En un nuevo uso del sistema CRISPR / Cas9, que se puede implementar para desactivar genes, investigadores de Alemania, el Reino Unido y España han desarrollado un enfoque de detección multiplexada para estudiar y modelar el desarrollo del cáncer en ratones. Los científicos mutaron genes enel hígado de ratón adulto descubriendo sus funciones cancerígenas y determinando qué combinaciones de genes cooperan para causar cáncer de hígado.
El enfoque es rápido, altamente flexible, eficiente y escalable, lo que permite al equipo estudiar muchos genes simultáneamente o examinar grandes regiones del genoma. Mediante el diseño de mutaciones directamente en ratones adultos y evitando así la necesidad de crear animales transgénicos, el métodopuede entregar resultados más rápidamente y, en algunos casos, imitar más estrechamente los procesos biológicos que operan en los cánceres humanos.
El cáncer es una enfermedad del ADN, en la que se desarrollan cientos o miles de mutaciones en una célula cancerosa, lo que confunde los esfuerzos de secuenciación del ADN para distinguir las mutaciones que provocan cáncer de las mutaciones 'pasajeras' que son efectos secundarios del desarrollo del cáncer.Además, muchos genes cancerosos son difíciles de descubrir mediante la secuenciación, por ejemplo, porque no están mutados, sino que están desregulados por otros medios en el cáncer. Otro desafío importante es determinar la función de los genes mutados en las células normales y comprender cómo su mutación causa cáncer.
CRISPR / Cas9 es un método que permite a los investigadores apuntar mutaciones a cualquier posición en el genoma, desactivando uno o varios genes. Sin embargo, la aplicación de esta tecnología en organismos modelo todavía está en su infancia. En este estudio, el equipoutilizó CRISPR / Cas9 para causar mutaciones en las células hepáticas de ratones adultos con el fin de desencadenar el desarrollo de cáncer de hígado. Con aproximadamente 800,000 casos nuevos por año, el cáncer de hígado es el sexto cáncer más frecuente en el mundo.
"Razonamos que, al dirigir mutaciones directamente a las células hepáticas adultas utilizando CRISPR / Cas9, podríamos estudiar y comprender mejor la biología de este importante cáncer", dice el Dr. Mathias Friedrich, autor del artículo del Wellcome Trust SangerInstituto. "Otros enfoques para diseñar mutaciones en ratones, como la manipulación de células madre, están limitados por el laborioso proceso, los largos períodos de tiempo y la gran cantidad de animales necesarios. Y nuestro método imita mejor aspectos importantes de la biología del cáncer humano que muchos"."modelos de ratón clásicos: como en la mayoría de los cánceres humanos, las mutaciones ocurren en el adulto y solo afectan a pocas células".
El equipo de investigadores desarrolló una lista de hasta dieciocho genes con evidencia conocida o desconocida de su importancia en dos formas de cáncer de hígado. Introdujeron moléculas CRISPR / Cas9 dirigidas a diversas combinaciones de estos genes en ratones. Los ratones desarrollaron hígado o biliscáncer de conducto en unos pocos meses.
"Nuestro enfoque nos permite apuntar simultáneamente a múltiples genes putativos en células individuales", dice el profesor Roland Rad, líder del proyecto en la Universidad Técnica de Múnich y el Centro Alemán de Investigación del Cáncer Heidelberg. "Ahora podemos detectar rápida y eficientemente qué genes sonque causan cáncer y cuáles no. Y podemos estudiar cómo los genes trabajan juntos para causar cánceres, una pieza crucial del rompecabezas que debemos resolver para comprender y abordar la enfermedad ".
Este enfoque confirmó que un conjunto de proteínas llamadas ARID, que influyen en la organización de los cromosomas, son importantes para el desarrollo del cáncer de hígado. Se encontró que las mutaciones en una segunda proteína, TET2, son causantes del cáncer de las vías biliares: aunque TET2 no ha sidoLas proteínas con las que interactúa han mutado en los cánceres biliares humanos, lo que demuestra que el método CRISPR / Cas9 puede identificar genes de cáncer humano que no están mutados, pero cuya función se ve afectada por otros eventos.
"Las nuevas herramientas para atacar genes en combinación e inducir inserciones o deleciones en los cromosomas cambian nuestra capacidad para identificar nuevos genes causantes de cáncer y comprender su papel en el cáncer", dice el profesor Allan Bradley, líder del grupo y director emérito delInstituto Sanger. "Nuestros resultados muestran que este enfoque es factible y productivo en el cáncer de hígado; ahora continuaremos estudiando nuestros nuevos hallazgos e intentaremos extender el enfoque a otros tipos de cáncer".
El enfoque CRISPR / Cas9 del equipo también es prometedor para la explotación biológica de los desiertos genómicos, regiones del genoma humano que parecen carecer de genes. Estudios recientes, como el Proyecto ENCODE, sugieren que los desiertos pueden poblarse, sino por genes, luego por regiones reguladoras de ADN que influyen en la actividad de los genes.
"El cáncer de hígado tiene muchas alteraciones del ADN en regiones que carecen de genes: no sabemos cuál de ellas podría ser importante para la enfermedad", explica Roland Rad. "Podríamos demostrar que ahora es posible eliminar dichas regiones para determinar sistemáticamentesu papel en el desarrollo del cáncer de hígado ".
El nuevo enfoque del equipo les permitirá estudiar la importancia de otros desiertos al eliminarlos con CRISPR / Cas9 y estudiar las consecuencias para la biología celular, tisular y animal.
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Materiales proporcionado por Instituto Wellcome Trust Sanger . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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