Agencias

Científicos del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona desarrollaron una nueva herramienta que permite usar moléculas de ácido ribonucleico de transferencia (ARNt) como biomarcadores para diagnosticar cánceres y hacerlo en un futuro próximo en menos de tres horas y con un costo inferior a los 50 euros por muestra.

Los científicos, que publican su trabajo en la revista 'Nature Biotechnology', lograron por primera vez desarrollar un método para medir la abundancia y las modificaciones de ARNt de una forma sencilla y barata, con aplicaciones prometedoras para diagnosticar y pronosticar enfermedades, que además no es una prueba invasiva y tiene alta sensibilidad y especificidad.

El método fue desarrollado por el grupo de investigación de Eva Novoa en el CRG de Barcelona, y, con financiación de la Asociación Española Contra el Cáncer, ahora están utilizando el método como base para desarrollar un nuevo kit y una plataforma que podrá determinar si una muestra biológica es cancerosa y predecir su malignidad en menos de tres horas y al mencionado coste.

Según explica Novoa, cuando las moléculas de ácido ribonucleico de transferencia (ARNt) se modifican incorrectamente, producen proteínas defectuosas o incompletas, lo que se asocia a diversas enfermedades humanas, incluidas las neurodegenerativas, las metabólicas y el cáncer.

"Los ARNt son moléculas que contienen mucha información, con enorme potencial para el diagnóstico y el pronóstico de enfermedades y hasta ahora no se han explotado debido a la falta de métodos que puedan capturar esta información de forma cuantitativa y rentable", según la investigadora, que pone como ejemplo que algunos tipos de cáncer son difíciles de diagnosticar, porque sus síntomas no son específicos y pueden confundirse con otras afecciones.

Nanoporos

"Ser capaz de aislar moléculas de ARNt de muestras de sangre y cuantificar sus modificaciones puede ayudar a diagnosticar cánceres sin utilizar pruebas de imagen o biopsias invasivas. Además, el tipo de modificaciones del ARNt puede cambiar según el estado de la enfermedad, proporcionando valiosa información", añade Novoa.

Los métodos actuales para medir moléculas de ARNt generalmente involucran técnicas como la secuenciación de última generación o la espectrometría de masas, con limitaciones para diagnosticar porque no pueden detectar las modificaciones o no son capaces de identificar en qué punto de la molécula de ARNt están.

Este nuevo método, denominado Nano-tRNAseq, según los científicos del CRG, puede medir tanto la abundancia como las modificaciones de las moléculas de ARNt en un solo paso y se basa en la secuenciación de nanoporos, una tecnología que puede secuenciar las moléculas de ARN directamente pasándolas a través de un pequeño poro y detectar los cambios en la corriente eléctrica que se genera cuando cada nucleótido pasa a través del poro.

"Antes dependíamos de dos métodos separados que son menos informativos, tardarían semanas y costarían miles de euros para obtener resultados. Nano-tRNAseq es mucho más económico, y podemos tener resultados en un par de días. En un futuro cercano, será en pocas horas", ha asegurado la investigadora del CRG Morghan Lucas.

Otra ventaja es que las máquinas de secuenciación de nanoporos para utilizar Nano-tRNAseq son pequeñas, livianas y pueden funcionar con un portátil o una batería externa, lo que las hace fáciles de transportar y permite usarlas en el campo o en la clínica.

Aunque todavía existen algunas limitaciones en el nuevo método, que se ha probado con el ARNt de la levadura, Lucas afirma "que utilizar Nano-tRNAseq en paralelo con otros métodos permite describir los perfiles de modificación del conjunto completo de ARNt en humanos y, en el futuro, utilizar Nano-tRNAseq para identificar qué cambios en los ARNt están asociados con una determinada enfermedad".

"Nano-tRNAseq es una tecnología de prueba de concepto que allana el camino para desarrollar un método simple, barato y altamente preciso que puede cuantificar estas moléculas de forma no invasiva. Nuestro objetivo es continuar desarrollando esta tecnología y combinarla con herramientas de inteligencia artificial para determinar la malignidad de una muestra biológica en menos de tres horas y con un coste de no más de 50 euros por muestra", concluye Novoa.

Estructuras similares a embriones de macaco fueron logradas a partir de células madre embrionarias de mono, las cuales fueron transferidas al útero de varias hembras logrando una respuesta hormonal parecida a la de una gestación, aunque desaparecieron al cabo de una semana.

La investigación que publica Cell Stem Cell está firmada por investigadores chinos, quienes esperan que, como los monos están estrechamente relacionados con los humanos desde el punto de vista evolutivo, el estudio de estos modelos "profundice la comprensión del desarrollo embrionario humano y arroje luz sobre algunas de las causas de los abortos espontáneos tempranos".

Estas estructuras similares a embriones de macaco no tienen pleno potencial de desarrollo, señalan los autores, quienes reconocen las preocupaciones éticas que rodean a este tipo de investigación y la importancia, para que este campo avance, de que haya debates entre la comunidad científica y el público.

Los investigadores subrayan que sigue habiendo muchas diferencias entre estas estructuras similares a embriones y los blastocistos naturales.

El desarrollo del embrión humano y la formación temprana de órganos permanecen en gran medida inexplorados debido a las cuestiones éticas y la limitada disponibilidad de materiales para su estudio.

"Los mecanismos moleculares de la embriogénesis y la organogénesis humanas son en gran medida inciertos", afirmó el coautor Zhen Liu, de la Academia China de Ciencias (CAS) en Shanghái.

Esta investigación creó en macacos "un sistema similar al embrión que puede inducirse y cultivarse indefinidamente", el cual "proporciona nuevas herramientas y perspectivas para la posterior exploración de embriones de primates y la salud médica reproductiva", agregó el también firmante Quian Sun.

El paso a paso

Los investigadores empezaron con células madre embrionarias de macacos a las que expusieron a una serie de factores de crecimiento en cultivo celular, que las indujeron a formar estructuras similares a las embrionarias utilizando, por primera vez, células de primates no humanos.

Estas estructuras embrionarias, llamadas blastoides, presentaban una morfología similar a la de los blastocistos naturales y, a medida que se desarrollaban in vitro, formaban estructuras parecidas al amnios y al saco vitelino.

Los blastoides empezaron a formar los tipos de células que acabarían constituyendo las tres capas germinales del cuerpo, que forman los órganos.

La secuenciación del ARN unicelular reveló que los distintos tipos de células que estaban dentro de las estructuras tenían patrones de expresión génica similares a los de las células que se encuentran en los blastocistos naturales o en los embriones posimplantación.

Esos blastoides se transfirieron a los úteros de ocho monas, aunque la implantación solo se produjo en tres de ellas, casos en los que dieron lugar a la liberación de hormonas normalmente asociadas al embarazo.

Además, los blastoides formaron sacos de gestación temprana (estructuras llenas de líquido que se desarrollan al principio del embarazo para encerrar un embrión y líquido amniótico), pero no formaron fetos y esas estructuras desaparecieron en una semana.

El equipo planea centrarse en seguir desarrollando el sistema de cultivo de estructuras similares a embriones a partir de células de mono, lo que proporcionará "un modelo útil para futuros estudios".