En busca de nuevas formas de secuenciar genomas humanos y leer alteraciones críticas en el ADN, los investigadores de Johns Hopkins Medicine dicen que han utilizado con éxito la herramienta de corte de genes CRISPR para hacer cortes en el ADN alrededor de genes tumorales largos, que pueden usarse para recolectar secuenciasinformación.
Un informe sobre los experimentos de prueba de principio utilizando genomas de células y tejidos de cáncer de mama humano aparece en la edición del 10 de febrero de Biotecnología de la naturaleza .
Los investigadores dicen que combinar CRISPR con herramientas que secuencian los componentes de ADN del tejido canceroso humano es una técnica que podría, algún día, permitir una secuenciación rápida y relativamente barata de los tumores de los pacientes, simplificando la selección y el uso de tratamientos dirigidos a pacientes altamente específicosy alteraciones genéticas personales.
"Para la secuenciación de tumores en pacientes con cáncer, no necesariamente es necesario secuenciar todo el genoma del cáncer", dice Winston Timp, Ph.D., profesor asistente de ingeniería biomédica y biología molecular y genética en la Facultad de Ciencias de la Universidad Johns HopkinsMedicina: "La secuenciación profunda de áreas particulares de interés genético puede ser muy informativa".
En la secuenciación genómica convencional, los científicos tienen que hacer muchas copias del ADN en cuestión, dividir el ADN al azar en segmentos y alimentar los segmentos rotos a través de una máquina computarizada que lee la cadena de compuestos químicos llamados ácidos nucleicos, compuestos decuatro "bases" que forman ADN y están marcadas con letras A, C, G y T. Luego, los científicos buscan regiones superpuestas de los segmentos rotos y las unen como tejas en un techo para formar largas regiones de ADN que forman un gen.
En sus experimentos, Timp y el estudiante de doctorado / doctorado Timothy Gilpatrick pudieron omitir la parte de copia de ADN de la secuenciación convencional usando CRISPR para hacer cortes dirigidos en el ADN aislado de una hebra de tejido tomada del cáncer de mama de una pacientetumor.
Entonces, los científicos pegaron los llamados "adaptadores de secuenciación" en los extremos cortados con CRISPR de las secciones de ADN. Los adaptadores sirven como una especie de asa que guía el ADN a pequeños agujeros o "nanoporos" que leen la secuencia.
Al pasar el ADN a través del agujero estrecho, un secuenciador puede construir una lectura de las letras del ADN en función de la corriente eléctrica única que ocurre cuando cada "letra" del código químico se desliza a través del agujero.
Entre los 10 genes de cáncer de seno en los que se enfocó el equipo, los científicos de Johns Hopkins pudieron usar la secuenciación de nanoporos en líneas celulares y muestras de tejido de cáncer de seno para detectar un tipo de alteración del ADN llamada metilación, donde se agregan químicos llamados grupos metilo al ADN alrededorgenes que afectan cómo se leen los genes.
Los investigadores encontraron una ubicación de disminución de la metilación del ADN en un gen llamado queratina 19 KRT19, que es importante en la estructura celular y el andamiaje. Estudios anteriores han demostrado que una disminución en la metilación del ADN en KRT19 está asociada con la diseminación tumoral.
En las líneas celulares de cáncer de mama que estudiaron, el equipo de Johns Hopkins pudo generar un promedio de 400 "lecturas" por par de bases, una "profundidad" de lectura cientos de veces mejor que algunas herramientas de secuenciación convencionales.
Entre sus muestras de tejido tumoral de cáncer de mama humano tomadas en biopsias, el equipo pudo producir un promedio de 100 lecturas por región. "Esto es ciertamente menos de lo que podemos hacer con las líneas celulares, pero tenemos que ser más gentilescon ADN de muestras de tejido humano porque ha sido congelado y descongelado varias veces ", dice Timp.
Además de sus estudios de metilación del ADN y pequeñas mutaciones, Timp y Gilpatrick secuenciaron el gen comúnmente asociado con el cáncer de seno: BRCA1, que abarca una región del genoma de más de 80,000 bases de largo ". Este gen es realmente largo, y nosotrospudimos recopilar lecturas de secuenciación que atravesaron esta región grande y compleja ", dice Gilpatrick.
"Debido a que podemos usar esta técnica para secuenciar genes realmente largos, podríamos ser capaces de atrapar grandes bloques faltantes de ADN que no podríamos encontrar con herramientas de secuenciación más convencionales", dice Timp.
Además de su potencial para guiar el tratamiento de los pacientes, Timp dice que la combinación de la tecnología CRISPR y la secuenciación de nanoporos proporciona tal profundidad que puede ayudar a los científicos a encontrar nuevas alteraciones genéticas relacionadas con la enfermedad específicas de un alelo heredado de uno de los padres y nootro.
Timp y Gilpatrick planean continuar refinando la técnica de secuenciación CRISPR / nanopore y probando sus capacidades en otros tipos de tumores.
La financiación de la investigación fue proporcionada por el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano de los Institutos Nacionales de la Salud R01 HG009190.
Además de Timp y Gilpatrick, otros científicos que contribuyeron a la investigación incluyen a Isac Lee de la Universidad Johns Hopkins; Bradley Downs y Saraswati Sukumar del Centro de Cáncer Johns Hopkins Kimmel; James E. Graham, Etienne Raimondeau, Rebecca Bowen y Andrew Heronde Oxford Nanopore Technologies; y Fritz Sedlazeck de Baylor College of Medicine.
Según un acuerdo de licencia entre Oxford Nanopore Technologies y la Universidad Johns Hopkins, Timp tiene derecho a una parte de los pagos de regalías. Este acuerdo ha sido revisado por la Universidad Johns Hopkins de acuerdo con sus políticas de conflicto de intereses.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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