CIENCIA. Científicos descubren un interruptor molecular para revertir el cáncer

ciencia, cáncer

 

Los investigadores de KAIST desarrollaron una tecnología que revierte el cáncer al identificar un interruptor genético en el momento en que las células se vuelven cancerosas.

13 febrero 2025.- Los investigadores del KAIST han descubierto un interruptor molecular que puede hacer que las células cancerosas vuelvan a la normalidad al capturar el estado de transición crítico previo al desarrollo completo del cáncer. Mediante un modelo computacional de red genética basado en la secuenciación de ARN de células individuales , identificaron los mecanismos moleculares clave que están detrás de la reversión del cáncer.

El equipo de investigación del profesor Kwang-Hyun Cho ha ganado recientemente reconocimiento por desarrollar una innovadora tecnología de tratamiento de reversión del cáncer que no mata las células cancerosas sino que altera sus características, restaurándolas a un estado similar al de las células normales.

Esta vez, han descubierto con éxito, por primera vez, un interruptor molecular oculto dentro de la red genética que puede inducir la reversión del cáncer en el momento preciso en que las células normales se transforman en células cancerosas.

El 5 de febrero, el KAIST (presidente Kwang-Hyung Lee) anunció que el equipo del profesor Cho, del Departamento de Bioingeniería y Cerebro, ha desarrollado con éxito una tecnología fundamental para detectar y analizar la fase crítica de transición en la que las células normales se vuelven cancerosas. Este avance ha llevado al descubrimiento de un interruptor molecular capaz de hacer que las células cancerosas vuelvan a su estado normal.

Marco conceptual general de la tecnología que construye automáticamente una red reguladora molecular a partir de datos de secuenciación de ARN de células individuales de células de cáncer de colon para descubrir interruptores moleculares para la reversión del cáncer a través del análisis de simulación por computadora. El equipo de investigación del profesor Kwang-Hyun Cho estableció una tecnología fundamental para la construcción automática de un modelo informático de una red genética central mediante el análisis de todo el proceso de tumorogénesis de células de colon que se convierten en células cancerosas, y desarrolló una tecnología original para descubrir los interruptores moleculares que pueden inducir la reversión de células cancerosas a través del análisis del paisaje de atractores. Fuente: Laboratorio KAIST de Biología de Sistemas e Ingeniería Bioinspirada

Una transición crítica es un fenómeno en el que se produce un cambio repentino de estado en un momento específico, como el agua que se transforma en vapor a 100℃.

Este fenómeno de transición crítico también ocurre en el proceso en el cual las células normales se transforman en células cancerosas en un momento específico debido a la acumulación de cambios genéticos y epigenéticos.

Diagrama esquemático de los resultados de la investigación. El equipo de investigación del profesor Kwang-Hyun Cho desarrolló una tecnología original para descubrir sistemáticamente interruptores moleculares clave que pueden inducir la reversión de las células de cáncer de colon a través de un enfoque de biología de sistemas utilizando un análisis del paisaje de atractores de un modelo de red genética para la transición crítica en el momento de transformación de células normales a células cancerosas, y verificó el efecto de reversión del cáncer de colon real a través de experimentos celulares. Fuente: Laboratorio KAIST de Biología de Sistemas e Ingeniería Bioinspirada

El equipo de investigación descubrió que las células normales pueden entrar en un estado de transición crítico inestable donde las células normales y las células cancerosas coexisten justo antes de transformarse en células cancerosas durante la tumorigénesis, la producción o desarrollo de tumores, y analizó este estado de transición crítico utilizando un método de biología de sistemas para desarrollar una tecnología de identificación de interruptores moleculares de reversión del cáncer que puede revertir el proceso de cancerización.

Luego aplicaron esto a células de cáncer de colon y confirmaron a través de experimentos con células moleculares que las células cancerosas pueden recuperar las características de las células normales.

Enfoque computacional innovador para la reversión del cáncer

Se trata de una tecnología original que infiere automáticamente un modelo informático de la red genética que controla la transición crítica del desarrollo del cáncer a partir de datos de secuenciación de ARN de una sola célula y encuentra sistemáticamente interruptores moleculares para la reversión del cáncer mediante análisis de simulación.

Se espera que esta tecnología se aplique al desarrollo de terapias de reversión para otros tipos de cáncer en el futuro.

Reconstrucción de un modelo de red dinámica para el estado de transición del cáncer colorrectal. Se estableció una nueva tecnología para construir un modelo informático de red genética que pueda simular los cambios dinámicos entre genes mediante la integración de datos de secuenciación de ARN de células individuales y resultados experimentales existentes sobre interacciones entre genes en la transición crítica del cáncer. (a). Utilizando esta tecnología, se construyó un modelo informático de red genética para la transición crítica del cáncer colorrectal y se investigó la distribución de atractores que representan fenotipos de células normales y cancerosas a través del análisis del paisaje de atractores (be). Fuente: Laboratorio KAIST de Biología de Sistemas e Ingeniería Bioinspirada

El profesor Kwang-Hyun Cho dijo: “Hemos descubierto un interruptor molecular que puede revertir el destino de las células cancerosas a un estado normal al capturar el momento de transición crítica justo antes de que las células normales pasen a un estado canceroso irreversible”.

“En particular, este estudio ha revelado en detalle, a nivel de la red genética, qué cambios ocurren dentro de las células detrás del proceso de desarrollo del cáncer, que hasta ahora se consideraba un misterio”, añadió. “Este es el primer estudio que revela que una pista importante que puede revertir el destino de la tumorogénesis se esconde en este momento tan crítico de cambio”, resaltó.

dentificación del estado de transición tumoral mediante datos de secuenciación de ARN de células individuales de cáncer colorrectal. Mediante el uso de datos de secuenciación de ARN de células individuales de organoides derivados de pacientes con cáncer colorrectal para tejidos normales y cancerosos, se identificó una transición crítica en la que las células normales y cancerosas coexisten y aumenta la inestabilidad (ad). Se confirmó que la transición crítica muestra niveles intermedios de las principales características fenotípicas relacionadas con el cáncer o los tejidos normales que son indicativas de los estados entre las células normales y cancerosas (e). Fuente: Laboratorio de Biología de Sistemas e Ingeniería Bioinspirada del KAIST

Los resultados de este estudio, realizado por el Dr. Dongkwan Shin del KAIST (actualmente en el Centro Nacional del Cáncer), el Dr. Jeong-Ryeol Gong y el estudiante de doctorado Seoyoon D. Jeong junto con un equipo de investigación de la Universidad Nacional de Seúl que proporcionó los organoides (tejidos cultivados in vitro) de pacientes con cáncer de colon, se publicaron como un artículo en línea en la revista internacional Advanced Science .

Identificación y validación experimental del gen diana óptimo para la reversión del cáncer. Entre los genes diana comunes de las combinaciones de factores de transcripción descubiertas, identificamos interruptores moleculares que revierten el cáncer y que se prevé que supriman la proliferación de células cancerosas y restablezcan las características de las células normales del colon (ad). Cuando se trataron los organoides derivados de pacientes con cáncer de colon con inhibidores de los interruptores moleculares, se confirmó que se suprimió la proliferación de células cancerosas y se inhibió la expresión de genes clave relacionados con el desarrollo del cáncer (eh), y se activó un grupo de genes relacionados con el epitelio normal del colon y se transformó en un estado similar al de las células normales del colon (ij). Fuente: Laboratorio de Biología de Sistemas e Ingeniería Bioinspirada del KAIST

Referencia: “Attractor Landscape Analysis Reveals a Reversion Switch in the Transition of Colorectal Tumorigenesis” by Dongkwan Shin, Jeong-Ryeol Gong, Seoyoon D. Jeong, Youngwon Cho, Hwang-Phill Kim, Tae-You Kim and Kwang-Hyun Cho, 22 January 2025, Advanced Science. DOI: 10.1002/advs.202412503