Naukowcy z Josep Carreras Leukemia Research Institute opracowali metodę analizy interakcji dalekiego zasięgu w DNA – interakcjom – z bardzo małej ilości materiału wyjściowego. Metoda, nazwana liCHi-C, po raz pierwszy otwiera drzwi do badania interakcji próbek pochodzących od pacjentów zamiast modeli in vitro i pomaga nam zrozumieć, w jaki sposób zmiany w regionach regulatorowych wpływają na wewnętrzne działanie komórek nowotworowych.

Przez długi czas genetyka i epigenetyka raka skupiały się na zmianach w genach, białkach i ich aktywności, aby zrozumieć, co powoduje, że komórka się psuje i staje się złośliwa. Jednak wewnętrzne działanie komórki implikuje przesłuch między wysoce złożonymi sieciami genów, kontrolowanymi przez małe rozproszone elementy regulatorowe fizycznie stykające się z regionami DNA.

Wiele nowotworów wykazuje zmiany w tym przesłuchu, na przykład z powodu przyrostów, strat lub przegrupowań DNA. Podczas gdy geny są w porządku, przebywanie w innej pozycji w jądrze zakłóca ich zdolność do kontaktu z jego elementami regulacyjnymi. Badanie tej sieci interakcji, znanej jako interaktom, jest jedną z najtrudniejszych i nieznanych dziedzin biologii raka.

Analiza interakcjomu nie jest łatwym zadaniem. Po starannej ekstrakcji DNA komórki nowotworowej, podejmując wszelkie możliwe środki ostrożności, aby uniknąć zakłócenia tych części genomu, które „rozmawiają ze sobą”, naukowcy sklejają je razem za pomocą kilku biochemicznych sztuczek i ujawniają, które geny i elementy regulacyjne są fizycznie kontakt. Porównując komórki zdrowe z nowotworowymi, mają nadzieję zrozumieć anormalny „dyskurs” nowotworów złośliwych.

Do tej pory ta metodologia wymagała dużej ilości DNA, aby odnieść sukces, i dlatego była daleka od postępowania klinicznego ze względu na ograniczoną wielkość próbki uzyskanej w biopsji. Może się to zmienić dzięki liCHi-C, nowej metodzie opracowanej przez 3D Chromatin Organisation Lab pod kierownictwem dr Bioli M. Javierre z Josep Carreras Leukemia Research Institute, placówki publicznej należącej do sieci CERCA Generalitat de Catalunya.

W niedawnej publikacji w Nature Communications, której autorami byli Laureano Tomás-Daza i Llorenç Rovirosa, interaktom konkretnego guza można analizować bezpośrednio z próbek pacjentów zamiast modeli in vitro, co stanowi duży krok naprzód. Osiągnięcie to opiera się na fakcie, że liCHi-C, ulepszenie poprzedniej metody Promoter Capture Hi-C (PCHi-C), działa z zaledwie 50 tysiącami komórek zamiast milionów potrzebnych do innych metod. To znaczne zmniejszenie wielkości próby jest możliwe dzięki połączeniu usprawnionego protokołu eksperymentalnego z nowymi narzędziami bioinformatycznymi.

Wraz z kolegami z Instytutu Josepa Carrerasa, Barcelońskiego Centrum Superkomputerowego, Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute, Sant Joan de Déu, IDIBAPS i Hospital Clinic między innymi, naukowcy byli w stanie zwiększyć rozdzielczość interaktywnych map w opracowywaniu krwiotwórczych komórek macierzystych od zdrowych dawców i pacjentów z rakiem, identyfikując zmienione sieci występujące podczas białaczki. Pokazują również, w jaki sposób liCHi-C można wykorzystać do identyfikacji dużych rearanżacji DNA z większą precyzją i do zrozumienia roli niekodujących zmian w rozwoju raka.

Zrozumienie nieprawidłowego przesłuchu w komórkach nowotworowych może pomóc w opracowaniu nowych terapii, których celem jest przerwanie „toksycznej paplaniny” wewnątrz nich. Wciąż jesteśmy daleko od kliniki, ale liCHi-C to pierwszy krok w kierunku szerszego i bogatszego opisu tego, co dzieje się wewnątrz komórki nowotworowej, co jest jedną z cech charakterystycznych badań biomedycznych.