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Nuevas Perspectivas sobre el Desarrollo del Cáncer

La investigación muestra cómo las mutaciones en las células sanguíneas pueden predecir el riesgo de cáncer.

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El cáncer es una enfermedad que comienza cuando las células del cuerpo empiezan a crecer sin control. Este crecimiento anormal suele ocurrir debido a cambios en el material genético de las células. Entender cómo ocurren estos cambios y por qué llevan al cáncer es importante para desarrollar mejores métodos de detección temprana y tratamiento.

Cómo Cambian las Células

El proceso que lleva al cáncer se puede ver como una especie de Evolución, parecido a cómo las especies evolucionan con el tiempo. En nuestros cuerpos, los tejidos están compuestos por muchas células que pueden cambiar a través de varios procesos. Estos cambios pueden incluir Mutaciones, que son errores en el ADN, y selección, que es cuando ciertas células crecen más rápido que otras. Con el tiempo, un grupo de células que han pasado por estos cambios puede formar un clon, lo que puede llevar al cáncer.

El Misterio de los Motores del Cáncer

Los investigadores han identificado muchos cambios en los genes que se encuentran comúnmente en los cánceres. Sin embargo, una pregunta clave sigue siendo: ¿por qué se encuentran estos cambios en muchos tejidos sanos, pero el cáncer sigue siendo relativamente raro en esos tejidos? Algunas personas pueden tener cambios celulares tempranos que siguen siendo inofensivos, mientras que otras pueden desarrollar cánceres agresivos. Entender si estos cambios son aleatorios o siguen un camino específico podría ayudar a predecir el riesgo de cáncer.

Perspectiva Histórica

La idea de que el cáncer se desarrolla a través de cambios en las células ha estado presente desde los años 50. Los modelos tempranos sugerían que el riesgo de cáncer aumenta con la edad debido a la acumulación de mutaciones. Estos modelos miraban varios factores, como qué tan rápido ocurren las mutaciones y cómo el tamaño de las poblaciones celulares influye en el riesgo de cáncer. Sin embargo, estos modelos tienen limitaciones en cuanto a predecir casos reales de cáncer.

El Papel de la Sangre en el Estudio del Cáncer

El sistema sanguíneo ofrece una oportunidad única para estudiar el desarrollo del cáncer. Los investigadores pueden recolectar muestras de sangre de personas sanas durante muchos años, rastreando cambios que ocurren antes de que se desarrolle el cáncer. Un fenómeno observado es la Hematopoyesis Clonal, donde ciertas mutaciones aumentan en la sangre sin causar ningún síntoma de cáncer. Sin embargo, estas mutaciones pueden aumentar el riesgo de desarrollar cánceres sanguíneos más adelante.

Entendiendo la Hematopoyesis Clonal

La hematopoyesis clonal ocurre cuando mutaciones específicas se vuelven comunes en las células sanguíneas. Estas mutaciones, como DNMT3A, TET2 y ASXL1, suelen aparecer a medida que las personas envejecen. Tener estas mutaciones no significa que una persona desarrollará cáncer, pero indica un riesgo mayor. Los investigadores han comenzado a cuantificar cómo ocurren estos cambios con el tiempo, aunque muchas preguntas sobre la transición a la leucemia siguen sin respuesta.

Diseño del Estudio

Para entender mejor cómo la hematopoyesis clonal puede llevar a la Leucemia Mieloide Aguda (LMA), los investigadores examinaron muestras de sangre de un gran grupo de mujeres durante más de una década. Se centraron en mujeres que estaban sanas pero que luego desarrollaron LMA. Al analizar múltiples muestras de sangre de estas personas, los investigadores pudieron ver cómo cambiaron las mutaciones con el tiempo.

Tecnología de Secuenciación Profunda

Se desarrolló un método especializado llamado TETRIS-seq para analizar estas muestras de sangre. Esta técnica permite la detección precisa de cambios en el ADN, incluso aquellos presentes en cantidades muy pequeñas. Al monitorear la frecuencia y los tipos de mutaciones en la sangre, los investigadores pueden tener una imagen más clara del desarrollo del cáncer.

Comparando Casos y Controles

En el estudio, la mitad de las mujeres que desarrollaron LMA mostraron signos de hematopoyesis clonal, similar a los controles sanos. Sin embargo, la dinámica de las mutaciones en las mujeres que desarrollaron LMA era marcadamente diferente. En estos casos, las mutaciones aparecieron con más frecuencia y cambiaron rápidamente con el tiempo. La presencia de múltiples mutaciones en varios genes asociados con LMA fue más común, lo que indica un camino evolutivo más agresivo.

Evolución de las Mutaciones Clonales

Para obtener una visión de cómo evolucionan las mutaciones, los investigadores reconstruyeron la historia de las mutaciones en individuos. Encontraron varios patrones: algunos individuos mostraron una evolución lineal de mutaciones mientras que otros demostraron interferencia compleja entre múltiples mutaciones. Esto permitió a los investigadores identificar cuándo ocurrieron mutaciones clave y cómo contribuyeron al proceso general de evolución del cáncer.

Prediciendo el Futuro Desarrollo del Cáncer

Al aplicar los datos recopilados, los investigadores desarrollaron un marco matemático que ayuda a predecir cómo las mutaciones compiten y se expanden con el tiempo. Observaron que los clones exitosos de células podían crecer más que otros y que ciertas mutaciones aumentaban significativamente la probabilidad de desarrollar cáncer en el futuro.

Relación Entre el Conteo de Mutaciones y el Crecimiento

Los hallazgos mostraron que los individuos que adquirieron múltiples mutaciones temprano tenían tasas de crecimiento más altas de sus células cancerosas. Aquellos individuos con dos, tres o incluso cuatro mutaciones tenían un crecimiento exponencialmente más rápido en comparación con aquellos con solo una mutación. Esto indica que las mutaciones acumulativas pueden tener un efecto sinérgico, lo que lleva a un riesgo aumentado de cáncer.

Perspectivas de Simulaciones

Los investigadores crearon simulaciones por computadora para modelar la dinámica evolutiva de las células sanguíneas. A través de este modelado, confirmaron que los patrones observados en personas reales coincidían con los predichos por el modelo. Las simulaciones apoyaron la idea de que múltiples mutaciones clave a menudo llevan al cáncer, y resaltaron cómo el desarrollo del cáncer puede ser más predecible de lo que se pensaba anteriormente.

Importancia de la Detección Temprana

Identificar signos tempranos de mutaciones es crucial para predecir el riesgo futuro de cáncer. Los datos sugieren que muchas personas que desarrollan LMA mostraron signos de mutaciones significativas mucho antes de su diagnóstico. Monitorear estas mutaciones podría llevar a mejores métodos de detección temprana.

Conclusión

El estudio del desarrollo del cáncer, especialmente en el contexto de los sistemas sanguíneos, ha revelado importantes perspectivas sobre los procesos evolutivos subyacentes a esta enfermedad. Entender cómo ocurren, compiten y se expanden las mutaciones con el tiempo puede ayudar a los investigadores a definir nuevas estrategias para la detección temprana y la intervención en la lucha contra el cáncer.

Direcciones Futuras

Es necesario seguir investigando para explorar cómo estos hallazgos se aplican a otros tipos de cáncer. La evolución del cáncer en el cuerpo humano es compleja, involucrando una variedad de cambios genéticos y factores ambientales. Al continuar estudiando estos procesos, los científicos esperan crear métodos más efectivos para prevenir y tratar el cáncer.

Fuente original

Título: Evolutionary dynamics in the decades preceding acute myeloid leukaemia

Resumen: Somatic evolution in ageing tissues underlies many cancers. However, our quantitive understanding of the rules governing this pre-cancerous evolution remains incomplete. Here we exploit a unique collection of serial blood samples collected annually up to 15 years prior to diagnosis of acute myeloid leukaemia (AML) to provide a quantitative description of pre-cancerous evolutionary dynamics. Using deep duplex sequencing and evolutionary theory, we quantify the acquisition ages and fitness effects of the key driver events in AML development. The first driver mutations are typically acquired in the first few decades of life when the blood remains highly polyclonal. These early slow-growing clones subsequently acquire multiple further driver mutations which confer selective advantages up to 100-fold larger than the early drivers. These faster-growing clones harbouring multiple driver mutations can cause complete somatic sweeps of the blood decades before diagnosis, a feature strongly associated with future AML. Once established in the blood, the dynamics of driver mutations are highly predictable. Trajectories are shaped by strong clonal competition between lineages with limited evidence of other extrinsic factors playing a major role. Our data show that the clonal dynamics of blood are consistent with a set of remarkably simple evolutionary rules which strike a balance between chance and determinism.

Autores: Jamie R Blundell, C. Watson, Y. P. G. G. Poon, H. A. J. MacGregor, A. V. A. Fonseca, S. Apostolidou, A. Gentry-Maharaj, U. Menon

Última actualización: 2024-07-10 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.05.602251

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.05.602251.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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