Un estudio realizado en España abre la vía a mejores y rápidos diagnósticos de cáncer

Un método desarrollado por un grupo de investigación del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona, financiado por la Asociación Española contra el Cáncer (AECC), apunta a mejores y más rápidos diagnósticos de distintos tipos de cáncer.

Lo más destacado es que los resultados se confirmarían en menos de 3 horas y a un coste inferior a 50 euros por muestra.

Así lo explican desde el CRG:

Las moléculas de ácido ribonucleico (ARN) están presentes en todas las células vivas y existen distintos tipos de ARN, que tienen diferentes funciones. Por ejemplo, el ARN mensajero (ARNm) se copia a partir del ADN y lleva instrucciones sobre cómo hacer una proteína. El ARN de transferencia (ARNt) vincula la secuencia de ARNm con el aminoácido correspondiente, lo que garantiza que las proteínas se unan correctamente según las instrucciones del ADN.

Las células modifican las moléculas de ARN de manera natural para mejorar su estabilidad, estructura y función. Cuando este proceso de modificación sale mal, puede tener consecuencias importantes para la salud y las enfermedades humanas. En el caso del ARNt, las modificaciones incorrectas producen proteínas defectuosas o incompletas, y la desregulación de las modificaciones del ARNt está asociado con varias enfermedades humanas, incluidas las enfermedades neurodegenerativas, las enfermedades metabólicas y el cáncer.

Los ARNt son moléculas que contienen mucha información, con un enorme potencial para el diagnóstico y pronóstico de enfermedades. Hasta el momento no se han explotado para tal fin debido a la falta de métodos que puedan capturar esta información de manera cuantitativa y rentable. Por ejemplo, algunos tipos de cáncer son difíciles de diagnosticar porque sus síntomas no son específicos y pueden confundirse con otras afecciones. Al mismo tiempo, se sabe que existen ciertos perfiles de modificación de ARNt en algunos tipos de cáncer que pueden servir como biomarcadores altamente específicos.

Ser capaz de aislar moléculas de ARNt de muestras de sangre y cuantificar sus modificaciones puede ayudar a diagnosticar cánceres evitan de de pruebas de imagen o biopsias invasivas. Además, el tipo de modificaciones del ARNt puede cambiar según el estado de la enfermedad, lo que proporciona información valiosa sobre el pronóstico de la misma.
Los métodos actuales para medir moléculas de ARNt generalmente involucran técnicas como la secuenciación de última generación o la espectrometría de masas. Sin embargo, estos métodos presentan limitaciones para el diagnóstico porque no pueden detectar las modificaciones o no son capaces de identificar en qué punto de la molécula de ARNt están.

Un equipo científico del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona ha abordado este reto desarrollando un nuevo método que puede medir tanto la abundancia como las modificaciones de las moléculas de ARNt en un solo paso. El método se llama Nano-tRNAseq y se describe por primera vez hoy en la revista Nature Biotechnology.

Nano-tRNAseq se basa en la secuenciación de nanoporos, una tecnología que puede secuenciar las moléculas de ARN directamente pasándolas a través de un pequeño poro. Cada uno de los nucleótidos que componen una molécula de ARN tiene un tamaño y una forma ligeramente diferente, que se refleja en un cambio en la corriente eléctrica que se genera cuando cada nucleótido pasa a través del poro. Los programas computacionales detectan cambios en esta corriente para identificar la secuencia de las moléculas de ARN, incluidas las modificaciones que puedan tener. Como prueba de concepto, los autores del estudio utilizaron Nano-tRNAseq para medir con precisión la abundancia y las modificaciones del ARNt en muestras tomadas de células de levadura expuestas a diferentes condiciones ambientales.

El método tiene ventajas importantes. “Por primera vez, podemos estudiar la abundancia de ARNt y los perfiles de modificación de ARNt simultáneamente. Adicionalmente, el método es rápido, rentable, de alto rendimiento y tiene una resolución a nivel molecular. Antes dependíamos de dos métodos separados que son menos informativos y llevarían semanas y costarían miles de euros para obtener resultados. Nano-tRNAseq es mucho más económico, y podemos tener resultados en un par de días. En un futuro cercano, será en unas pocas horas”, afirma Morghan Lucas, estudiante de doctorado en el Centro de Regulación Genómica y primera autora del estudio.

El rápido análisis de datos que permite este método es fundamental para la toma de decisiones clínicas. Otra ventaja es que las máquinas de secuenciación de nanoporos requeridas para usar Nano-tRNAseq son pequeñas, ligeras y pueden funcionar con un portátil o una batería externa, lo que las hace fáciles de transportar a ubicaciones remotas y permite su uso en el campo o en la clínica.

El equipo científico señala que todavía existen algunas limitaciones en el nuevo método, como la incapacidad de predecir qué modificación del ARNt está desregulada en una muestra determinada, a menos que las modificaciones se hayan identificado previamente mediante otros métodos experimentales.

“Si bien los perfiles de modificación de ARNt de especies eucariotas como la levadura están bien caracterizados, no es así en el caso de los humanos. Al usar Nano-tRNAseq en paralelo con otros métodos, podemos describir los perfiles de modificación del conjunto completo de ARNt en humanos y, en el futuro, usar Nano-tRNAseq para identificar qué cambios en los ARNt están asociados con una determinada enfermedad,” añade Morgan Lucas.

El método fue desarrollado por el grupo de investigación de la Dra. Eva Novoa en el Centro de Regulación Genómica (CRG), con Morghan C. Lucas y Leszek P. Pryszcz como primeros co-autores del estudio. La Dra. Novoa usará la tecnología para hacer avanzar sus proyectos de investigación, financiados por la Asociación Española Contra el Cáncer (AECC).

“Las moléculas de ARNt se pueden dividir en fragmentos de ARN pequeños pero estables que circulan por el plasma sanguíneo. Estas moléculas suelen estar alteradas en pacientes con cáncer y contienen mucha información que se puede utilizar con fines diagnósticos y pronósticos. Nano-tRNAseq es una tecnología de prueba de concepto que allana el camino para el desarrollo de un método simple, barato y altamente preciso que puede cuantificar estas moléculas de manera no invasiva. Nuestro objetivo es seguir desarrollando esta tecnología y combinarla con herramientas de inteligencia artificial para determinar la malignidad de una muestra biológica en menos de 3 horas, y con un coste de no más de 50 euros por muestra”, afirma la doctora Eva Novoa, autora principal del estudio e investigadora del Centro de Regulación Genómica.

El estudio fue financiado por el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad de España y una ayuda ‘ERC Starting Grant’ del Consejo Europeo de Investigación. Los colaboradores incluyen el Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) en Barcelona y el CNRS-Université de Lorraine en Nancy, Francia.