en un artículo publicado en Biotecnología de la naturaleza , los investigadores del Broad Institute of MIT y Harvard y el Dana-Farber Cancer Institute describen un nuevo método que simplifica drásticamente un arduo proceso experimental en el descubrimiento temprano de fármacos. Su método, llamado PRISM, utiliza un sistema de código de barras molecular para probar el fármaco potencialcompuestos en cáncer y otras líneas celulares a una escala y velocidad sin precedentes. El sistema permite agrupar y probar múltiples líneas celulares simultáneamente, y promete acelerar la búsqueda de terapias dirigidas al representar mejor la amplia diversidad genética de la enfermedad.
"Antes, en principio, podía probar compuestos químicos de interés contra cientos de líneas celulares, pero requeriría que un miembro del laboratorio fuera a un congelador, sacara cientos de viales, uno para cada línea celular, y configurara cientosde placas de cultivo de tejidos. Luego, cada vez que quisieras modificar un poco el compuesto y probarlo nuevamente a través de las líneas celulares, significaría volver al congelador ", explica Todd Golub, director científico de Broad y autor principal del estudio.papel. "PRISM hace que sea mucho menos engorroso obtener los datos que necesita de un panel de líneas celulares".
PRISM implica la introducción de "códigos de barras" rastreables que están integrados en la composición genética de cada línea celular que se está estudiando. Los códigos de barras tienen 24 nucleótidos de ADN de longitud. Con cuatro nucleótidos diferentes que comprenden nuestro código genético adenina, guanina, citosina ytimina, los códigos de barras son lo suficientemente largos como para diferenciarse de otros tramos de ADN en el genoma, y también permiten la generación de un número aparentemente ilimitado de códigos.
Una vez que los códigos de barras se han introducido en líneas celulares individuales, se pueden mezclar varias líneas juntas como un "conjunto" que luego puede exponerse a un compuesto químico. Al final del experimento, contar los números de cada código de barras sirve como unlectura que revela cuántas células de cada línea celular sobrevivieron a la exposición al compuesto.
El potencial de agrupación de PRISM ayuda a abordar un problema persistente en la investigación del cáncer: cómo evaluar eficazmente los posibles medicamentos de una manera que refleje la diversidad genética de una enfermedad como el cáncer. Los tumores son notoriamente heterogéneos, el producto de mutaciones genéticas que pueden ser comunes enun tipo particular de cáncer, o extremadamente raro. PRISM permite a los investigadores probar un compuesto químico contra decenas o cientos de líneas celulares, cada una con mutaciones distintas, todo de una vez.
"Uno de los desafíos perennes en la investigación del cáncer ha sido encontrar un enfoque para el descubrimiento de fármacos que sea lo suficientemente complejo como para representar el cáncer, pero lo suficientemente simple como para permitir estudios a mayor escala de lo que ha sido posible en el laboratorio", dice el primer autor Channing Yu, oncólogo médico e investigador postdoctoral en el laboratorio de Golub en Dana-Farber and the Broad. "Creamos el método PRISM específicamente para abordar este problema".
Comprender qué líneas celulares de cáncer y, por extensión, qué mutaciones podrían responder a un compuesto o medicamento específico tiene profundas implicaciones para la terapia dirigida. Apuntar a la forma particular de cáncer de cada paciente es el objetivo de un modelo clínico cada vez más popular llamado "precisiónmedicina ", cuyo objetivo es adaptar el tratamiento para cada paciente. En el corazón de la medicina de precisión está el reconocimiento de que, si la biología subyacente a una condición varía entre los pacientes, la respuesta a la terapéutica también variará.
"En el área de oncología, pero aún más en general, abrazar la diversidad genética de la enfermedad es realmente importante", dice Golub, quien también es director del Programa de Cáncer Broad, el Investigador Charles A. Dana en Genética del Cáncer Humano en Dana-Farber, profesor de pediatría en la Facultad de Medicina de Harvard e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. "Existe un poder real en poder comprender cómo funcionan los medicamentos potenciales en el contexto de la diversidad molecular de la enfermedad. PRISM reduce la barrera para estudiaresta complejidad genética; ofrece una lente más amplia para ver y comprender la actividad de un compuesto en todos los tipos de cáncer ".
La expansión de la diversidad genética en las primeras fases del descubrimiento de fármacos puede permitir la identificación de nuevos objetivos de cáncer. Los investigadores señalan que PRISM facilita el perfil de una amplia gama de cánceres, no solo cánceres raros, sino también cánceres de poblacionescuya genética tradicionalmente está subrepresentada en estudios de investigación.
El diseño personalizable del método PRISM también permite su implementación en diferentes entornos. El método puede adaptarse para su uso en grandes centros genómicos o pequeños laboratorios académicos. Puede usarse para estudiar un compuesto químico particular de interés en gran profundidad, oen una pantalla más amplia en el punto de partida de un esfuerzo de descubrimiento de fármacos. El número de líneas celulares también puede variar según el experimento que se esté implementando; uno podría probar un puñado de líneas celulares o cientos de ellas.
"Este método es modular y puede usarse en muchos tipos diferentes de experimentos. Ya sea que la escala del experimento sea muy pequeña o extremadamente grande, PRISM ofrece el potencial para simplificarlo y hacerlo más factible", dice Yu, quien estambién instructor en medicina en la Harvard Medical School.
El equipo de Golub usó un sistema de lectura de código de barras de hibridación de cuentas, que ya había sido "probado en batalla" en el trabajo con ADN, ARN y proteínas, como base para el método. En una pantalla de descubrimiento que muestra 102 líneas celulares contra 8.400 compuestos,PRISM llevó a los investigadores a un nuevo compuesto específico, BRD-7880; la acción específica contra las líneas celulares en el panel los llevó rápidamente a descubrir que este compuesto funcionaba al inhibir la aurora quinasa B, una enzima involucrada en la división celular que se regula de manera anormal en varioscánceres. El sistema permitió al equipo leer hasta 500 códigos de barras a la vez, pero los investigadores dicen que los tamaños de los lotes pueden variar. Además, los códigos de barras podrían leerse utilizando técnicas de secuenciación del genoma de próxima generación.
Más allá de la expansión de la colección de líneas celulares con código de barras para probar paneles más grandes de compuestos, los próximos pasos incluirán determinar si PRISM puede usarse para estudiar las complejas interacciones entre diferentes tipos de células encontradas dentro de los tumores, o para estudiar la evolución del tumor durante el desarrollo del cáncero después del tratamiento del cáncer.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Amplio del MIT y Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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