La convergencia de la epigenética y las matemáticas para predecir e interceptar el comportamiento de las células cancerosas

Ahora se entiende ampliamente que el cáncer es una enfermedad de defectos adquiridos en los genes y la función de los genes. Un artículo publicado el 9 de febrero en Cienciay escrito por Andrew Feinberg, MD, del Johns Hopkins Kimmel Cancer Center y el Instituto de Ciencias Biomédicas Básicas (IBBS) y Andre Levchenko, Sc.D., MS, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Yale, aborda nuevos aspectos cuantitativos enfoques para definir y medir mejor estos defectos en la función de los genes, conocidos como epigenética, y su interacción con el panorama genético del cáncer.

La epigenética y su capacidad para activar y desactivar genes a través de cambios químicos en regiones de genes y la forma en que el ADN se empaqueta dentro del núcleo celular es una característica clave de muchos procesos biológicos, como el desarrollo embrionario. En el desarrollo del cáncer, explica Feinberg, los cambios epigenéticos promueven la plasticidad fenotípica, el cambio continuo en el comportamiento de las células tumorales que ayuda al cáncer a invadir el tejido circundante, hacer metástasis en otros órganos y evadir las defensas naturales, como la respuesta inmunitaria, y la quimioterapia. En el cáncer, esta plasticidad presagia la capacidad de la célula maligna de cambiar de estado para invadir otras células y tejidos en todo el cuerpo y mantener la supervivencia.

Las matemáticas han proporcionado herramientas poderosas para conectar la plasticidad fenotípica en el cáncer con los cambios epigenéticos que lo impulsan. En particular, la medida de la entropía (la incertidumbre de la información) ahora se puede aplicar a la epigenética. A medida que se desarrollan los cánceres, se erosiona la información epigenética que controla el comportamiento de las células, y podemos identificar las ubicaciones en el epigenoma donde esto ocurre y los genes que impulsan este aumento de la entropía, dice Feinberg.

«Los nuevos métodos en los análisis cuantitativos del panorama epigenético del cáncer ahora brindan las herramientas para comprender las conexiones entre la genética y otros impulsores del desarrollo y crecimiento del cáncer y la relación con las redes reguladoras epigenéticas que median el panorama», agrega Feinberg, Profesor Distinguido de Medicina de Bloomberg. en la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, la Escuela de Ingeniería Whiting y la Escuela de Salud Pública Bloomberg.

Las nuevas tecnologías que integran la biología del cáncer y las matemáticas pueden hacer posible distinguir las células cancerosas de las células normales y cuantificar y medir la modulación epigenética de los estados de las células y cómo influye en el comportamiento de las células, informa el artículo.

«Si entendemos estos procesos, podríamos identificar los cambios químicos que ocurren solo en las células cancerosas para diagnosticar el cáncer mejor y más temprano y predecir su comportamiento, para que podamos intervenir con terapias más específicas», dice Feinberg, director de epigenética de IBBS. centro. «Estos enfoques cuantitativos deben ser parte de la cura. No podemos entender el cáncer sin ellos».