Cientistas da Northwestern Medicine inventaram um novo manãtodo para resolver cromossomos rearranjados e suas estruturas 3D em células cancerosas, que podem revelar reguladores de genes importantes que levam ao desenvolvimento de tumores, publicado na Nature Methods .

Feng Yue, Ph.D., o Professor de Medicina Molecular Duane e Susan Burnham e autor saªnior do estudo, disse que este manãtodo pode ajudar a identificar novos alvos para a terapia.

"Os genomas do câncer contem toneladas de rearranjo. Frequentemente observamos que grandes pedaço s de fragmentos de DNA são perdidos, duplicados ou embaralhados para outro cromossomo. Muitos dos oncogenes e supressores de tumor conhecidos são afetados por tais eventos", disse Yue, que também éum professor associado de Bioquímica e Genanãtica Molecular, de Patologia e diretor do Center for Cancer Genomics do Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center da Northwestern University.

Dentro de cada canãlula, os filamentos de DNA, que se colocados na horizontal estariam por mais de dois metros de comprimento, precisam ser devidamente dobrados e organizados para que possam caber dentro do núcleo, que geralmente tem apenas alguns micra´metros de dia¢metro. Frequentemente, o DNA acaba formando "loops" que reaºnem elementos gena´micos que geralmente estãomuito distantes quando todo o genoma édesenrolado.

As células humanas normais tem 46 cromossomos, mas as células cancerosas geralmente tem mais, com muitos cromossomos cortados em pedaço s e fundidos com partes de outros cromossomos. a€s vezes, um cromossomo especa­fico do câncer éformado pela costura de pedaço s de DNA de vários cromossomos diferentes, de acordo com Yue.

"a‰ extremamente desafiador descobrir a composição dos genomas do câncer ", disse Yue, que também édiretor do Centro de Ana¡lise Molecular Avana§ada do Instituto de Inteligaªncia Aumentada em Medicina.

Eventos de fusão, em combinação com loops de cromatina dentro desses cromossomos específicos do ca¢ncer, podem levar a  ativação de oncogenes, mas atéagora não havia uma maneira sistema¡tica de encontrar a ligação entre os dois. Para remediar isso, Yue e os membros de seu grupo desenvolveram o "NeoLoopFinder", uma estrutura computacional completa que analisa a estrutura 3D dos cromossomos do câncer e identifica os reguladores essenciais para os oncogenes-chave.

Ele faz isso resolvendo os eventos complexos de rearranjo do genoma, reconstruindo os mapas locais de interação da cromatina, estimando quantas ca³pias de tais eventos nas células cancerosas e, finalmente, usando um algoritmo de aprendizagem de ma¡quina que desenvolveram anteriormente para encontrar o loop da cromatina.

"Isso nos ajuda a identificar o elemento de controle para os oncogenes - o interruptor que liga ou desliga o oncogene ", disse Yue.

A importa¢ncia dessas ala§as no câncer tem se tornado cada vez mais reconhecida pelo campo, disse Yue, com tais eventos observados em quase todos os tipos de câncer analisados. No estudo, os cientistas da Northwestern Medicine estudaram 50 tipos diferentes de células cancerosas, como leucemia, câncer de mama e câncer de pra³stata. Em dois estudos publicados recentemente, Yue e colaboradores também usaram este manãtodo para examinar os loops de cromatina no câncer cerebral pedia¡trico e no câncer de bexiga.

Usando o NeoLoopFinder, os investigadores compilaram um banco de dados de elementos de controle - principalmente reala§adores - associados a oncogenes. Como prova de conceito, eles usaram a edição do genoma CRISPR-Cas9 para desativar um potenciador de gene ligado a um oncogene (ETV1) para câncer de pra³stata e descobriram que a desativação do potenciador desligou o oncogene.

"Normalmente, vocênão imaginaria que a desativação de um reala§ador no cromossomo 14 desligaria um oncogene no cromossomo 7, mas agora com nossa ferramenta, mais cientistas sera£o capazes de identificar esses eventos e dissecar suas implicações cla­nicas no ca¢ncer", disse Yue.

A estrutura computacional estãodispona­vel gratuitamente para pesquisadores no GitHub.