Un test ADN simplu, bazat pe o probă de salivă prelevată din interiorul obrazului, ar putea permite identificarea mutaţiilor genetice din ţesuturi sănătoase înainte ca acestea să ducă la apariţia cancerului. Tehnica, dezvoltată de cercetători britanici, ar putea deveni în viitor un instrument esenţial pentru prevenţia personalizată a cancerului.
Cercetătorii de la Institutul Wellcome Sanger, în colaborare cu echipa studiului TwinsUK** de la King’s College London, au perfecţionat o metodă denumită nanosecvenţiere (NanoSeq*), care permite detectarea cu o precizie fără precedent a modificărilor ADN-ului. Aceste modificări, numite mutaţii somatice, apar natural odată cu vârsta şi, de obicei, sunt inofensive. Totuşi, unele dintre ele pot conferi celulelor un avantaj de creştere, determinând formarea de grupuri de celule identice ce pot reprezenta stadiile incipiente ale cancerului.
Aplicând tehnica NanoSeq ţintit, pe probe de exudat bucal şi mostre de sânge de la peste o mie de voluntari, cercetătorii au descoperit un peisaj genetic extrem de complex în ţesuturile sănătoase, oferind cea mai detaliată imagine de până acum asupra modului în care ţesuturile umane acumulează mutaţii de-a lungul vieţii.
Pe măsură ce oamenii îmbătrânesc, celulele acumulează în mod natural modificări ale ADN-ului, cunoscute sub numele de mutaţii somatice. Majoritatea sunt inofensive, dar unele pot conferi un avantaj de creştere anumitor celule, ducând la formarea de „clone” care poartă aceleaşi mutaţii. Pe măsură ce aceste clone se multiplică, anumite grupuri pot reprezenta primele etape ale dezvoltării cancerului, dar pot fi implicate şi în procesul de îmbătrânire sau în alte boli degenerative.
Detectarea mutaţiilor în tumori este relativ simplă, însă identificarea mutaţiilor rare în ţesuturi normale a fost dintotdeauna o provocare majoră. Motivul este că majoritatea metodelor de secvenţiere nu sunt suficient de precise pentru a distinge mutaţiile reale de erorile de analiză din biopsiile alcătuite din mii de celule - cum sunt cele obţinute prin metode neinvazive.
Pentru a depăşi aceste limitări, cercetătorii de la Wellcome Sanger Institute şi colaboratorii lor au perfecţionat tehnica NanoSeq, astfel încât aceasta să poată măsura cu precizie rata mutaţiilor, să identifice tiparele acestora şi să detecteze mutaţiile-cheie care conduc procesele de transformare celulară în orice tip de ţesut.
În acest nou studiu, publicat în revista Nature, pe 8 octombrie, cercetătorii au folosit pentru prima dată NanoSeq ţintit pentru a analiza mostre neinvazive - exudate bucale - de la 1.042 de participanţi din cohorta TwinsUK, alături de 371 de probe de sânge. Participanţii aveau vârste între 21 şi 91 de ani, fiind incluşi fumători, nefumători şi persoane cu un istoric diferit de consum de alcool, provenind din medii şi stiluri de viaţă variate.
Echipa a identificat peste 340.000 de mutaţii în celulele cavităţii bucale, dintre care mai mult de 62.000 în gene cunoscute pentru rolul lor în apariţia cancerului.
În total, 49 de gene au prezentat semne de selecţie pozitivă, respectiv mutaţii care oferă un avantaj de creştere celulară, inclusiv gene binecunoscute precum TP53 - o genă supresoare tumorală, una dintre cele mai studiate şi semnificative gene din biologia cancerului. Aceasta codifică o proteină numită p53, supranumită adesea „gardianul genomului”, pentru că are rolul de a detecta şi repara daunele ADN-ului din celule. Când ADN-ul unei celule este afectat, p53 opreşte ciclul celular, permiţând repararea erorilor sau, dacă acestea sunt prea grave, declanşează apoptoza (moartea programată a celulei). În esenţă, p53 împiedică celulele deteriorate să se multiplice. Când TP53 suferă mutaţii - ceea ce se întâmplă în peste jumătate din toate cancerele umane - funcţia protectoare a genei este pierdută, transformând TP53 într-o genă supresoare tumorală inactivată, ceea ce face ca celulele defecte să scape de control, practic „gardianul genomului” este eliminat din ecuaţie şi astfel începe „haosul celular”.
Rezultatele au arătat şi prezenţa unor „semnături mutaţionale” distincte - tipare de mutaţii în genom - asociate cu îmbătrânirea, fumatul şi consumul de alcool. De exemplu, fumatul a fost legat de un număr crescut de mutaţii în gena NOTCH1 şi de o proliferare mai accentuată a clonelor celulare modificate, iar consumul excesiv de alcool a fost asociat cu un tipar distinct de modificări ADN.
Cercetătorii au observat că, majoritatea clonelor cu mutaţii din ţesuturile normale erau foarte restrânse şi nu s-au extins constant în timp, sugerând că, deşi mutaţiile sunt frecvente, majoritatea celulelor modificate sunt împiedicate să prolifereze (să se dezvolte şi să se înmulţească) şi să progreseze către cancer.
Prin combinarea analizelor la scară largă cu o tehnică de secvenţiere mult îmbunătăţită şi extrem de precisă, cercetarea oferă cea mai detaliată imagine de până acum a modului în care ţesuturile umane normale suferă mutaţii şi evoluează odată cu trecerea anilor.
Aceste descoperiri deschid calea pentru utilizarea NanoSeq în măsurarea directă a modului în care stilul de viaţă, mediul şi factorii ereditari influenţează ADN-ul uman.
Versiunea îmbunătăţită a NanoSeq este deja folosită pe scară mai largă şi a devenit un instrument de bază în studiile de genetică umană şi oncologie derulate la Wellcome Sanger.
Într-un alt capitol al studiului, cercetătorii au folosit NanoSeq pentru a cartografia modul în care modificările dăunătoare ale ADN-ului din celulele spermatice cresc odată cu înaintarea în vârstă a bărbaţilor. Ei au observat o creştere semnificativă a modificărilor ADN odată cu înaintarea în vârstă. Probele prelevate de la 81 de bărbaţi, cu vârste între 24 şi 75 de ani, au arătat că aproximativ 2% dintre spermatozoizii bărbaţilor tineri conţineau mutaţii potenţial dăunătoare, procentul crescând la 3–5% la bărbaţii de vârstă mijlocie sau mai înaintată.
Potrivit cercetătorilor, rezultatele indică un risc genetic ascuns care creşte odată cu vârsta paternă. Unele modificări în ADN nu doar că persistă, dar se pot multiplica în testicule, ceea ce înseamnă că taţii care concep la vârste mai înaintate pot avea un risc mai mare de a transmite mutaţii dăunătoare copiilor lor.
„Acesta este cel mai amplu studiu de până acum privind acumularea mutaţiilor somatice în ţesuturile umane, ca rezultat al vârstei, fumatului, consumului de alcool, sexului biologic şi altor factori de risc. Această configuraţie a mutaţiilor genetice ar putea deveni în viitor un indicator măsurabil al riscului de cancer, permiţând intervenţii mai timpurii şi mai precise”, a declarat, miercuri, dr. Federico Abascal, coautor al studiului, citat într-un comunicat.
Cu NanoSeq, cercetătorii pot măsura consecinţele genetice ale factorilor de stil de viaţă în ţesuturi sănătoase, înţelegând mai bine de ce şi cum conduc aceştia la cancer. Această nouă capacitate de a studia mutaţiile somatice în biopsii neinvazive de la persoane sănătoase s-ar putea dovedi un instrument esenţial de prevenţie, ajutând la identificarea expunerilor potenţial cancerigene şi la descoperirea unor medicamente preventive eficiente.
NOTE:
*Lansată în 2021 de către Wellcome Sanger Institute, tehnica NanoSeq permite studierea modului în care apar modificările genetice în ţesuturile umane, menţinând totodată un nivel ridicat de precizie a analizelor.
**Studiul TwinsUK include aproximativ 16.000 de participanţi. Din acest grup, cercetătorii au invitat un subgrup să participe la noul studiu, selectându-i pe baza mai multor criterii. Voluntarii selectaţi au trimis probe de exudat bucal pentru analiză. Pentru a consolida relevanţa cercetării, au fost prioritizaţi participanţii mai în vârstă, perechile complete de gemeni, fumătorii, persoanele cu obezitate şi cei pentru care exista deja informaţie genetică disponibilă. De asemenea, cercetătorii au urmărit reducerea dezechilibrelor demografice, incluzând mai mulţi bărbaţi şi participanţi din rândul grupurilor etnice non-albe.
Pentru a investiga legăturile dintre mutaţii şi starea de sănătate, au fost preferaţi participanţii cu antecedente de cancer sau care urmaseră anumite tratamente medicamentoase. Unele probe au fost ulterior excluse din cauza problemelor de calitate. Din totalul final de 1.042 de donatori incluşi în studiu, 380 de persoane pentru care exista material biologic stocat în TwinsUK BioBank au fost selectate pentru secvenţierea ADN-ului arhivat din sânge integral. Dintre acestea, 371 de probe au trecut testele de control al calităţii şi au fost incluse în analiza finală a studiului.
