Una nueva técnica identifica los grupos de proteínas que regulan el ADN y podría ser clave en el desarrollo de terapias personalizadas

En los últimos años, el desafío de comprender cómo se regulan e interaccionan los genes en el interior de las células ha guiado la investigación biomédica hacia enfoques cada vez más precisos. Aunque la secuencia del genoma humano es conocida desde hace más de dos décadas, gran parte del funcionamiento celular depende no solo de la información genética, sino también de cómo ciertos grupos de proteínas controlan la actividad de los genes.

Un equipo de científicos ha desarrollado una herramienta innovadora que permite observar con mayor precisión la organización y regulación del ADN, y amplía su aplicación al estudio de enfermedades como el cáncer.

Durante mucho tiempo, los especialistas enfrentaron la limitación de analizar únicamente proteínas aisladas cuando exploraban los mecanismos que modulan la expresión génica. Esta visión fragmentada dificultaba obtener una imagen completa de las redes de interacción que operan en el núcleo celular. La necesidad de mapear con mayor exactitud las asociaciones proteicas en regiones específicas del genoma ha sido uno de los grandes anhelos de la biología molecular contemporánea.

La respuesta a este interrogante llegó de la mano de un grupo del Cancer Science Institute of Singapore de la National University of Singapore (NUS), que diseñó el método qChIP-MS, una estrategia capaz de identificar de manera simultánea a múltiples proteínas trabajando en conjunto sobre regiones precisas del ADN. El avance fue publicado en la revista Nature Communications.

Un método para descifrar la compleja arquitectura del ADN

El trabajo liderado por Dennis Kappei, investigador principal y profesor asistente de la NUS, introduce una aproximación que combina dos tecnologías consolidadas en la biología molecular: la inmunoprecipitación de cromatina y la espectrometría de masas.

Este procedimiento, denominado qChIP-MS, permite aislar selectivamente regiones determinadas de la cromatina —la estructura que empaqueta y organiza el ADN en el núcleo— y analizar el conjunto de proteínas presentes de manera cuantitativa.

La cromatina protege el material genético, determina qué genes se activan y cómo las células responden al estrés porque no solo protege el material genético, sino que también determina cuáles genes se activan, protegiendo al genoma frente a daños e influyendo en cómo las células responden al estrés. Defectos en su regulación han sido relacionados con el envejecimiento y con trastornos como el cáncer.

“Nuestro ADN no está controlado por una única proteína actuando sola. En realidad, múltiples proteínas forman complejos coordinados”, explicaron los autores en el comunicado de prensa institucional publicado por NUS. Por ello, disponer de una herramienta que visualice el elenco completo de proteínas reunidas en áreas puntuales del genoma permite estudiar cómo operan esos complejos en distintos contextos celulares.

Según indicó Yong Wai Khang, primer autor del estudio, “qChIP-MS facilita la identificación de proteomas locales en cromatina y permite analizar estos grupos en distintos contextos celulares o tisulares”. El método fue validado utilizando telómeros, que son los extremos de los cromosomas y desempeñan funciones clave en el envejecimiento y la formación tumoral.

De acuerdo con el comunicado institucional, la técnica permitió detectar proteínas ya conocidas asociadas a telómeros y demostraron que la estrategia se adapta a diferentes tipos de muestras, incluyendo tejidos y regiones genómicas bien delimitadas.

Nuevas posibilidades para investigar el cáncer y la regulación génica

Uno de los obstáculos históricos en el estudio de la regulación epigenética es la detección de señales falsas o inespecíficas. El equipo de la National University of Singapore propuso estrategias internas para reducir estos errores, y logró una mayor confiabilidad y robustez en los resultados obtenidos.

“Establecimos procedimientos para reducir los resultados positivos erróneos, proporcionándole a la comunidad investigadora una base más sólida para interpretar datos complejos de cromatina”, indicaron los investigadores en el comunicado de prensa.

El impacto potencial del qChIP-MS trasciende la investigación básica. Sus aplicaciones pueden extenderse al estudio de mecanismos moleculares implicados en el cáncer y otras enfermedades relacionadas con disfunción en la regulación del genoma.

En particular, los científicos ya están utilizando esta metodología para seguir cómo cambian las proteínas asociadas a telómeros en células malignas y analizar un proceso denominado Longitud alternativa de los telómeros (ALT), relevante en determinados tipos de tumores que logran multiplicarse gracias a la conservación de sus telómeros.

“Este trabajo ofrece a los investigadores una nueva vía para estudiar la organización y regulación de la cromatina”, señaló Dennis Kappei según el comunicado institucional.

Tal como se detalla en el estudio, el grupo prevé optimizar la sensibilidad de la tecnología, de modo que pueda aplicarse en muestras cada vez más pequeñas y abarcar zonas muy específicas del ADN. La expectativa es que, a mediano plazo, este avance ayude a descifrar los fundamentos moleculares de enfermedades y contribuya al desarrollo de estrategias terapéuticas personalizadas.

Una herramienta para la biología de precisión

Desde su sede en Singapur, la National University of Singapore subrayó que la principal fortaleza del qChIP-MS reside en su capacidad para revelar cómo interactúan múltiples proteínas en puntos concretos del genoma humano, lo que hasta ahora constituía una verdadera caja negra para la ciencia.

“Esperamos que se convierta en un recurso valioso para los científicos dedicados al estudio de la biología fundamental y de enfermedades como el cáncer”, destacaron en el comunicado de prensa.