A ciencia galega está de celebración: un equipo liderado polo investigador José Tubío, dende o Centro de Investigación en Medicina Molecular e Enfermidades Crónicas (CiMUS), publica un descubrimento na prestixiosa revista Science. O grupo Mobile Genomes identificou un mecanismo descoñecido polo que certos “xenes saltóns” do ADN humano, os elementos LINE-1 (L1) —tamén denominados transposóns—, poden provocar reorganizacións masivas dos cromosomas en células tumorais.
Estes elementos L1 son secuencias móbiles que constitúen aproximadamente o 17% do xenoma humano. A maioría atópanse inactivas, pero algunhas conservan a capacidade de saltar dun lugar a outro do xenoma, copiándose e inseríndose en novas localizacións. En certos tipos de cancro, esta actividade pode alterar profundamente a arquitectura xenómica dun tumor, xerando variantes estruturais que poden favorecer .
Falamos con José Tubío sobre a ciencia que agocha este novo achado, as implicacións que pode ter na loita contra o cancro e a publicación do artigo nunha das dúas revistas de maior impacto científico mundial.
—Publicar en Science é un fito para calquera investigador. Que significa este apoio para o CiMUS e para a investigación xenómica en Galicia?
—É o equivalente a que un actor gañe un Óscar ou a que un deportista gañe unha medalla olímpica. Significa moito, ademais, porque coincide co décimo aniversario do noso laboratorio. Foi un proceso moi duro que demostra a madurez do grupo de investigación, porque o importante non é só chegar, senón manterse. A investigación publicouse nesta revista co financiamento do Ministerio e asociacións como a Asociación Española contra o Cancro. O financiamento que tiñamos era de apenas 350.000 euros, e completar este traballo con neste diñeiro e dende unha das esquinas de Europa é un fito. Imaxina todo o estrés de ter unha investigación durante ano e medio en mans dos editores. En toda a Universidade de Santiago de Compostela só se publicara outro artigo en Science no ano 1998, dun grupo de investigación en edafoloxía, e outro do CiQUS. Con todo, este traballo é un 98% do CiMUS, polo que realmente é un éxito. O que non cabe dúbida é que, dos últimos 25 anos, este é o traballo máis importante que saíu da USC.
—O estudo involucra institucións como o Francis Crick Institute e o MD Anderson. Como se coordinaron colaboracións deste nivel dende Santiago?
—Soa máis sinxelo do que parece. Estas institucións tiveron un papel importante na etapa de desenvolvemento do traballo, pero cun rol secundario. Iniciamos o proxecto aquí en 2019 e ata 2026 manexamos completamente o traballo. Pedimos axudas puntuais ou colaboracións que xa temos activas, como co Francis Crick ou coa Universidade de Niza. Foi unha coordinación levada a cabo completamente dende o CiMUS, pero iso non foi o máis difícil. Realmente o desafío foi conseguir que o proxecto seguise a flote e responder todas as preguntas dos avaliadores de Science. Fixemos un oco moi relevante a nivel mundial no campo no que traballamos, porque é a terceira vez que publicamos un traballo destas características. O primeiro foi en 2014, o segundo en 2020 e agora este penso que completa unha triloxía grandiosa que se vai lembrar durante 25 anos máis.
É o equivalente a que un actor gañe un Óscar ou a que un deportista gañe unha medalla olímpica
—O estudo aborda os elementos Line 1. Por que este fenómeno de translocación recíproca pasou desapercibido para a ciencia ata hoxe?
—Estes fenómenos de translocación poden ocorrer por diversas causas: dous cromosomas rompen. É como ter dúas páxinas dunha libreta, rompelas pola metade e intercambiar as metades entre si; isto é unha translocación recíproca, porque interveñen dous cromosomas que están intercambiando reciprocamente os seus segmentos. Un cromosoma A, que ten dúas partes, A1 e A2, e un cromosoma B, que rompe en dúas partes, B1 e B2. O A1 únese co B2 e o A2 co B1, producíndose así un intercambio recíproco de material. Isto pode ocorrer por diversos mecanismos, pero o que vemos neste caso é que os transposóns poden desempeñar ese papel, algo que non se vira antes. Para detectalo hai que ser especialista en transposóns, porque son secuencias moi complexas, e quen traballa en xenómica do cancro adoita escapar deste tipo de análise.
O que fixemos foi desenvolver unha tecnoloxía especial chamada secuenciación con lectoras longas, que permite identificar e caracterizar estes transposóns con maior rigor. O problema é que, unha vez que o xenoma é secuenciado, non abonda con secuencialo: hai que analizalo e ver onde están os xenes, se están mutados… A análise do xenoma consiste na anotación das diferentes partes do xenoma e en comprender como están alteradas.
—Entón, cal é o problema que buscades solucionar?
—O problema é que este proceso de anotación ata agora era incompleto porque as tecnoloxías para secuenciar o xenoma eran de lectura curta. Isto quere dicir que, cando secuencias un xenoma, xeras lecturas de só 150 nucleótidos, que é o que se aplicaba ata o de agora. Se estás analizando un xenoma e tes 150 letras colocadas por todas partes, pero de súpeto atopas un transposón, un Line 1, integrado no xenoma, que ten unha lonxitude de 6.000 nucleótidos, non podes cubrir esa rexión porque é material repetitivo: esa secuencia está presente en moitos lugares do xenoma. Analizar iso é imposible; son as rexións escuras do xenoma, non se pode ver o que hai detrás.
Coas lecturas curtas non podes ver ao outro lado, pero coas lecturas longas si. Isto foi o que nos permitiu secuenciar con esta tecnoloxía de lecturas máis longas, de máis de 20.000 nucleótidos. Pasamos de 350 nucleótidos a 20.000. Isto permite saltar ao outro lado dun transposón. Foi o que nos permitiu identificar que, a ambos lados dun transposón que se acababa de integrar, o que viamos eran dúas rexións distintas dun cromosoma. Intercambiárase unha rexión do xenoma por outra. Isto non se sabía porque non existía a tecnoloxía axeitada: a secuenciación de lecturas curtas non permitía superar ese material de seis quilobases que representa un elemento de 6.000 nucleótidos. Non podías ver o que había ao outro lado porque non podías atravesalo. Estas eran as limitacións das tecnoloxías empregadas ata o momento.
—Atoparon solución a un problema difícil.
—Si, pero para solucionalo houbo que traballar moito, porque gran parte dos seis anos que durou a investigación estivo dedicada a poñer en marcha a tecnoloxía chamada secuenciación con Oxford Nanopore Technologies, que aínda hoxe non está amplamente implantada. Tivemos que traer os secuenciadores ao laboratorio e aprender a usalos dende cero. Hoxe en día somos un dos tres laboratorios de España que máis emprega esta tecnoloxía, expertos e referencia dentro do país e en boa parte do estranxeiro.
—Identificaron que un de cada 40 ou 60 saltos de L1 provoca unha alteración estrutural grave. É esta frecuencia maior que o que a comunidade científica sospeitaba?
—Non tiñamos nin idea. No traballo de 2020, baseado en tecnoloxías de lecturas curtas, atopamos que estes saltos podían promover perdas enormes de material xenético. Ás veces perdíanse cromosomas enteiros como consecuencias destes saltos. Iso era doado de identificar porque, cando se perde ou se gaña material, podes analizalo mesmo con lecturas curtas: non sabes o que hai ao outro lado, pero si podes ver que falta material ou que se duplicou. A diferenza con esta nova tecnoloxía é que as lecturas curtas non permiten ver que ocorre se non hai un cambio no numero de copias de material xenético. Con todo, co noso enfoque, nas translocacións recíprocas ou nas inversións de material xenético non hai perda nin ganancia de material; simplemente cambia dun cromosoma a outro, cambia de orientación.
Isto era unha limitación das tecnoloxías baseadas en fragmentos ocultos: non podiamos estimar a importancia real deste proceso porque non tiñamos ferramentas para identificalo con detalle. O que agora vemos é que, ademais das perdas e ganancias de material que xa coñeciamos, tamén se producen con moita frecuencia translocacións: case un 30% destes cambios de organización asociados aos saltos son translocacións, algo que non se vira antes. É unha frecuencia moito maior da que pensamos. Non había base de coñecemento suficiente para calcular ese dato. As estimacións sobre os saltos de L1 eran moito menores: areddor dun por cada 200, practicamente menos da metade do que sabemos agora.
—O estudo revela que os saltos xenéticos ocorren en fases moi temperás do tumor. Podemos dicir que os elementos L1 son os responsables da orixe de inestabilidade nun tumor?
—Esta é unha das claves do traballo. A primeira son as translocacións reciprocas; a segunda, que desvelamos o mecanismo preciso de como isto ocorre; e a terceira, que vemos que estes saltos comezan en estadios moi temperáns do proceso tumoral. Era algo que se intuía que podía pasar, pero non se coñecía.
Desenvolvemos métodos estatísticos de datación molecular. É dicir, podemos determinar con moita precisión a orde relativa e absoluta dos eventos: saber se un transposón se integrou antes ou despois doutra mutación e mesmo estimar se esa mutación ocorreu anos antes do diagnóstico do tumor. Podemos chegar a ese nivel de resolución na análise de mutacións xenéticas, algo que nunca se fixera con transposóns ata agora. O que vemos é que a activación destes saltos que promoven reordenamentos non é só consecuencia do proceso tumoral. Pensábase que, unha vez que a célula tumoral comezaba a proliferar, se activaban os transposóns como un mecanismo mutacional máis ben tardío. Iso pode ocorrer, pero o que vemos é que a integración de tranposóns nas etapas iniciais do tumor pode ser unha das causas do seu desenvolvemento.
Hai unha porcentaxe moi elevada de reordenamentos causados pola integración de transposóns que teñen lugar nas primeiras fases do tumor. Isto significa que o tumor precisa estes transposóns para evolucionar. Penso son relevantes porque están activos nas etapas iniciais do proceso tumoral e favorecen a súa evolución. O estudo de Science abre a porta a terapias que freen os xenes saltóns e eviten o progreso tumoral. Iso si, deberían definirse estratexias específicas para cada tipo de cancro, para poder atacalos atacar e impedir que estes procesos ocorran. Nós traballamos dende un punto de vista moi básico, pero sen dúbida os transposóns son importantes no proceso tumoral.
Hai unha porcentaxe moi elevada de reordenamentos causados pola integración de transposóns que teñen lugar nas primeiras fases do tumor.
—O achado abre a porta ao desenvolvemento de futuras terapias.
—Sen dúbida, abre unha porta para estudar o desenvolvemento de terapias dirixidas a frear os transposóns. Penso que se está a abrir unha nova liña de investigación, pero sorpréndeme que estea tardando tanto en trasladarse á clínica, porque vemos que ten interese. O ideal sería ver un ensaio clínico orientado a frear as actividades dos transposóns e penso que, nun período razonable de cinco ou dez anos, estas terapias poderían existir. O que vimos no 2020 é que os tumores orais e colorrectais presentan actividade de transposóns que pode promover estes reordenamentos e actuar como iniciadores do tumor. Agora temos un proxecto financiado que pretende analizar o impacto funcional futuro desta investigación: estudar como os cambios estruturais no xenoma se traducen en alteracións na expresión dos xenes, nas proteínas xeradas, nas mutacións ou as novas proteínas que xorden como consecuencia de mutacións causadas por transposóns.
Un dos obxectivos é comprobar se se poden deseñar vacinas dirixidas a este tipo de proteínas, a neoantíxenos xerados pola actividade dos transposóns, coa idea de desenvolver terapias individualizadas contra o cancro e avanzar cara a vacinas personalizadas. A longo prazo, gustaríanos asociarnos con grupos de investigación internacionais para axudar a identificar posibles dianas terapéuticas que poidan corrixir o mal funcionamento asociado á actividade dos transposóns e á activación deste tipo de cancros. Falamos de investigación translacional, que aínda non chega a estudos preclínicos; iso pode quedar para outros equipos: realizar estudos máis amplos, cun maior número de xenomas, analizar tumores a grande escala e incorporar análises estruturais e funcionais máis profundas.
O ideal sería ver un ensaio clínico orientado a frear as actividades dos transposóns
—Sodes un pequeno grupo, con pouco financiamento respecto aos competidores, e aínda así chegastes ata Science cun artigo moi potente.
—Quero facer fincapé en que isto se conseguiu competindo con laboratorios que contan con máis finaciamento ca nós. Un exemplo é o grupo competidor de Correia, nos Estados Unidos. Foi un ano e medio moi duro, pero tamén me gustaría destacar o problema de finaciamento dos laboratorios: hai cousas que non están funcionando ben, como as convocatorias de contratación posdoutoral. Estásenos a pedir cada vez que xeremos máis coñecemento patentable. Estamos publicando a moi bo nivel, pero os cambios na administración, no que respecta a convocatorias e ao apoio estrutural, non están acompañando ese esforzo.
