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DESARROLLA UNIVERSITARIO UN MÉTODO NO INVASIVO QUE DETECTA EN SANGRE CÁNCER EN ETAPAS INICIALES

 
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metodonoinvasivo29 de septiembre de 2014

Con un innovador método que detecta en la sangre mutaciones de cinco genes fundamentales en el desarrollo del cáncer pulmonar, Felipe Vaca Paniagua, profesor de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Iztacala de la UNAM, ha creado una herramienta sensible para identificar tumores en su etapa más temprana.

El químico fármaco-biólogo y doctor en ciencias biomédicas, quien forma parte de un convenio de colaboración entre la FES Iztacala y el Instituto Nacional de Cancerología (INCan), recurre a la secuenciación masiva de material genético (ADN circulante) para identificar mutaciones asociadas a cinco genes del cáncer pulmonar: EGFR, BRAF, PIK3CA, RAS y ERBB2, utilizados por los médicos oncólogos como biomarcadores moleculares.

“La detección oportuna es fundamental en la batalla contra esa enfermedad y ofrece un lapso irreemplazable para combatirla antes de que avance. Por eso el objetivo es lograr una alta sensibilidad en este método, que está a la vanguardia a nivel mundial y se basa en un concepto novedoso llamado biopsia líquida”, explicó.

En vez de las muestras de tejido que se extraen del tumor para su análisis de patología, la propuesta de Vaca Paniagua es no invasiva y consiste en realizar la detección a partir de una muestra de sangre del paciente.

“Los tumores son conglomerados de múltiples clonas celulares con distintas alteraciones moleculares. Esta heterogeneidad molecular y funcional es uno de los principales retos en el tratamiento. Muchas de estas alteraciones tienen importancia clínica porque son blanco de tratamientos dirigidos contra la molécula específica que presenta la alteración”.

Típicamente, estos cambios genéticos se detectan por medio de análisis a partir de biopsias de tejido tumoral (que se obtiene mediante un procedimiento invasivo y doloroso para el paciente), que muchas veces se localiza en sitios muy profundos del organismo o en tejidos inoperables, detalló.

Capturar mutaciones

En su método, que es una prueba de concepto, demostró que es posible emplear técnicas de secuenciación masiva de última generación para descubrir mutaciones somáticas a partir de muestras sanguíneas, mediante la implementación de análisis bioinformáticos especializados para identificar las variaciones de genes tumorales presentes en apenas el dos por ciento en el plasma.

“La finalidad de nuestro estudio fue evaluar si es posible capturar las mutaciones de relevancia clínica que están en el tejido tumoral con el uso de la muestra de plasma del paciente. Al realizar el estudio nos enfocamos en los cinco genes más asociados al cáncer pulmonar, cuyas alteraciones son empleadas como biomarcadores para elegir la terapia más adecuada”, resumió.

Estudio clínico en Francia

Merecedor de una beca Marie Curie, Vaca Paniagua realizó un trabajo académico de dos años en la Agencia Internacional de Investigación en Cáncer de la Organización Mundial de la Salud, con sede en Lyon, Francia.

“Es un centro mundial de referencia en cáncer y ahí desarrollé el protocolo de este método dentro del Grupo de Mecanismos Moleculares y Biomarcadores”, relató.

Éste es el estudio más grande efectuado hasta ahora en cáncer de pulmón, donde incluyeron a 107 pacientes no fumadores con adenocarcinoma pulmonar, de los cuales compararon las mutaciones en el tumor pulmonar, así como la sangre de 68 de ellos. “Encontramos que 50 tumores tenían transformaciones y hallamos éstas en 27 muestras sanguíneas”.

En este proceso, cuyos resultados fueron publicados en la revista Clinical Cancer Research, demostraron que es posible identificar alteraciones por medio de secuenciación masiva de ADN circulante en las muestras de sangre. “Con este método alcanzamos una sensibilidad de 58 por ciento y una especificidad de 87 por ciento”, precisó.

Entre las ventajas de este método no invasivo, destacó que es posible analizar la totalidad de la heterogeneidad tumoral. “Es decir, podemos identificar las alteraciones genéticas presentes en todas las células tumorales del cuerpo, incluidas las del tumor primario y las metástasis”.

Además, permite analizar la evolución molecular de los tumores a lo largo de su evolución para identificar alteraciones que ayuden a aplicar tratamientos más efectivos.

Un beneficio adicional es la posibilidad de realizar un monitoreo de la respuesta y resistencia al tratamiento, lo que ayuda a definir estrategias personalizadas más asertivas para cada paciente.

“Debido a que muchos tipos de cáncer son curables si se detectan a tiempo, queremos emplear este método para identificar a los tumores en sus etapas tempranas, especialmente en aquellos de evolución asintomática, que generalmente llegan a la clínica en etapas avanzadas, muchas veces intratables”, apuntó.

Como en la sangre del paciente el ADN circulante proveniente del tumor es mínimo, en promedio de dos por ciento, el nuevo reto de Vaca Paniagua es refinar la sensibilidad de su método.

“Actualmente en la FES Iztacala, en colaboración con Luis Alonso Herrera Montalvo y Claudia M. García Cuellar del INCan, estamos concentrados en hacer el método más robusto para mejorar la sensibilidad del 58 por ciento que logramos en el estudio clínico”.

Para continuar con éste y otros proyectos, en los próximos meses la entidad multidisciplinaria estrenará un secuenciador masivo de ADN, donde el universitario y sus colaboradores podrán replicar estudios como el realizado en Francia, ahora extensivo a otros tipos de carcinoma, como el de colon y mama, y afinarán su mirada molecular de detección de tumores.

“Para 2015 esperamos contar con un protocolo clínico, que podrá ser patentado”.

El secuenciador y este proyecto forman parte del nuevo Laboratorio Nacional en Salud: Diagnóstico Molecular y Efecto Ambiental en Enfermedades Crónico-Degenerativas, que la instancia universitaria estrenará antes de fin de año.

Créditos: UNAM-DGCS-562-2014

Identifican, mediante secuenciación, mutaciones en genes de pacientes con cáncer de mama

 
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6 de noviembre de 2013

En México, cinco mil 400 mujeres mueren cada año por cáncer de mama.
En México, cinco mil 400 mujeres mueren cada año por cáncer de mama.

• Con el procedimiento será posible determinar si una joven desarrollará neoplasia al analizar su material genético, lo que lo hace una medida preventiva y, a largo plazo, una alternativa para curar un tumor antes de su aparición
• Carlos Pérez Plasencia, de la FES Iztacala, obtuvo el Premio Nacional de Investigación Biomédica, en la categoría de Investigación Clínica

En México, cinco mil 400 mujeres mueren cada año por cáncer de mama. En promedio, cinco de cada 100 presentan un componente hereditario. Al detectar las mutaciones en la secuencia de los genes involucrados en el desarrollo de tumores cancerígenos, sería posible salvarles la vida.

Carlos Pérez Plasencia, responsable del Laboratorio de Genómica Funcional de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Iztacala de la UNAM, trabaja en laIdentificación de mutaciones en los genes BRCA 1 y BRCA 2 en pacientes con cáncer de mama por medio de secuenciación de última generación.

Con este conocimiento, es factible determinar si una joven de 18 años desarrollará cáncer de mama o de ovario sólo con analizar su material genético. Representa una medida preventiva y, a largo plazo, una alternativa para curar un tumor antes de su aparición.

Además, por primera vez se reconocieron seis mutaciones no reportadas a nivel mundial, que representan la marca de la población mestizo-mexicana. Es el primer estudio en el país que indaga nuevas alternativas para analizar las unidades de herencia implicadas en el desarrollo de la neoplasia, aseguró.

Genómica funcional

Por esta investigación, Pérez Plasencia obtuvo el primer lugar en el XXIV Premio Nacional de Investigación Biomédica, de la Fundación GlaxoSmithKline-Funsalud (Fundación Mexicana para la Salud), en la categoría que reconoce indagaciones destacadas en el área clínica.

El especialista universitario refirió que a nivel nacional sólo hay dos trabajos en secuenciación genética implicada en el desarrollo de tumores malignos, y fueron realizados con 20 pacientes. En el nuestro, analizamos el material genético de cerca de 200 familias con antecedentes de cáncer de seno.

El investigador, quien también coordina la Unidad de Genómica y Secuenciación Masiva del Instituto Nacional de Cancerología (INCan) expuso que si los genes BRCA 1 o BRCA 2 presentan cambios en su secuencia, confieren un riesgo relevante para desarrollar cáncer de seno, principalmente, o de ovario, en algunos casos.

Si uno de los alelos de las unidades de herencia estudiadas está mutado, las niñas tienen hasta 85 por ciento de probabilidades de padecer estas neoplasias a lo largo de su vida. Debido al análisis del material genético, podemos eliminar riesgo de que las presenten.

Metodología innovadora

Pérez Plasencia destacó que en el proyecto se utilizó la pirosecuenciación masiva, desarrollada por Roche; el método más sofisticado a nivel mundial para estudiar genes de gran tamaño.

Con esta opción, fuimos capaces de leer en cada paciente hasta 80 veces la misma cadena, lo que arrojó resultados sin margen de error, dijo.

El material genético se amplifica en nanoreactores del tamaño de una partícula de polvo. El proceso de secuenciación está basado en el principio de síntesis, que al incorporar un ácido nucleico produce luz (liberación de fotones), con lo que es posible conocer la secuencia específica del material genético.

Simultáneamente, una cámara de alta tecnología rastrea en tiempo real estas reacciones para identificar las moléculas orgánicas y conocer la información buscada, precisó.

La Fundación Glaxo Smith Kline es una entidad no lucrativa que tiene entre sus objetivos la promoción de la educación médica continua y el fomento al desarrollo biomédico en México. Cada año, convoca al Premio Nacional de Investigación para apoyar esta actividad y estimular la generación de conocimientos que eleven la calidad de vida humana.

Creditos: UNAM-DGCS-656

En busca de terapias génicas, indagan genes que migraron de la mitocondria al núcleo celular

 
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Diego González Halphen, investigador del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.
Diego González Halphen, investigador del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM.

8 de septiembre de 2013

• Con un modelo de algas unicelulares de agua dulce, Diego González Halphen, del IFC de la UNAM, estudia los caminos que recorren proteínas y genes

• La investigación pretende llegar a desarrollar tratamientos que corrijan mutaciones en personas con enfermedades mitocondriales causantes de retraso mental, ceguera, bajo tono muscular y problemas de movilidad

Un grupo de enfermedades mitocondriales, causantes de retraso mental, ceguera, bajo tono muscular y problemas de movilidad, que son congénitas y afectan a uno de cada seis mil recién nacidos, podrían curarse en un futuro si logran corregirse las mutaciones genéticas que las provocan.

En esos padecimientos, la mitocondria —estructura encargada de dotar de energía a la célula y que cuenta con su propio material genético— tiene una o varias mutaciones en su ADN, que ocasionan daños severos, hasta ahora incurables.

Para eventualmente desarrollar terapias génicas capaces de corregir esas mutaciones, Diego González Halphen, investigador del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la UNAM, rastrea la ruta que recorren algunas proteínas y genes entre la mitocondria y el núcleo celular.

Para ello, utiliza algas verdes unicelulares de agua dulce (como Chlamydomonas y Polytomella), en las que seis genes han migrado de la mitocondria al núcleo y las seis proteínas correspondientes han demostrado ser capaces de recorrer, con éxito, el complejo camino hacia el interior de la estructura.

“Entender ese proceso, en el que varios genes mitocondriales han migrado exitosamente para integrarse al ADN nuclear, nos ayudará a copiarlo en células humanas e intentar una terapia génica que corrija los efectos de la mutación causante de esas afecciones”, explicó González Halphen.

Con más de 15 años de experimentar en su laboratorio con un tipo de algas verdes que de manera natural crecen en los charcos de agua dulce, el doctor en bioquímica ensaya con dos de las seis proteínas que cruzan la barrera mitocondrial y son candidatas para posibles desarrollos de terapias génicas.

Mutaciones en el ADN mitocondrial

Se piensa que las mitocondrias se originaron hace dos mil 500 millones de años por la simbiosis que estableció una bacteria con otra célula.

“Esas bacterias permanecieron encapsuladas dentro de la célula y a través de la evolución se convirtieron en mitocondrias, por eso mantienen su propio material genético o ADN. En los mamíferos, las mitocondrias se transmiten sólo a través de la madre, pues después de la fecundación únicamente permanecen las de los óvulos”, explicó.

Como cualquier ADN, el mitocondrial es susceptible a tener mutaciones. “Los humanos podemos tener en las células de 100 a mil mitocondrias y cada una tiene hasta 10 pequeños genomas o ADN mitocondriales”, detalló. Si existen mutaciones ocurren diferentes daños congénitos, en general muy graves e irreversibles, apuntó.

Cómo corregir daños en el ADN mitocondrial

La alternativa de la terapia génica para enfrentar estas enfermedades requiere transformar el ADN mitocondrial para corregir la alteración.

“Hasta ahora no sabemos cómo hacerlo, pues no existe algún vector o virus que llegue a la mitocondria, ni nada que pueda reparar una mutación en el genoma mitocondrial. Dado su origen, la mitocondria protege su ADN dentro de dos membranas”, dijo.

Pero en las algas verdes que el universitario reproduce en su laboratorio del IFC, es posible manipular los genes de esos organismos unicelulares, que tienen dos flagelos y crecen muy bien en medios acuosos, con el uso de acetato o alcohol como fuente de carbono.

Genes semejantes a los que tenemos los humanos en el ADN mitocondrial se fueron al núcleo en esas algas. Esto significa que las proteínas correspondientes se tienen que sintetizar en el citosol y después introducirse a la mitocondria, cruzar sus dos membranas y encajarse adecuadamente en la cadena respiratoria para que ésta funcione y pueda formarse ATP, un nucleótido fosforilado fundamental para generar energía química, explicó.

Las seis proteínas candidatas (entre ellas la Cox2 y Cox3, actualmente en experimentación) son parecidas a las humanas. “En las personas éstas se forman dentro de la mitocondria, mientras que en las algas se sintetizan en el citosol y luego se introducen en la mitocondria”, aclaró.

La estrategia del bioquímico consiste en diseñar proteínas mitocondriales que se sinteticen en el citosol de células humanas, que sean capaces de entrar a la mitocondria y que puedan resolver la disfunción original. Si conocemos cómo ocurre este proceso en esa estructura de las algas, podremos diseñar proteínas humanas sintéticas que también lo hagan, señaló.

Expresión alotópica

Con el uso de biología molecular, el investigador y sus colegas pueden diseñar genes para que sinteticen las proteínas que ellos desean ensayar.

“Eso se conoce como expresión alotópica, significa que expresamos un gen no en su lugar de origen (en este caso, la mitocondria), sino en otro compartimento de la célula (el núcleo)”.

Esta técnica, novedosa a nivel mundial, aún enfrenta dificultades experimentales serias, pero es una vía para desarrollar futuras aplicaciones terapéuticas.

“La expresión alotópica es difícil de lograr porque requiere que la proteína se sintetice adecuadamente, ingrese a la mitocondria, traspase sus dos membranas y adquiera una disposición correcta dentro de la membrana. Estas proteínas no funcionan solas, sino como complejos que deben ensamblarse de forma adecuada”, precisó.

A las que sintetizan en el laboratorio, el científico y sus colaboradores les agregan una “pre-secuencia mitocondrial”, una extensión en el amino terminal de la proteína que la dirige hacia la mitocondria. “Es como agregarle un código postal, para dirigirla hacia donde queremos, en este caso, hacia la mitocondria”.

González Halphen reconoció que emular a la naturaleza es una ruta bioquímica intrincada, que requiere éxito en cada paso de un mecanismo muy preciso. A ello dedica su esfuerzo académico, con la meta de enfrentar enfermedades hasta ahora incurables.

Créditos: DGCS/UNAM/539/2013

Universitarios trabajan en mapeo del genoma de la diabetes tipo 2

 
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El trabajo se centra en mestizos mexicanos con ancestría amerindia, grupo nunca antes estudiado, explicó María Teresa Tusié Luna, del Instituto de Investigaciones Biomédicas
El trabajo se centra en mestizos mexicanos con ancestría amerindia, grupo nunca antes estudiado, explicó María Teresa Tusié Luna, del Instituto de Investigaciones Biomédicas

09 de Agosto de 2012

Un equipo de universitarios del Instituto de Investigaciones Biomédicas (IIBm) de la UNAM, encabezado, por María Teresa Tusié Luna, llevan a cabo investigaciones sobre el papel de distintos genes de riesgo para la diabetes tipo 2. Han asociado ocho de 21.

En la Unidad de Biología Molecular y Medicina Genómica perteneciente a dicho instituto, se llevan a cabo las investigaciones sobre mapeo del genoma con dos entidades más: el Instituto Nacional de Medicina Genómica y el Instituto Broad, de Boston, Massachusetts.

El proyecto lleva dos años y está programado para concluir en febrero de 2013; sin embargo, por los resultados hasta ahora obtenidos, Tusié confía en que el acuerdo con las entidades involucradas habrá de extenderse el tiempo necesario.

“Acabamos de recibir la aceptación de la publicación Diabetes, la más importante del área. En ese trabajo estudiamos la participación de 21 genes y definimos que, para la población mestiza mexicana, de acuerdo a la frecuencia con que ocurren las variaciones genéticas, se pueden asociar ocho”, refirió la entrevistada.

Para el resto de los genes, la frecuencia de las variaciones es menor, o bien el efecto de riesgo es tan pequeño que se necesitan más individuos para observar el efecto.

Este estudio incluyó a dos mil 200 individuos, entre pacientes y sujetos de control mayores de 18 años y menores de 80, con proporción semejante de mujeres y hombres, con y sin obesidad.

“Algunos de los genes identificados implican riesgo en individuos delgados. En ausencia de factores como la obesidad, éstos promueven una fuerte predisposición al padecimiento, particularmente en jóvenes”.

Mapeo

En colaboración con las instituciones referidas, “participamos en un estudio de mapeo global del genoma para la diabetes tipo 2, es decir, esta estrategia consiste en explorar todas las regiones de nuestro genoma para encontrar los genes que pudieran participar en el riesgo de la enfermedad. El trabajo se centró en mestizos mexicanos con ancestría amerindia, nunca estudiados con anterioridad”.

Esta labor de asociación genómica cuenta con una serie marcadores posicionados en todos los cromosomas, lo que permite evidenciar vinculación prácticamente en cualquier sitio.

Los estudios consideraron a cuatro mil 500 individuos de población mestiza mexicana y un número semejante de personas de corte multiétnico, de ancestría latinoamericana. Alrededor del 60 por ciento de la población mestiza mexicana estudiada fue caracterizada por Carlos Aguilar Salinas en Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán.

Colaboración

David Altshuler es el responsable en el Instituto Broad, en Boston; en México, el apoyo del Instituto Nacional de Medicina Genómica ha resultado decisivo.

El equipo de colaboradores de Tusié lo integran dos técnicos académicos, dos investigadores, una trabajadora social y seis estudiantes (cinco de posgrado y uno de maestría).

Desde que opera el proyecto, ha viajado un par de ocasiones a Boston; de aquella entidad han hecho tres visitas. Estudiantes de posgrado o investigadores asociados han cumplido dos estancias en Massachusetts, cada una de dos a tres meses.

En ese mismo periodo, además de capacitación sobre tecnología de vanguardia, en México se han celebrado talleres, conferencias y cursos al que han asistido miles participantes, de manera presencial o remota.

Boletín UNAM-DGCS-489
Ciudad Universitaria.