En un cambio revolucionario en la comprensión de los científicos sobre las mutaciones, los investigadores han descubierto algunos tipos de daño en el ADN en células sanas que pueden no repararse durante años. Una nueva investigación encuentra que, si bien la mayoría de los tipos de daños en el ADN pueden repararse mediante los mecanismos naturales de reparación del ADN del cuerpo, algunas formas de daño pueden escapar de estos procesos y persistir durante años. Esta presencia a largo plazo aumenta la probabilidad de que se produzcan mutaciones dañinas que, en última instancia, pueden provocar cáncer.

Los científicos del Instituto Wellcome Sanger y sus colaboradores estudiaron los árboles genealógicos de cientos de células individuales de múltiples individuos. Al analizar los patrones de mutación compartidos entre las células, reconstruyeron estos árboles genealógicos e identificaron un origen ancestral común.

Sus hallazgos revelan sorprendentes patrones de herencia de mutaciones, lo que sugiere que algunos daños en el ADN permanecen sin reparar durante largos períodos de tiempo. En las células madre hematopoyéticas, por ejemplo, algunas formas de daño pueden persistir durante dos o tres años.

La investigación, publicada en Nature, cambia la forma en que pensamos sobre las mutaciones y tiene implicaciones para comprender el desarrollo de varios cánceres.

A lo largo de la vida de una persona, todas las células del cuerpo acumulan errores genéticos en el genoma, conocidos como mutaciones somáticas. Estas mutaciones pueden ser causadas por exposiciones ambientales dañinas, como fumar, o por reacciones químicas cotidianas que ocurren en las células.

El daño al ADN es diferente de las mutaciones. Una mutación es una de las cuatro bases estándar del ADN (A, G, T o C) que aparece en el lugar equivocado, similar a un error de ortografía, mientras que el daño del ADN es un cambio químico en el ADN, como letras manchadas más allá del reconocimiento. El daño al ADN puede causar que las secuencias genéticas se lean mal y se copien durante la división celular (es decir, la replicación del ADN), lo que resulta en mutaciones permanentes que conducen al cáncer. Sin embargo, el daño en el ADN en sí suele reconocerse y repararse rápidamente mediante mecanismos de reparación dentro de la célula.

Si los investigadores pueden comprender mejor las causas y los mecanismos de las mutaciones, podrán intervenir para frenarlas o eliminarlas.

En un nuevo estudio, los científicos del Instituto Sanger y sus colaboradores analizaron datos en forma de árboles genealógicos de cientos de células individuales. Los árboles genealógicos se construyen basándose en patrones de mutaciones genómicas que se comparten entre células; por ejemplo, las células con muchas mutaciones compartidas tienen un ancestro común más reciente y están estrechamente relacionadas.

Los investigadores compilaron siete conjuntos publicados de estos árboles genealógicos, llamados filogenias somáticas. El conjunto de datos incluye 103 filogenias de 89 individuos, que abarcan células madre hematopoyéticas, células epiteliales bronquiales y hepatocitos.

El equipo descubrió patrones de herencia inesperados de mutaciones en árboles genealógicos, lo que revela que algunos daños en el ADN pueden persistir sin reparación a través de múltiples rondas de división celular. Esto es particularmente evidente en las células madre hematopoyéticas, donde entre el 15% y el 20% de las mutaciones son causadas por un tipo específico de daño en el ADN que dura un promedio de dos a tres años, y algunas incluso más.

Esto significa que, durante la división celular, las células cometen diferentes errores cada vez que intentan copiar el ADN dañado, lo que da lugar a múltiples mutaciones diferentes a partir de una única fuente de daño en el ADN. Es importante destacar que esto puede crear una variedad de mutaciones dañinas que pueden provocar cáncer. Los investigadores creen que, si bien estos tipos de daños en el ADN ocurren raramente, pueden persistir durante años, lo que significa que pueden causar tantas mutaciones como daños más comunes en el ADN.

Los hallazgos cambian la forma en que los investigadores piensan sobre las mutaciones y su impacto en el desarrollo del cáncer.

El autor principal, el Dr. Michael Spencer Chapman, del Instituto Wellcome Sanger y del Instituto del Cáncer Barts, dijo: "Con estos árboles genealógicos, podemos vincular las relaciones entre cientos de células en una persona desde la concepción, lo que significa que podemos rastrear cada paso hacia atrás. Son estos conjuntos de datos novedosos a gran escala los que nos permiten descubrir inesperadamente que algunas formas de daño en el ADN pueden persistir durante largos períodos de tiempo sin ser reparadas. Este estudio es el mejor ejemplo de ciencia exploratoria: no siempre sabemos qué encontrará hasta que lo busque, pero hay que tener curiosidad."

La autora Emily Mitchell, del Wellcome Sanger Institute, el Wellcome MRC Cambridge Stem Cell Institute y la Universidad de Cambridge, dijo: "Mientras exploramos el árbol genealógico de las células madre hematopoyéticas, identificamos un tipo específico de daño en el ADN que causa mutaciones en alrededor del 15 al 20 por ciento de estas células".

El primer autor, el Dr. Peter Campbell, ex miembro del Instituto Wellcome Sanger y ahora director científico de Quotient Therapeutics: "Hemos identificado formas de daño en el ADN que logran escapar de la maquinaria de reparación del ADN y persisten en el genoma durante días, meses y, a veces, años. Estos hallazgos son inconsistentes con las opiniones anteriores de los científicos sobre los fundamentos de cómo se adquieren las mutaciones. Este cambio de paradigma aporta una nueva dimensión a la forma en que pensamos sobre las mutaciones y será importante para que la comunidad de investigación diseñe estudios futuros".

Compilado de /ScitechDaily