Bioinformáticos, físicos y matemáticos se unen a los oncólogos para desvelar con Big Data la diversidad del cáncer y personalizar su tratamiento

logo cnioCentro Nacional de Investigaciones Oncológicas

 

  • Expertos de todo el mundo discuten en el CNIO-“la Caixa” Frontiers Meeting cómo el análisis de cantidades ingentes de datos sobre cada cáncer, ahora disponibles, ayudará a ampliar los efectos de la inmunoterapia y a prevenir fenómenos como la metástasis y la resistencia a las terapias.
  • El estudio del cáncer con técnicas computacionales “está en explosión”, explica Fátima Al-Shahrour, jefa de la Unidad de Bioinformática del CNIO y coorganizadora de este CFM. “Es la vía hacia personalizar cada vez más los tratamientos”.
  • Además de Al-Shahrour, coorganizan el encuentro Arnold Levine, del Simons Center for Systems Biology del Instituto de Estudios Avanzados en Princeton (EEUU) y descubridor en 1979 del gen ‘anticáncer’ p53; Solip Park, jefa del Grupo de Genómica Computacional del Cáncer del CNIO; y Raúl Rabadán, director del Programa de Genómica Matemática en la Universidad de Columbia (EEUU) .

 

El Big Data ha irrumpido con fuerza en la investigación del cáncer. Avances técnicos que generan cantidades ingentes de datos, como la capacidad de analizar el genoma de cada una de las miles de células de una muestra, han hecho que matemáticos, expertos en computación e incluso físicos de partículas trabajen ahora en oncología. Su trabajo está sacando a la luz una complejidad mayor de la esperada en el cáncer, y se está revelando indispensable para lograr tratamientos más personalizados y efectivos. El próximo CNIO Frontiers Meeting (CFM), del 23 al 25 de septiembre, en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), analizará los resultados más relevantes en esta área.

“El estudio del cáncer con técnicas computacionales está en explosión”, explica Fátima Al-Shahrour, coorganizadora del congreso y jefa de la Unidad de Bioinformática del CNIO. “Ahora accedemos a un volumen de información antes impensable sobre cada tumor; su análisis, con nuevos métodos computacionales, puede darnos la respuesta a por qué el tumor se vuelve resistente, genera metástasis o se cura con inmunoterapia en algunos pacientes pero no en otros. Así avanzamos hacia una medicina cada vez más personalizada”.

Los CNIO-Fundación La Caixa Frontiers Meetings son conferencias internacionales de gran prestigio sobre aspectos candentes de la investigación del cáncer. Se celebran desde 2010. Este CFM, titulado Heterogeneity and Evolution in Cancer, reúne a más de 130 expertos en cáncer y a biólogos computacionales, físicos y matemáticos de los grupos mundialmente más activos en el área.

Tumores heterogéneos

Una de las técnicas de mayor impacto reciente es la secuenciación de células individuales. Los métodos tradicionales de secuenciación dan información sobre el genoma promedio en una muestra donde hay millones de células; pero cada una tiene su propia molécula de ADN, y la capacidad de analizarlas aisladamente ha revelado que cada tumor es un conjunto heterogéneo de poblaciones celulares que evolucionan de manera diferente.

Es un hallazgo con implicaciones. Como explica Raúl Rabadán, director del Programa de Genómica Matemática en la Universidad de Columbia (EEUU) y coorganizador de este CFM, “los tumores son mucho más complejos genómicamente de lo que se anticipaba; pueden tener miles de mutaciones distintas de un paciente a otro, e incluso distintas células en un tumor pueden contener mutaciones distintas. Esta heterogeneidad lleva a respuestas terapéuticas muy diversas en diferentes pacientes”.

Los equipos de secuenciación de células individuales llegan a analizar el genoma de más de 10.000 células. La información resultante, unida a la aportada por otras muchas técnicas genómicas, es la materia prima con que nuevos métodos computacionales extraen conocimiento acerca de los mecanismos de evolución tumoral, y sobre las respuestas de cada paciente a distintas terapias. Así, la investigación del cáncer entra en una era en la que se necesita la interacción con otras disciplinas, como informática, física, ingenierías o matemáticas.

Solip Park, experta en biología de sistemas que dirige el Grupo de Genómica Computacional del Cáncer del CNIO y es coorganizadora del CFM, recuerda que para investigar el cáncer “no basta con estudiar un único gen o factor, hay que analizar también las relaciones que entabla con otros genes, o cómo le afecta el ambiente”. Este enfoque de la biología de sistemas está haciendo ya aportaciones valiosas a la oncología, como grandes bases de datos genómicos sobre la diversidad genética de los pacientes y sobre la respuesta a fármacos. “Estos abordajes ya sirven de guía en la clínica”, añade Park.

 

bioinformática CNIO

Foto de grupo de los asistentes a CNIO-“La Caixa” Frontiers Meeting. Heterogeneity and Evolution in Cancer. Imagen: CNIO.

 

Por qué inmunoterapia solo para algunos

Una de las preguntas que más interés despierta entre oncólogos y pacientes es por qué la inmunoterapia da buen resultado en algunos pacientes, pero no en otros. Para los organizadores de este CFM parte de la respuesta está en “el nivel extra de complejidad” que supone caracterizar no solo las células tumorales sino también las células del sistema inmune y cómo estas interaccionan entre sí, explica Al-Shahrour.

Para abordar el problema, son necesarios médicos que hablen con los pacientes y recojan muestras, inmunólogos que caractericen la interacción entre células, estadísticos, matemáticos e informáticos que integren toda esta información.

Para Arnold Levine, del Simons Center for Systems Biology del Instituto de Estudios Avanzados, en Princeton (EEUU), también es prioritario ampliar la efectividad de la inmunoterapia. Y suma otros retos, como la aparición de resistencias: si una terapia acaba con la mayoría de las células tumorales, las que por su diversidad genética sobrevivan podrían provocar una recaída.

“Cuando fue posible secuenciar el DNA de muchos tumores, e incluso del mismo tumor en varias fases de su desarrollo, quedó patente que los cánceres contienen numerosas mutaciones: no hay dos cánceres idénticos, y además evolucionan”, dice Levine. “La habilidad de cambiar genera tasas relativamente altas de mutaciones, que hacen posible la aparición de resistencias a la terapia. Las terapias combinadas con múltiples fármacos, y la activación del sistema inmune para que reconozca y elimine las células tumorales, podría ser la respuesta a este problema”.

 

 

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