Garrett Jenkinson, científico asistente de investigación en la Escuela Whiting de Ingeniería en Johns Hopkins, que llevó a cabo gran parte de los análisis, fue que esta variabilidad se vuelve loca en las células cancerosas, que pueden mostrar importantes diferencias regionales en la estocasticidad de la metilación en comparación con las células normales. Basadas en la idea evolutiva de que la estocástica epigenética dirigida puede mejorar la adaptación, estas observaciones podrían explicar cómo las células cancerosas son buenas evadiendo los tratamientos de quimioterapia y extendiéndose de una parte del cuerpo a otra, agrega.

“Los investigadores han entendido la importancia de la epigenética en el crecimiento del cáncer, pero el enfoque ha estado tratando de revertir cambios epigenéticos a genes específicos –dice Feinberg–. Necesitamos reajustar y pensar más ampliamente sobre el proceso epigenético como un todo”. La búsqueda de formas de revertir los cambios anormales en la variabilidad para hacer que las células cancerosas sean controladas epigenéticamente debería ser un objetivo para la terapia, propone.

A principios de este año, Feinberg dirigió un estudio que consideró esta visión de la epigenética en las células de cáncer pancreático metastásico. Usando un medicamento experimental llamado 6-aminonicotinamida, su equipo invirtió los cambios epigenéticos a gran escala que permitieron a las células tumorales en ratones metastatizar y retardar el crecimiento de otros tumores.

Fuente: lainformacion.com