En una investigació que va combinar la genètica, la física i la teoria de la informació, un equip de les escoles de Medicina i Enginyeria de la Universitat Johns Hopkins, a Baltimore, Maryland, Estats Units, ha augmentat significativament l’evidència que grans regions del genoma humà han incorporat la variabilitat en modificacions reversibles epigenètiques fetes al seu ADN.
En un informe publicat a la revista Nature Genetics, l’equip de científics subratlla que les troballes també suggereixen que aquesta variabilitat epigenètica és un factor important en la capacitat de les cèl·lules canceroses de proliferar, adaptar-se i metastatitzar.
“Aquests resultats suggereixen que la biologia no és tan determinista com molts científics pensen”, ha indicat Andrew Feinberg, professor de Medicina, Oncologia i Biologia Molecular i Genètica a l’Escola de Medicina de la Universitat Johns Hopkins i director del Centre d’Epigenètica en el Institut de Ciències Biomèdiques Bàsiques. “Si és així, podrien tenir implicacions importants en com tractem el càncer i altres malalties relacionades amb l’envelliment”, ha afegit.
Les modificacions epigenètiques, que es produeixen al llarg del genoma mitjançant la unió química de radicals de metil, o etiquetes, a l’ADN, són canvis reversibles que alteren quins gens s’activen o desactiven en una cèl·lula donada sense alterar realment la seqüència d’ADN d’ la cèl·lula. Aquests canvis permeten a un organisme complex, com un humà, tenir una àmplia gamma de diferents teixits que encara tenen exactament la mateixa plantilla genètica.
En alguns estudis amb ratolins de laboratori, Feinberg havia observat que aquestes etiquetes epigenètiques variaven considerablement entre els ratolins fins i tot quan es comparava el mateix tipus de teixit en animals que havien estat vivint en les mateixes condicions. “No van ser diferències menors i van estar involucrats alguns gens molt importants”, ha explicat Feinberg.
Feinberg, que és també professor d’Enginyeria i Salut Pública a la Universitat Johns Hopkins, sospitava que aquesta variació podria ser una característica adaptativa per la qual l’aleatorietat epigenètica incorporada donaria a algunes cèl·lules un avantatge en entorns que canvien ràpidament.
Per esbrinar si això era així, es va associar amb John Goutsias, professor d’Enginyeria Elèctrica i Informàtica a l’Escola Whiting d’Enginyeria de Johns Hopkins, per trobar una manera de mesurar aquest tipus controlat d’aleatorietat, científicament denominat estocasticitat epigenètica.
Utilitzant un model matemàtic conegut com el model d’Ising, van calcular la distribució de probabilitat de metilació al llarg del genoma en diversos tipus de cèl·lules humanes, incloent cèl·lules normals i canceroses de còlon, pulmó i fetge, així com cervell, pell, sang i cèl·lules mare embrionàries.
L’anàlisi va revelar que el genoma humà està organitzat en grans peces de estocàstica epigenètica baixa o alta, i que aquestes regions corresponen a àrees de cromosomes que són estructuralment diferents en el nucli cel·lular. Feinberg pensa que una funció principal del nucli d’una cèl·lula podria ser la partició del genoma per assegurar-se que les regions de baixa o alta estocasticitat estan ben definides.
L’altre troballa significativa de l’estudi, segons Garrett Jenkinson, científic assistent d’investigació a l’Escola Whiting d’Enginyeria en Johns Hopkins, va ser que aquesta variabilitat es torna boja en les cèl·lules canceroses, que poden mostrar importants diferències regionals en la estocasticitat de la metilació en comparació amb les cèl·lules normals. Basades en la idea evolutiva que la estocàstica epigenètica dirigida pot millorar l’adaptació, aquestes observacions podrien explicar com les cèl·lules canceroses són bones evadint els tractaments de quimioteràpia i estenent d’una part del cos a una altra.
“Els investigadors han entès la importància de l’epigenètica en el creixement del càncer, però l’enfocament ha estat tractant de revertir canvis epigenètics a gens específics”, ha indicat Feinberg. Necessitem reajustar i pensar més àmpliament sobre el procés epigenètic com un tot. La recerca de formes de revertir els canvis anormals en la variabilitat per fer que les cèl·lules canceroses siguin controlades epigenèticament hauria de ser un objectiu per a la teràpia “, ha proposat.
Feinberg va dirigir un estudi que va considerar aquesta visió de l’epigenètica en les cèl·lules de càncer pancreàtic metastàtic. Usant un medicament experimental anomenat 6-aminonicotinamida, el seu equip va invertir els canvis epigenètics a gran escala que van permetre a les cèl·lules tumorals en ratolins metastatitzar i retardar el creixement d’altres tumors.