Cercetătorii de la ETH Zurich au combinat două metode de editare genetică ce le permite să investigheze rapid semnificaţia multor mutaţii genetice implicate în dezvoltarea şi tratarea cancerului.
În ultimii ani, oamenii de ştiinţă au creat o serie de noi metode bazate pe tehnologia CRISPR-Cas pentru editarea precisă a materialului genetic al organismelor vii. Una dintre aplicaţii este terapia celulară: celulele imunitare ale unui pacient pot fi reprogramate în mod specific pentru a lupta mai eficient împotriva cancerului.
Cercetătorii din cadrul Departamentului de ştiinţa şi ingineria biosistemelor de la ETH Zurich din Basel au găsit acum o altă aplicaţie pentru aceste noi metode CRISPR-Cas. Cercetătorii le folosesc pentru a descifra modul în care mutaţiile din genomul unei celule afectează funcţia acesteia.
Secvenţa blocurilor de ADN din celulele tumorale, de exemplu, diferă de cea din celulele sănătoase. Cu noua abordare, cercetătorii pot genera zeci de mii de celule cu diferite variante genetice în vasele de laborator. Ei pot apoi descifra care dintre variante contribuie la dezvoltarea cancerului şi care fac celulele canceroase rezistente la medicamentele standard.
Combinarea a două metode
Oamenii de ştiinţă aveau deja capacitatea de a efectua modificări individuale ale genomului celulelor. Însă planurile de proiect ale cercetătorilor de la ETH sunt mult mai complexe: ei au modificat o genă în două linii de celule umane în peste 50.000 de moduri diferite, creând astfel un număr corespunzător de variante de celule diferite, iar apoi au testat funcţia acestor celule. Pentru demonstrarea conceptului lor, au lucrat cu gena EGFR, care este esenţială pentru dezvoltarea diferitelor tipuri de cancer, inclusiv cancerul pulmonar, cerebral şi de sân.
Echipa de la ETH Zurich a combinat două metode CRISPR-Cas pentru a produce un număr foarte mare de variante ale acestei gene. Ambele metode au fost dezvoltate în ultimii ani de cercetători de la MIT şi Universitatea Harvard din Statele Unite şi ambele au avantaje şi dezavantaje. Una dintre aceste metode, editarea bazelor, permite modificarea foarte uşor şi fiabilă a blocurilor individuale de ADN, cunoscute sub numele de baze. Cu toate acestea, posibilităţile de editare a bazelor sunt limitate: în general, se poate schimba baza ADN C cu baza T, sau A cu G.
Câteva zeci de mii de celule modificate
A doua metodă utilizată de cercetători este editarea primară. Teoretic, această metodă este foarte puternică: asemănătoare funcţiei „căutare şi înlocuire” a unui program de procesare a textului, ea poate modifica secvenţe individuale de cod genetic într-un mod ţintit.
„O putem folosi pentru a schimba orice bază ADN cu alta. Sau putem introduce, să zicem, trei sau zece baze în genom sau putem şterge acelaşi număr”, a indicat marţi profesorul Randall Platt de la ETH într-un comunicat. „În principiu, putem face orice dorim cu ea”.
Importanţa în oncologie
Grupurile de celule cu diferite variante genetice sunt esenţiale pentru cercetare, întrucât oncologii analizează din ce în ce mai mult informaţiile genetice din celulele tumorale ale pacienţilor, bază cu bază. Aceste informaţii le oferă adesea indicii cu privire la medicamentele care ar putea fi eficiente pentru un anumit pacient.
În ultimii ani, oamenii de ştiinţă au construit baze de date care conţin mii de variante genetice diferite găsite la pacienţi. Pentru aproximativ jumătate dintre aceste variante, bazele de date conţin şi o descriere detaliată a efectelor lor. Pentru cealaltă jumătate, tot ce se ştie este că apar la pacienţi; nu este clar ce impact au, dacă au vreunul, asupra dezvoltării sau tratamentului cancerului. Oamenii de ştiinţă le numesc „variante cu semnificaţie incertă”. Dacă un medic găseşte o astfel de variantă la un pacient, informaţia nu îi este de mare folos.
Cercetătorii sunt convinşi că oncologia ar beneficia enorm dacă ar avea mai multe informaţii despre aceste variante. De aceea, ei încearcă să producă în laborator celule cu aceste variante genetice, pentru a putea analiza apoi funcţia acestor celule.
Au fost identificate noi variante relevante
Pentru a genera sistematic celule cu practic toate variantele relevante posibile ale genei EGFR, echipa ZTH a identificat mai întâi regiunile relevante pentru cancer din această genă. Acestea sunt regiuni în care mutaţiile fie determină transformarea unei celule sănătoase în celulă canceroasă, fie fac ca o celulă canceroasă să devină rezistentă sau, dimpotrivă, sensibilă la un medicament. Deoarece nu este posibil să se creeze toate aceste variante genetice prin editarea bazelor, cercetătorii au recurs la cealaltă metodă, editarea primară.
În cele din urmă, cercetătorii au analizat aceste celule. Pentru zece variante ale genei EGFR al căror efect asupra progresiei cancerului era anterior incert, ei au fost acum în măsură să furnizeze dovezi că acestea sunt semnificative şi să le descrie: unele dintre aceste variante pot juca un rol în apariţia cancerului, în timp ce celelalte îl pot face rezistent la anumite medicamente.
În cursul acestui studiu, cercetătorii ETH au descoperit, de asemenea, un mecanism potenţial nou prin care o mutaţie în gena EGFR poate provoca cancer. În plus, ei au găsit şase variante genetice care par să joace un rol în cancer, dar care nu fuseseră descrise niciodată - cu alte cuvinte, variante genetice relevante complet noi.
Gena EGFR este doar una dintre cele câteva sute de gene umane asociate cu cancerul. Această nouă abordare de cercetare este acum pregătită să descifreze variantele cu semnificaţie incertă şi în toate celelalte gene.
