Método innovador de secuenciación de ADN facilita las pruebas y la detección más temprana del cáncer

Un método nuevo, preciso y eficiente de secuenciación de ADN, que necesita muestras de ADN más pequeñas para las pruebas, podría allanar el camino para los diagnósticos de próxima generación.

Investigadores de Penn Medicine (Filadelfia, Pensilvania, EUA) desarrollaron un método innovador para mapear marcas específicas de ADN conocidas como 5-metilcitosina (5mC), que son cruciales en la regulación de genes y desempeñan un papel importante en la salud y la enfermedad. Esta nueva metodología, denominada secuenciación de metilación directa (DM-Seq), permite a los científicos perfilar el ADN utilizando muestras mínimas y sin dañarlas, lo que la hace potencialmente aplicable a biopsias líquidas (pruebas de marcadores de cáncer en el torrente sanguíneo) y detección temprana del cáncer. A diferencia de los métodos existentes, también puede identificar de manera precisa 5mC sin confundirlo con otras marcas comunes.

Además de las bases primarias del ADN (adenina, citosina, guanina y timina), existe otra capa de información en las modificaciones del ADN que indican qué genes se activan o desactivan en un tipo celular determinado. Entre estas modificaciones, 5mC es muy importante ya que es el tipo más común en todos los mamíferos y es conocido por desactivar ciertos genes. Estas modificaciones del ADN, incluidos los 5mC, funcionan como controladores epigenéticos (reversibles, impulsados por el entorno) que modifican la forma en que se lee el ADN. El proceso de 5mC implica la unión de un pequeño grupo de átomos llamado grupo metilo a un sitio específico en la citosina, también conocido como la letra "C" en el alfabeto de ADN de cuatro letras. Esta modificación puede inhibir la expresión de ADN adyacente a través de mecanismos tanto directos como indirectos.

El ADN desactivado por 5mC puede incluir genes que codifican proteínas, que pueden no ser adecuados para la expresión en un tipo de célula específico en cierta etapa de la vida, y elementos similares a virus en el ADN que deben suprimirse continuamente. No es sorprendente que la ausencia o el exceso anormales de 5mC puedan dar como resultado una expresión génica anormal, lo que podría causar enfermedades como el cáncer. Ciertos patrones anormales de 5mC se consideran indicativos de algunos tipos de cáncer, lo que destaca la necesidad de un método de mapeo de 5mC preciso y específico. Las técnicas tradicionales para mapear 5mC usan químicos o enzimas que reaccionan de manera diferente a 5mC y citosina no alterada, lo que permite distinguir entre los dos. Sin embargo, el método convencional de secuenciación con bisulfito (BS-Seq) puede dañar gravemente el ADN y no logra diferenciar entre 5mC y otro tipo de metilación importante, la 5-hidroximetilcitosina (5hmC). Incluso los métodos más nuevos tienen limitaciones, incluida la necesidad de grandes cantidades de ADN.

La nueva técnica DM-Seq utiliza dos enzimas capaces de modificar el ADN: una ADN metiltransferasa de diseño y una ADN desaminasa. Estas enzimas pueden detectar 5 mC directa y específicamente y son lo suficientemente sensibles como para trabajar con cantidades de nanogramos de ADN, lo que hace que el método sea adecuado para aplicaciones de biopsia líquida. El equipo demostró la eficacia de DM-Seq en muestras de tumores cerebrales de tipo glioblastoma. En comparación con BS-Seq tradicional, DM-Seq fue más efectivo para distinguir 5mC de 5hmC en sitios genómicos críticos, donde los niveles de metilación pueden predecir los resultados del paciente. También compararon DM-Seq con una nueva técnica emergente de secuenciación de 5mC llamada TAPS, utilizada en el diagnóstico del cáncer, lo que reveló un inconveniente no reconocido previamente en TAPS que reduce su sensibilidad de detección de 5 mC.

"Las 5mC pueden actuar como una huella dactilar para la identidad celular, por lo que es importante que los científicos tengan el poder de aislar 5mC y solo 5mC", dijo Rahul Kohli, MD, PhD, profesor asociado de Bioquímica y Biofísica en Penn Medicine y autor principal del estudio. "DM-Seq utiliza dos enzimas para mapear 5mC y se puede aplicar a muestras de ADN dispersas, lo que significa que podría usarse, por ejemplo, en análisis de sangre que busquen ADN liberado en la sangre de tumores u otros tejidos de enfermedades".

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Penn Medicine