Avances en la detección de fusiones genéticas en el cáncer

Las células cancerosas a menudo tienen cambios llamados reorganizaciones genómicas que pueden dar lugar a la formación de genes de fusión. Estos son genes nuevos que surgen cuando partes de dos genes diferentes se unen. A veces, estos cambios pueden activar Oncogenes, que ayudan al crecimiento del cáncer, o desactivar Genes supresores de tumores que normalmente ayudan a prevenir el cáncer.

Entre los diferentes tipos de cáncer, algunos genes de fusión específicos son conocidos por jugar un papel importante. Por ejemplo, el gen de fusión BCR::ABL1 se encuentra comúnmente en la leucemia mieloide crónica (CML). Otros ejemplos notables incluyen SS18::SSX en sarcoma sinovial y TMPRSS2::ERG en cáncer de próstata. Entender estos genes de fusión es vital para diagnosticar ciertos cánceres, especialmente en niños, donde fusiones específicas sirven como marcadores.

#Cómo los genes de fusión llevan al cáncer

La forma en que los genes de fusión contribuyen al cáncer puede variar. Un mecanismo común es cuando la nueva posición del gen fusionado afecta cómo se regulan los genes, permitiendo que se expresen inapropiadamente. Otra forma es cuando la fusión crea una nueva proteína con una función alterada. Estos cambios pueden interrumpir el comportamiento normal de las células y llevar a un crecimiento celular incontrolado, que es característico del cáncer.

Identificar estos genes de fusión se ha convertido en una parte importante de la investigación sobre el cáncer. Ayuda a descubrir biomarcadores para el diagnóstico y en el desarrollo de terapias dirigidas, como los inhibidores de la tirosina quinasa que se utilizan para tratar la CML.

#Avances en la detección de genes de fusión

En los últimos años, una técnica llamada Secuenciación de ARN (RNA-seq) ha ganado popularidad para detectar genes de fusión. Se prefiere RNA-seq porque es generalmente más barato y permite a los investigadores medir los productos de ARN reales resultantes de las fusiones genéticas. La plataforma Illumina para RNA-seq se ha vuelto común en la investigación del cáncer.

Se han desarrollado muchos métodos computacionales para analizar datos de RNA-seq de Illumina para identificar posibles genes de fusión. Estos métodos han llevado a hallazgos significativos sobre genes de fusión en tejidos cancerosos y normales. Mientras que las fusiones en el cáncer son a menudo debido a reorganizaciones genómicas, las que se encuentran en tejidos normales son típicamente causadas por procesos como el empalme o variaciones genéticas naturales.

#Limitaciones de las lecturas cortas en la detección

A pesar de los avances con RNA-seq, la corta longitud de las lecturas de ARN puede limitar su efectividad. Las lecturas cortas pueden no capturar la estructura completa de los transcritos de fusión, necesitando métodos adicionales para reconstruir las secuencias completas.

Además, los métodos estándar de RNA-seq que se enfocan solo en ciertas partes de las moléculas de ARN pueden perder información importante sobre los puntos de ruptura de fusión. Aquí es donde entran en juego nuevas tecnologías como la secuenciación de lectura larga.

#Tecnologías de secuenciación de lectura larga

Los avances recientes en tecnologías de secuenciación de lectura larga, como las ofrecidas por PacBio y Oxford Nanopore, permiten la secuenciación de moléculas completas de ARN. Esto abre nuevas posibilidades para la ciencia al permitir la secuenciación completa de genes de fusión y sus transcritos.

Inicialmente, estas tecnologías de lectura larga enfrentaron desafíos, incluyendo un bajo rendimiento y tasas de error más altas. Sin embargo, las mejoras en ambas tecnologías han llevado a resultados más precisos, haciéndolas adecuadas para investigaciones detalladas de genes de fusión, especialmente en la investigación del cáncer.

#CTAT-LR-Fusion: Una nueva herramienta para detectar fusiones

Para abordar la necesidad de mejorar la detección de fusiones a partir de lecturas largas, se desarrolló una herramienta llamada CTAT-LR-fusion. Esta herramienta es parte de un marco más amplio que ayuda a analizar transcriptomas cancerosos. CTAT-LR-fusion está diseñada específicamente para RNA-seq de lectura larga y proporciona varias funciones, incluyendo la detección de lecturas quiméricas, identificación de transcritos de fusión, cuantificación de su expresión y visualización de resultados.

Para asegurar su efectividad, los investigadores crearon conjuntos de datos completos que imitan diferentes tecnologías de secuenciación y tasas de error. También realizaron experimentos utilizando líneas celulares cancerosas para validar la precisión de la herramienta.

#Evaluación del rendimiento de CTAT-LR-Fusion

El rendimiento de CTAT-LR-fusion se evaluó en comparación con herramientas existentes usando conjuntos de datos simulados y reales. Mostró resultados sólidos en la identificación precisa de transcritos de fusión, y superó otros métodos en cuanto a reportar el orden y la orientación correcta de los genes fusionados.

Cuando se aplicó a líneas celulares cancerosas reales, CTAT-LR-fusion pudo detectar más transcritos de fusión que los métodos tradicionales de RNA-seq de lectura corta. Los hallazgos ilustraron que las lecturas largas permiten una comprensión más profunda de la complejidad y variedad de fusiones presentes en los cánceres.

#Aplicaciones en transcriptómica de célula única

Un área significativa de investigación es cómo se comportan los genes de fusión a nivel de célula única. La capacidad de analizar células individuales proporciona información sobre la heterogeneidad tumoral y el impacto biológico de las fusiones. Usando CTAT-LR-fusion, los investigadores analizaron muestras de tumores e identificaron varios genes de fusión.

En una muestra de melanoma infiltrado por células T, la herramienta ayudó a identificar un gen de fusión específico que estaba presente en un alto porcentaje de células cancerosas. Esto resalta el potencial de la secuenciación de lectura larga y CTAT-LR-fusion para descubrir información genética importante relacionada con el cáncer.

#Desafíos y direcciones futuras

A medida que la investigación avanza, quedan varios desafíos. La necesidad de una validación más extensa de las detecciones de fusión en diversos tipos de cáncer y la integración de datos de plataformas de secuenciación de lectura larga y corta es crítica.

Con el rápido desarrollo de las tecnologías de secuenciación, el enfoque estará en optimizar aún más los métodos para detectar y analizar genes de fusión. Esto incluye mejorar la sensibilidad y especificidad de las herramientas de detección, y explorar la gama completa de implicaciones biológicas de las fusiones en varios cánceres.

#Conclusión

El estudio de los genes de fusión en el cáncer es un campo dinámico que está en constante evolución. Nuevas tecnologías y herramientas como CTAT-LR-fusion mejoran nuestra capacidad para identificar y analizar estos cambios genéticos críticos. A medida que aprendemos más sobre el papel de los genes de fusión en el cáncer, nos acercamos a enfoques de medicina personalizada que pueden llevar a mejores resultados para los pacientes.

La promesa de integrar la secuenciación de lectura larga en la investigación del cáncer tiene un gran potencial para descubrir nuevos biomarcadores y desarrollar terapias más efectivas. A medida que continuamos explorando estos avances, el futuro del diagnóstico y tratamiento del cáncer podría transformarse.