La detección del daño del ADN en las células puede predecir si se desarrollará cáncer, pero las pruebas para este tipo de daño tienen una sensibilidad limitada.
Agencia Latina de Noticias Medicina y Salud Pública
La detección del daño del ADN en las células puede predecir si se desarrollará cáncer, pero las pruebas para este tipo de daño tienen una sensibilidad limitada. Un equipo de ingenieros biológicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) ha desarrollado un nuevo método de cribado que, en su opinión, podría hacer que estas pruebas fueran mucho más rápidas, fáciles y precisas.
El Programa Nacional de Toxicología, una agencia gubernamental de investigación que identifica sustancias potencialmente peligrosas, está ahora trabajando en la adopción de la prueba MIT para evaluar nuevos compuestos.
"Mi esperanza es que lo usen para identificar posibles carcinógenos y que los saquemos de nuestro medio ambiente. Así evitar que se produzcan en cantidades masivas", dice Bevin Engelward, profesor de ingeniería biológica del MIT y autor principal del estudio.
"Pueden pasar décadas entre el momento en que se expone a un carcinógeno y el momento en que se contrae el cáncer. Por lo que realmente necesitamos pruebas predictivas. Necesitamos prevenir el cáncer en primer lugar".
El laboratorio de Engelward está trabajando actualmente en la validación de la prueba. Esta utiliza células similares al hígado humano que metabolizan sustancias químicas de forma muy similar a las células reales del hígado humano y producen una señal distintiva cuando se produce un daño en el ADN.
Le Ngo, antiguo estudiante de postgrado y postdoctorado del MIT, es el autor principal del artículo, que aparece hoy en la revista Nucleic Acids Research. Otros autores del MIT incluyen a Norah Owiti, estudiante de postdoctorado, Yang Su, ex estudiante de postgrado Jing Ge, Aoli Xiong, estudiante de postgrado de Singapore-MIT Alliance for Research and Technology. También Jongyoon Han, profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación, y Leona Samson, profesora emérita de ingeniería biológica. Carol Swartz, John Winters y Leslie Recio de Integrated Laboratory Systems también son autores del artículo.
Actualmente, las pruebas para detectar el potencial cancerígeno de las sustancias químicas involucran la exposición de ratones a la sustancia. Luego, esperar para ver si desarrollan cáncer, lo cual toma aproximadamente dos años.
Engelward ha pasado gran parte de su carrera desarrollando formas de detectar el daño en el ADN de las células. Lo que eventualmente puede conducir al cáncer.
Uno de estos dispositivos, el CometChip. Este revela el daño del ADN colocando el ADN en una serie de microcubetas sobre una placa de gel polimérico y luego exponiéndolo a un campo eléctrico. Las hebras de ADN que se han roto viajan más lejos, produciendo una cola en forma de cometa.
Aunque el CometChip es bueno para detectar roturas en el ADN, así como daños en el ADN que se convierten fácilmente en roturas, no puede detectar otro tipo de daño conocido como lesión voluminosa. Estas lesiones se forman cuando los químicos se adhieren a una hebra de ADN y distorsionan la estructura de la doble hélice, interfiriendo con la expresión génica y la división celular. Los productos químicos que causan este tipo de daño incluyen la aflatoxina, que es producida por hongos y puede contaminar el maní y otros cultivos, y el benzo[a]pireno, que puede formarse cuando los alimentos se cocinan a altas temperaturas.
Engelward y sus estudiantes decidieron intentar adaptar el CometChip para que pudiera detectar este tipo de daño en el ADN. Para ello, aprovecharon las vías de reparación del ADN de las células para generar roturas de hebras. Típicamente, cuando una célula descubre una lesión voluminosa, tratará de repararla cortando la lesión y luego reemplazándola con un nuevo pedazo de ADN.
"Si hay algo pegado al ADN, tienes que arrancar ese tramo de ADN y luego reemplazarlo con ADN nuevo. En ese proceso de rasgado, se está creando una rotura de hebra",
dice Engelward.
Para capturar esas hebras rotas, los investigadores trataron las células con dos compuestos que les impiden sintetizar ADN nuevo. Esto detiene el proceso de reparación y genera ADN no reparado de una sola cadena que la prueba Comet puede detectar.
Los investigadores también querían asegurarse de que su prueba, llamada HepaCometChip. Esta detectaría sustancias químicas que sólo se vuelven peligrosas después de haber sido modificadas en el hígado a través de un proceso llamado bioactivación.
"Muchos productos químicos son inertes hasta que el hígado los metaboliza", dice Ngo. "En el hígado hay muchas enzimas metabolizadoras, que modifican los productos químicos para que sean más fácilmente excretados por el cuerpo. Pero este proceso a veces produce intermediarios que pueden resultar más tóxicos que el químico original".
Para detectar esos químicos, los investigadores tuvieron que realizar su prueba en células hepáticas. Las células hepáticas humanas son notoriamente difíciles de cultivar fuera del cuerpo, pero el equipo del MIT fue capaz de incorporar un tipo de célula similar al hígado llamada HepaRG, desarrollada por una compañía en Francia, en la nueva prueba. Estas células producen muchas de las mismas enzimas metabólicas que se encuentran en las células hepáticas humanas normales. Al igual que las células hepáticas humanas, pueden generar intermediarios potencialmente dañinos que crean lesiones voluminosas.
Para probar su nuevo sistema, los investigadores primero expusieron las células similares al hígado a la luz UV, que se sabe que produce lesiones voluminosas. Después de verificar que podían detectar tales lesiones, probaron el sistema con nueve productos químicos, siete de los cuales se sabe que conducen a roturas de ADN de una sola cadena o lesiones voluminosas, y encontraron que la prueba podía detectar con precisión todos ellos.
"Nuestro nuevo método mejora la sensibilidad, porque debería ser capaz de detectar cualquier daño que una prueba normal de Comet detectaría, y también añade la capa de las lesiones voluminosas",
dice Ngo.
Todo el proceso toma entre dos días y una semana, ofreciendo un tiempo de respuesta significativamente más rápido que los estudios en ratones.
Los investigadores ahora están trabajando en la validación adicional de la prueba comparando su desempeño con datos históricos de estudios de carcinogenicidad en ratones, con fondos de los Institutos Nacionales de Salud.
También están trabajando con Integrated Laboratory Systems, una compañía que realiza pruebas toxicológicas, para comercializar potencialmente la tecnología. Engelward dice que el HepaCometChip podría ser útil no sólo para los fabricantes de nuevos productos químicos, sino también para las compañías farmacéuticas, a las que se les exige que prueben nuevos medicamentos en busca de potencial cancerígeno. La nueva prueba podría ofrecer una manera mucho más fácil y rápida de realizar esas pruebas.
"Una vez que sea validado, esperamos que se convierta en una prueba recomendada por la FDA",
dice.
La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental, incluyendo el Programa de Investigación Básica del Superfondo del NIEHS y el Centro de Ciencias de la Salud Ambiental del MIT.
