Análisis del ADN libre de células en la sangre podría reemplazar el examen de las muestras de biopsia para el diagnóstico de enfermedades

El ADN libre de células (ADNlc) en el plasma humano proporciona acceso a información molecular sobre los procesos patológicos en los órganos o tumores de los que se origina. Estos fragmentos de ADN se derivan de la cromatina fragmentada en células moribundas y retienen algunas de las modificaciones de las histonas de la célula de origen.

Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén (Israel), presentaron recientemente una técnica avanzada para aprovechar el ADNlc para reemplazar las muestras de biopsia que se utilizan con frecuencia para el diagnóstico de enfermedades. Los investigadores utilizaron la inmunoprecipitación de cromatina (ChIP) de los nucleosomas libres de células, que llevan modificaciones activas de cromatina. En el estudio actual, este paso fue seguido por la secuenciación (lcChIP-seq) de 268 muestras humanas.

Un nucleosoma es la unidad estructural básica del empaquetamiento de ADN en las células eucariotas. La estructura de un nucleosoma, que es la subunidad fundamental de la cromatina, consiste en un segmento de ADN enrollado alrededor de ocho proteínas histonas. Cada nucleosoma está compuesto por un poco menos de dos vueltas de ADN envueltas alrededor de un conjunto de ocho proteínas histonas (octámero de histonas). Cada octámero de histonas se compone de dos copias de cada una de las proteínas histonas H2A, H2B, H3 y H4. Cada célula humana contiene alrededor de 30 millones de nucleosomas.

La secuenciación de ChIP, también conocida como ChIP-seq, es un método que se utiliza para analizar las interacciones de las proteínas con el ADN. ChIP-seq combina la inmunoprecipitación de cromatina (ChIP) con la secuenciación de ADN masivamente paralela, para identificar los sitios de unión de proteínas asociadas al ADN. ChIP-seq se utiliza principalmente para determinar cómo los factores de transcripción y otras proteínas asociadas a la cromatina influyen en los mecanismos que afectan al fenotipo. Determinar cómo las proteínas interactúan con el ADN para regular la expresión génica es esencial para comprender completamente muchos procesos biológicos y estados patológicos. Esta información epigenética es complementaria al análisis de genotipo y expresión.

El uso del enfoque lcChIP-seq en el estudio actual reveló que, en donantes sanos, los megacariocitos de médula ósea, pero no los eritroblastos, eran los principales contribuyentes al conjunto de ADNlc. En pacientes con una variedad de enfermedades hepáticas, el método identificó cambios relacionados con la patología en los programas de transcripción de hepatocitos. En pacientes con carcinoma colorrectal metastásico, detectó información clínicamente relevante y específica del paciente, incluidas las amplificaciones del receptor 2 del factor de crecimiento epidérmico humano transcripcionalmente activo (HER2).

El autor principal, el Dr. Nir Friedman, profesor de ciencias de la computación y biología en la Universidad Hebrea de Jerusalén, dijo: “El enfoque lcChIP-seq se basa en el análisis de información epigenética dentro de la célula, un método que se ha perfeccionado cada vez más en los últimos años. Como resultado de estos avances científicos, comprendimos que, si esta información se mantiene dentro de la estructura del ADN en la sangre, podríamos usar esos datos para determinar la fuente tisular de células muertas y los genes que estaban activos en esas mismas células. Con base en estos hallazgos, podemos descubrir detalles clave sobre la salud del paciente. Podemos comprender mejor por qué murieron las células, si es una infección o cáncer y, en base a eso, estar mejor posicionados para determinar cómo se desarrolla la enfermedad”.

El método se describió en la edición en línea del 21 de enero de 2021 de la revista Nature Biotechnology.

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Universidad Hebrea de Jerusalén