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Distribución de las mutaciones humanas del tumor más similares a la de los chimpancés, gorilas

Un nuevo estudio de los investigadores del instituto de la biología evolutiva (IBE), de un centro común de UPF y del Consejo de Investigación nacional español (CSIC), muestra que, asombrosamente, la distribución de mutaciones en tumores humanos es más similar al de chimpancés y de gorilas que el de seres humanos.

El artículo, que analiza el cáncer desde el punto de vista evolutivo, se publica hoy, el 19 de mayo, en comunicaciones de la naturaleza. Fue llevado por Arcadi Navarro y David Juan e implicó a los investigadores Txema Heredia-Genestar y Tomàs Marquès-Bonet.

Las mutaciones son los cambios que ocurren en la DNA. No se distribuyen en el genoma uniformemente, pero algunas regiones acumulan más y otros menos. Aunque las mutaciones sean comunes en células humanas sanas, las células cancerosas visualizan un mayor número de cambios genéticos. Durante el revelado del cáncer, los tumores acumulan rápidamente un gran número de mutaciones. En estudios anteriores, sin embargo, había sido observado que los tumores acumulan asombrosamente mutaciones en regiones muy diversas del genoma de ésos observados normalmente en seres humanos.

Ahora, los gracias a los datos del proyecto PanCancer, un equipo de investigación del IBE han comparado las regiones del genoma que acumulan más y de menos mutaciones en procesos del tumor, en la historia reciente de la población humana, y en la historia de otros primates. Los resultados de este nuevo estudio revelan que la distribución de mutaciones en tumores está más bién ésa en chimpancés y gorilas que en seres humanos.

Hasta la fecha, fue pensado que las diferencias genéticas nosotros encuentran cuando comparamos tumores y los seres humanos sanos podrían ser causados por la manera “anormal” que los tumores tienen de acumular mutaciones. De hecho, sabemos que los tumores acumulan rápidamente un gran número de mutaciones y que muchos de sus mecanismos de la reparación del genoma no trabajan bien. Pero ahora, hemos descubierto que muchas de estas diferencias genéticas tienen que hacer con nuestra historia evolutiva”.

Txema Heredia-Genestar, primer autor del estudio que terminó recientemente su Ph.D. en el IBE

La distribución de mutaciones en seres humanos, sesgada por acciones de la población

Cuando se ordena el genoma de un individuo, se observa para tener una pequeña cantidad de nuevas mutaciones -- algunos 60-- comparado a sus padres, los de sus padres en cuanto a sus abuelos, y así sucesivamente con cada generación anterior. Por lo tanto, en una persona, aproximadamente tres millones de mutaciones pueden ser consideradas que representan la historia evolutiva de las mutaciones acumuladas durante cientos de miles de años. De éstos, algunos son recientes y la mayoría son muy viejos.

Sin embargo, cuando se analizan las mutaciones del tumor, se ve qué es apenas las mutaciones que han ocurrido durante el proceso del tumor, puesto que el análisis no tiene en cuenta la información sobre historia poblacional.

“Hemos visto que la distribución de mutaciones en el genoma humano está sesgada debido a historia evolutiva humana”, los detalles de Heredia-Genestar. La manera de la cual un tumor acumula mutaciones es lo mismo que una célula humana tiene de acumular mutaciones. “Pero, no vemos esto en el genoma humano porque hemos tenido una historia tan complicada que ha hecho nuestras distribuciones de cambio de las mutaciones, y ésta ha suprimido las señales que debemos tener”, él agrega.

A lo largo de la historia, la población humana ha sufrido disminuciones drásticas e incluso ha estado en varias ocasiones al borde de extinción. Este fenómeno se conoce como atascamiento, y hace a seres humanos como especie tener diversidad muy pequeña y menos mutaciones: son muy similares el uno al otro. De hecho, los chimpancés son cuatro veces más genético diversos que seres humanos.

Por lo tanto, la manera global para que una célula acumule mutaciones se puede observar en chimpancés porque no han experimentado estas acciones de la población. El estudio concluye eso para entender cómo las mutaciones acumulan en células humanas, que es importante para estudiar tumores, él es más útil de observar cómo acumulan en otros primates bastante que observándolo en las poblaciones humanas, cuya señal fue destruida por acciones de la población.

Los “cánceres, como chimpancés y gorilas, muestran solamente el paisaje completo de la mutación de una célula humana normal. Es nosotros los seres humanos, con nuestro pasado distante turbulento, que visualizan una distribución torcida de mutaciones”, agrega Arcadi Navarro, el profesor de la investigación de ICREA en el IBE, el catedrático en UPF y los codirigentes del estudio.

La investigación sugiere que la protección y el estudio de los grandes monos podrían ser altamente relevantes a entender salud humana. David Juan, codirigentes del estudio, concluye que “en el caso determinado del revelado de tumores, otros primates han demostrado ser un mejor modelo para entender cómo los tumores se convierten en el nivel genético que los seres humanos ellos mismos. En el futuro, nuestros parientes más cercanos podrían verter la luz en muchas otras enfermedades humanas”.

Source:
Journal reference:

Heredia-Genestar, J.M., et al. (2020) Extreme differences between human germline and tumor mutation densities are driven by ancestral human-specific deviations. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-16296-4.