Images
Participants
Contact
- Investigadors de l'IRB Barcelona han descobert patrons inesperats en els riscos de mutació entre individus, revelant 13 patrons genòmics diferents.
- L'estudi aporta informació crucial sobre l'evolució del càncer, identifica els gens més afectats pels canvis en el risc de mutació i aporta nous coneixements sobre la relació dinàmica entre la proliferació cel·lular, les mutacions i les alteracions epigenètiques.
- El treball ha estat publicat a la revista Nature Cancer.
Les mutacions, que tenen lloc de manera incessant a cada cèl·lula del nostre cos, són un factor clau que contribueix al càncer, a l'envelliment i a la neurodegeneració.
Si bé l'exposició a substàncies químiques mutagèniques o errors en els processos cel·lulars que tenen lloc durant la replicació de l'ADN contribueixen a les esmentades mutacions, la distribució exacta i els patrons dels cromosomes humans han estat un desconegudes fins ara.
El Dr. Fran Supek, investigador ICREA i cap del Laboratori de Ciència de Dades del Genoma a l'IRB Barcelona, i Marina Salvadores, estudiant de doctorat del mateix grup, han indagat en el camp de les mutacions de l'ADN, revelant patrons inesperats que diferencien els individus en termes de riscos de mutació.
En treballs anteriors del mateix laboratori, es va identificar una mena de "corrector ortogràfic genòmic": un mecanisme de reparació de l’ADN que dirigeix l’atenció a parts essencials dels cromosomes humans, reduint els riscos de mutació. A partir d'aquesta base, aquest estudi va tenir com a objectiu desentranyar si els individus presenten diversos riscos de mutació i, si és així, quins mecanismes impulsen aquestes diferències.
"Aquesta recerca no només amplia la nostra comprensió sobre els factors que influeixen en la distribució de la taxa de mutació, sinó que, a més, té importants implicacions per la comprensió de l'evolució del càncer, les estratègies terapèutiques i els avenços en la medicina regenerativa", explica el Dr. Supek.
Una anàlisi de “big data” genòmica
Per abordar aquestes qüestions, els investigadors van fer una anàlisi exhaustiva de les seqüències del genoma de més de 4.000 tumors procedents de diversos òrgans. A diferència d'estudis anteriors, que se centraven en els riscos de mutació específics dels teixits, aquesta investigació es va centrar de manera específica en les diferències entre individus pel que fa a la susceptibilitat a les mutacions.
Mitjançant un enfocament de "big data" genòmica, l'equip va utilitzar algoritmes d'aprenentatge automàtic per identificar patrons recurrents en els segments cromosòmics.
Es van descobrir 13 patrons diferents, 10 dels quals corresponen a diferents tipus de teixits. Els tres patrons restants, inesperadament, es van observar en gairebé tots els teixits humans, la qual cosa revela que la densitat de mutacions en gens específics varia significativament entre individus.
Connectar els punts
Per comprendre els patrons inesperats, els investigadors van examinar dades addicionals, com ara l'expressió genètica i les aberracions genètiques de les cèl·lules canceroses.
L'anàlisi va revelar una correlació sorprenent entre una proliferació cel·lular més gran i alteracions en els riscos de mutació. Es van identificar disrupcions en dos gens supressors de tumors essencials: TP53 i RB1 (coneguts per regular el cicle de divisió cel·lular) com a factors clau de les variacions en els riscos de mutació dels cromosomes.
Aquests segments cromosòmics no només presentaven riscos de mutació alterats, sinó també una "remodelació" a gran escala de regions cromosòmiques que normalment romanen inactives. "Aquesta remodelació, correlacionada amb més proliferació cel·lular va reflectir els canvis en els riscos de mutació, cosa que aporta una visió única sobre la interacció entre les mutacions i les alteracions epigenètiques", detalla Marina Salvadores, primera autora de l'estudi.
Descodificar l'evolució del càncer
Les implicacions d’aquest estudi s’estenen més enllà de la recerca fonamental. En identificar quins gens causants de càncer estan més afectats pels canvis en el risc de mutació entre individus, els investigadors han proporcionat un full de ruta per anticipar la trajectòria de l'evolució del càncer.
Aquest coneixement resulta especialment rellevant per predir les respostes a les teràpies per al càncer, ja que pot ajudar a preveure el desenvolupament de mutacions de resistència als medicaments.
L'estudi també aporta informació valuosa sobre l’epigenètica de les cèl·lules humanes, entre la qual destaca el fet que l’epigenoma pateix canvis dràstics en resposta a una proliferació cel·lular augmentada o alterada. Aquest coneixement té implicacions potencials per a la reprogramació cel·lular i la medicina regenerativa, cosa que obre noves vies per a futures investigacions i intervencions terapèutiques.
Aquest projecte ha obtingut finançament de l'ERC i del Ministeri de Ciència i Innovació d'Espanya.
Article relacionat:
Cell cycle gene alterations associate with a redistribution of mutation risk across chromosomal domains in human cancers
Marina Salvadores & Fran Supek
Nature Cancer (2024) DOI: 10.1038/s43018-023-00707-8
IRB Barcelona
L’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) treballa per aconseguir una vida lliure de malalties. Desenvolupa una recerca multidisciplinària d’excel·lència per curar el càncer i altres malalties vinculades a l'envelliment. Treballa establint col·laboracions amb la indústria farmacèutica i els principals hospitals per fer arribar els resultats de la recerca a la societat a través de la transferència de tecnologia, i du a terme diferents iniciatives de divulgació científica per mantenir un diàleg obert amb la ciutadania. L’IRB Barcelona és un centre internacional que acull al voltant de 400 investigadors de més de 30 nacionalitats. Reconegut com a Centre d'Excel·lència Severo Ochoa des de 2011, és un centre CERCA i membre del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
