Por primera vez, los investigadores han logrado amplificar genes alterados por actividades como fumar, cuyos cambios pueden provocar cáncer de pulmón. Como los genes amplificados conservan la información alterada, esto supone un paso importante hacia la localización rápida y eficaz de este tipo de alteración genética y la mejora de nuestra capacidad para analizar las causas del cáncer.
En la mayoría de los casos, la aparición del cáncer se caracteriza por un cambio menor en el material genético de una persona. El ADN de una célula muta en una zona concreta hasta tal punto que la célula deja de dividirse de manera controlada y empieza a crecer sin control. En muchos casos, este tipo de mutación genética implica cambios químicos en componentes individuales del ADN. Estos cambios son inducidos por fumar tabaco y consumir alimentos como carnes curadas. Esto se debe a que los componentes de estos materiales pueden reaccionar químicamente con los componentes del ADN celular y modificarlos, creando así aductos de ADN. Hasta ahora, los científicos han podido determinar si las muestras de genes contienen aductos y, de ser así, cuántos. Sin embargo, el procedimiento es laborioso y no ha sido posible averiguar exactamente dónde se ha alterado un componente del código genético para convertirse en un aducto.
Investigadores del equipo dirigido por Shana Sturla, profesora de Toxicología de los Alimentos y la Nutrición, han logrado por primera vez amplificar muestras de genes que contienen aductos de ADN conservando las referencias a dichos aductos. Este tipo de amplificación es un requisito previo para la mayoría de las tecnologías que utilizan los investigadores para determinar la secuencia de ADN de un gen. Por lo tanto, en el futuro podría ser posible ampliar la secuenciación del ADN para incluir los aductos, además de los cuatro componentes básicos del ADN. «La comunidad científica dispondría de una herramienta importante para analizar en detalle los mecanismos moleculares que intervienen en el inicio del cáncer y los factores de riesgo correspondientes», afirma Sturla.
Los genes que incluyen componentes de ADN alterados (iluminados en rojo) pueden amplificarse gracias a un componente artificial del ADN creado por investigadores de ETH (a rayas). (Ilustración: O’Reilly Science Art)
Se encuentra una contraparte artificial
Los investigadores centraron sus esfuerzos en un aducto de ADN específico y típico: una alquilguanina llamada O-6-bencilguanina. Recrearon una reacción enzimática en un tubo de ensayo para obtener una copia negativa del material genético, de forma análoga a cómo se replica el ADN de manera natural en las células. Primero, los científicos tuvieron que encontrar una contraparte artificial de la alquilguanina que pudiera incorporarse en su lugar en la copia negativa, ya que la naturaleza produce contrapartes moleculares de los componentes básicos del ADN, pero no de los aductos de ADN. Por eso, la replicación de genes suele dar lugar a errores de copia (o mutaciones) cuando hay aductos presentes.
Los investigadores de ETH produjeron en el laboratorio varios derivados artificiales de los componentes básicos del ADN y los probaron como posibles contrapartes de la alquilguanina. Uno de ellos resultó especialmente adecuado. A continuación, los investigadores pudieron producir una copia negativa de un gen que contenía la alquilguanina.
El objetivo del trabajo realizado por Sturla y sus colegas era demostrar que es posible amplificar genes incluso cuando hay aductos presentes. Ahora debería ser posible que los investigadores encuentren contrapartes artificiales de otros aductos utilizando el mismo método. Como señala la profesora de ETH, esto significa que en el futuro podrían amplificarse genes alterados y determinarse sus secuencias con mayor facilidad. En 2010, Shana Sturla recibió una Starting Grant de cinco años del ERC, concedida por el Consejo Europeo de Investigación. El premio financió parcialmente el proyecto actual.
Referencia bibliográfica
Wyss LA, Nilforoushan A, Eichenseher F, Suter U, Blatter N, Marx A, Sturla SJ: Incorporación específica de un nucleótido artificial frente a un aducto mutagénico de ADN por una ADN polimerasa. Journal of the American Chemical Society, 9 de diciembre de 2014, doi:10.1021/ja5100542
Este artículo se publica en colaboración con ETH Zurich. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Fabio Bergamin estudió Biotecnología en Basilea y Estrasburgo y obtuvo un doctorado en Inmunología por la Universidad de Berna.
Imagen: Un radiólogo examina radiografías de mama tras un chequeo médico preventivo del cáncer en el hospital Ambroise Pare de Marsella, en el sur de Francia, el 3 de abril de 2008. REUTERS/Jean-Paul Pelissier.
