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Genes onco-esenciales

La premisa de la medicina de precisión para el cáncer es elegantemente simple. El concepto básico implica el análisis - molecular y de otro tipo - de un tumor para identificar los atributos clave que permiten la selección de agentes terapéuticos con una alta probabilidad de eliminar a ese tumor en particular, a la vez que se minimizan los efectos secundarios. Este enfoque no sólo ajusta tumores específicos a los tratamientos, sino que también evita que los pacientes se expongan a agentes que probablemente no proporcionen beneficios. El desarrollo de tecnologías económicas de secuenciación de alto rendimiento permite actualmente la indagación de alteraciones somáticas en tumores y la realización de pruebas para detectar mutaciones en melanoma, cáncer de mama, cáncer de pulmón no microcítico y algunos tipos de leucemia, herramienta que se utiliza ampliamente para seleccionar determinados regímenes de tratamiento dirigidos. Este concepto también puede aplicarse a la inmunoterapia, ya que los anticuerpos dirigidos a la proteína de muerte celular programada 1 (PD-1) han sido aprobados para el tratamiento de cualquier tipo de cáncer, independientemente del tipo histológico, que muestre inestabilidad microsatélite, lo que es indicativo de defectos genéticos en la reparación de mal apareamiento o mismatch.

A pesar de estos claros éxitos, sólo una minoría de pacientes se beneficia actualmente de la elaboración de perfiles moleculares de tumores. Además de las limitaciones en el acceso a las pruebas moleculares para muchos pacientes, hay dos grandes desafíos que se interponen en el camino de utilizar las características moleculares para seleccionar terapias eficaces. Específicamente, para la mayoría de los tumores, la secuenciación no logra identificar un oncogen mutante que pueda ser abordado y, en muchos casos, se carece de agentes terapéuticos activos incluso para oncogenes altamente validados. Trabajos recientes de dos grupos, Behan y colaboradores (DOI: 10.1038/s41586-019-1103-9) y Chan y colaboradores (DOI: 10.1038/s41586-019-1102-x) muestran que la indagación funcional y genómica sistemática de líneas de células cancerosas proporciona un poderoso camino para encontrar nuevas dianas experimentales en el cáncer.

Estos investigadores aprovecharon los avances en el conocimiento de la estructura y los métodos del genoma para llevar a cabo la ingeniería genómica para probar sistemáticamente las consecuencias que la supresión de cada gen humano tiene en la proliferación y viabilidad de las líneas celulares de cáncer humano. Experimentalmente, utilizaron el sistema de edición de genes, CRISPR-Cas9 para eliminar cada uno de los aproximadamente 18.000 genes diferentes en 339 a 517 líneas de células cancerosas de una manera paralela masiva y evaluaron si la eliminación de cada gen conducía a una disminución de la funcionalidad en cada una de las líneas celulares (figura 1). Por lo tanto, identificaron genes que eran necesarios para la supervivencia de algunas, pero no de todas las líneas de células cancerosas. Usando métricas como el desarrollo de nuevos fármacos, el linaje y la función conocida o prevista del producto génico, los autores identificaron clases de dianas potenciales para el cáncer, la mayoría de las cuales no han sido foco de las terapias convencionales actualmente utilizadas. 

Figura 1. Paneles génicos de pérdida de función para identificar objetivos potenciales contra el cáncer.

Para realizar pruebas de pérdida de función a escala de genoma mediadas por CRISPR-Cas9, la Cas9 bacteriana se expresa en líneas celulares de cáncer (panel A). Los ARN de guía corta (sgRNAs) se expresan entonces para que cada línea celular exprese un sgRNA único, el cual hace una pequeña deleción en el gen objetivo. Con el tiempo, las células que albergan sgRNAs que tienen como objetivo genes que son necesarios para la aptitud celular se pierden (día N en el panel B); la pérdida se detecta secuenciando todas las líneas celulares restantes y determinando los sgRNAs que se agotan. Al realizar este experimento en cientos de líneas celulares de cáncer, se pueden determinar los genes que se requieren para la supervivencia de tipos tumorales específicos, así como los que se requieren en todas las células (es decir, genes "pan-esenciales").

Por ejemplo, observaron que el gen WRN, que codifica una ADN helicasa de la familia RecQ que está mutado en el síndrome de Werner (envejecimiento prematuro en adolescentes y adultos), era necesario para la supervivencia de los cánceres que tienen inestabilidad de microsatélite (las helicasas RecQ desenrollan las bases de ADN apareadas y pueden resolver estructuras secundarias en el ADN que de otra manera causarían errores en la replicación cromosómica. También tienen actividad de exonucleasa - que involucra la remoción de bases de nucleótidos de la cadena de ADN). Behan y sus colegas demostraron entonces que, la actividad helicasa de la proteína codificada por un gen WRN intacto, es crítico para la célula cancerosa. Aunque es necesario seguir investigando para comprender la relación entre la función helicasa y la inestabilidad de los microsatélites, estos resultados identifican a WRN como un "eje" de supervivencia sólo en el contexto de la inestabilidad de los microsatélites. Este tipo de letalidad sintética -en la que se requiere un gen en el contexto de otra alteración genética- proporciona un enfoque alternativo para tratar los eventos desencadenantes de cáncer conocidos que hasta ahora han demostrado ser dianas directas difíciles de medicamentos o anticuerpos. En este caso, la actividad de la helicasa WRN es un nuevo y prometedor objetivo para el cáncer.

Estos estudios son importantes porque los objetivos terapéuticos conocidos representan una pequeña minoría de las dependencias o vulnerabilidades fuertes del cáncer, lo que sugiere que muchas dianas oncológicas aún no se han descubierto. Los blancos letales sintéticos y específicos de linaje son particularmente atractivos como nuevos enfoques, ya que es probable que se necesiten terapias combinadas para desarrollar tratamientos verdaderamente curativos. La gran escala de estos esfuerzos iniciales fue fundamental para superar la naturaleza heterogénea del cáncer y para lograr objetivos nuevos, pero se necesitan estudios a una escala mucho mayor para garantizar la identificación de las dependencias del cáncer en todos los tipos de tumores.