El avance de la tecnología permite a los científicos buscar cada vez más pequeños signos de cáncer y otros problemas de salud en muestras de sangre y orina de los pacientes. Estas "biopsias líquidas" son menos invasivas que una biopsia tradicional y pueden proporcionar información sobre lo que está sucediendo a lo largo delcuerpo en lugar de solo en un solo sitio.
Ahora, investigadores del Centro Oncológico Rogel de la Universidad de Michigan han desarrollado un nuevo método para levantar las huellas genéticas de pequeños fragmentos de ARN que se encuentran en el plasma sanguíneo y que son invisibles para los métodos tradicionales de secuenciación de ARN.
Estos ARN mensajeros y ARN largos no codificantes pueden proporcionar pistas importantes sobre la actividad de los genes en todo el cuerpo, incluidos los genes que están activos en órganos particulares o que están asociados con ciertas enfermedades, como el cáncer, y por lo tanto podrían servir comobiomarcadores potenciales para una serie de condiciones.
"Creemos que existe una amplia variedad de aplicaciones clínicas potenciales", dice Muneesh Tewari, MD, Ph.D., profesor de medicina interna en la Facultad de Medicina de la UM, y de ingeniería biomédica, un departamento conjunto de la Facultad de Medicinay la Facultad de Ingeniería ". Por ejemplo, en el cáncer, estamos entusiasmados con la aplicación de este enfoque para tratar de detectar los primeros signos de efectos secundarios autoinmunes de las inmunoterapias. También existe la posibilidad de una detección temprana del cáncer porque haycodificación de ARN que son bastante específicos para ciertos tipos de cáncer ".
Tewari es el autor principal de un estudio publicado el 3 de mayo en Diario EMBO que describe el nuevo método y demuestra su eficacia en un estudio de pacientes con trasplante de médula ósea.
De la idea a la prueba de concepto
La investigación, que fue dirigida por los becarios postdoctorales Maria Giraldez, MD, Ph.D., ahora miembro de la facultad del Instituto de Biomedicina de Sevilla en España, y Ryan Spengler, Ph.D. - es la culminación demás de una década de trabajo.
En 2008, Tewari, que estaba entonces en el Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson en Seattle, Washington, y sus colegas publicaron un artículo que describe un gran avance en la detección de microARN de tumores en el plasma sanguíneo.
Sin embargo, el defecto del método fue que no pudo detectar tipos de ARN más frecuentes y específicos de órganos, que a menudo se encuentran en forma fragmentaria.
"La verdadera innovación en este nuevo estudio fue reconocer que estos otros tipos de ARN se estaban perdiendo porque tenían diferencias simples pero críticas que impedían que aparecieran en los resultados de la secuenciación del plasma sanguíneo", explica Tewari. "Usamos una enzimapara adaptar los extremos de estos fragmentos para que aparezcan en la secuenciación. Y ese paso relativamente simple reveló que, sí, hay miles de estas transcripciones de genes adicionales en el torrente sanguíneo ".
La segunda pieza crítica del rompecabezas fue desarrollar un método para clasificar de manera confiable a través de la avalancha de datos de secuenciación para filtrar los falsos positivos y garantizar un resultado preciso, lo que los científicos llaman una "tubería de análisis bioinformático de alta rigurosidad".
"Tuvimos que averiguar cómo separar la señal del ruido, cómo eliminar fragmentos de material genético irrelevante de los ARN bacterianos y virales, así como de nuestro propio genoma, que agregan ruido a los datos", dice Spengler, quien dirigióel análisis de datos. "Cuando las secuencias son realmente cortas, pueden coincidir con múltiples lugares en el genoma humano por casualidad y es difícil decir de qué gen provienen realmente".
El nuevo método, llamado phospho-RNA-seq debido a la forma en que se adaptan los extremos del fragmento, se validó por primera vez en experimentos utilizando un grupo curado de ARN, por lo que los científicos sabían de antemano cómo deberían ser los resultados precisos., para demostrar que podría funcionar en un entorno del mundo real, el método se probó en muestras de plasma recolectadas semanalmente de dos pacientes que se sometieron a trasplantes de médula ósea en la UM.
"Pudimos rastrear los marcadores de la reconstitución de su médula ósea después del trasplante, así como los cambios en el ARN del plasma sanguíneo que indicaban una lesión en el hígado, que coincidía con lo que sabíamos que estaba sucediendo en sus registros médicos,"Dice Tewari.
Una nueva herramienta para médicos e investigadores
Phospho-RNA-seq tiene aplicaciones potenciales para las ciencias de descubrimiento, así como aplicaciones más directas, señala Tewari.
"En el lado de la ciencia básica, ahora que sabemos que hay miles de estos ARN flotando en el torrente sanguíneo, surgen preguntas sobre por qué están allí y qué función pueden tener", dice. "Pero el más inmediatoLa aplicación es que ahora podemos leer mejor el transcriptoma humano, la actividad de los genes en todo el cuerpo, en muestras de plasma, lo que puede brindarnos nueva información sobre los estados de salud y enfermedad.
"Veo esto como una investigación de prueba de concepto, pero espero que a medida que continuemos refinando la tecnología y haciéndola aún más accesible para otros investigadores, es probable que se aplique a muchas áreas de enfermedades y sistemas corporales diferentes,"Agrega Tewari.
Tewari también enfatiza la naturaleza colaborativa e interdisciplinaria del trabajo, que requería experiencia clínica, computacional y de laboratorio.
"Esta es exactamente la razón por la que vine a Michigan", dice, "para poder realizar una investigación de banco que llegue a la clínica a través de colaboraciones emocionantes entre especialidades médicas y disciplinas científicas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Medicina de Michigan - Universidad de Michigan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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