Nuevo método para analizar metilación del genoma
Amparo Tolosa, Genotipia

• Investigadores de la Universidad de Pensilvania han desarrollado un nuevo método para detectar las señales de metilación del ADN, que informan sobre la regulación de la actividad del genoma. 
• La nueva técnica, denominada DM-Seq (de Secuenciación Directa de la Metilación en sus siglas en inglés), permite analizar el ADN, sin dañarlo, de muestras muy pequeñas. 
• La prueba de concepto realizada en tumores cerebrales, indica que podría ser utilizada en la detección temprana del cáncer. 

La metilación del ADN es uno de los mecanismos que regulan la expresión del ADN más conocidos y estudiados. Consiste en una modificación bioquímica, una adición de un grupo metilo, en ciertas secuencias de bases nitrogenadas del ADN.

Los patrones de metilación del ADN pueden facilitar o impedir la expresión de los genes por lo que su estudio se ha convertido en un elemento esencial a la hora de conocer las bases moleculares de numerosos procesos biológicos. Especialmente, si se tiene en cuenta que la alteración de estos patrones es característica en diversas enfermedades, como el cáncer.

En la actualidad existen diversos métodos para analizar la metilación del ADN. No obstante, tienen importantes limitaciones. El método más extendido, la secuenciación basada en bisulfito resulta especialmente agresivo para el ADN y no diferencia entre diferentes tipos de metilación. Por otra parte, las aproximaciones más novedosas tienen otras limitaciones, entre las que destaca que requieren cierta cantidad de ADN. Este último factor es importante porque, en el caso de las biopsias líquidas, que cada vez tienen mayor interés en el diagnóstico, la cantidad de ADN es muy limitada. Estas pruebas analizan ADN liberado a la sangre u otros fluidos biológicos desde los tumores o otros tejidos relacionados con enfermedades.

Un método enzimático para analizar la metilación del genoma

El método DM-Seq desarrollado por los investigadores de la Universidad de Pensilvania, utiliza dos enzimas que pueden modificar ADN para detectar específicamente, y base a base, la metilación de las citosinas: una ADN metiltransferasa (enzima que transfiere grupos metilo) de diseño y una desmetilasa.

“La metilación de citosinas puede actuar como una huella dactilar para la identidad celular, por lo que es importante para los investigadores tener el poder de aislar esta metilación y solo esta”, señala Rahul Kohli, profesor de Bioquímica y Biofísica en la facultad de medicina de la Universidad de Pensilvania, y uno de los directores del trabajo. “DM-Seq utiliza dos enzimas para mapear la metilación de citosinas y puede ser aplicada para muestras con escaso ADN, lo que significa que podría ser utilizado para, por ejemplo, pruebas de sangre que analizan el ADN liberado en el torrente sanguíneo de tumores u otros tejidos relacionados con enfermedades”.

La clave del método se encuentra en que la actividad de la metiltransferasa tiene diferente efecto sobre las citosinas metiladas y las no metiladas. En el caso de las primeras, la actividad de la metiltransferasa las hace susceptibles a la segunda enzima del método. En el caso de las citosinas no metiladas, la modificación enzimática las protege de la actividad de la segunda enzima. Finalmente, tras el tratamiento con la desaminasa, las citosinas inicialmente metiladas se transforman y son detectadas como timinas en la secuenciación, mientras que las citosinas no metiladas originalmente se mantienen como citosinas.

Una ventaja añadida de la aproximación, es que es eficaz con pequeñas cantidades de ADN, lo que lo hace adecuado a las aplicaciones basadas en biopsia líquida.

Potencial para su utilización en contexto clínico

Para comprobar la eficacia del método, los investigadores utilizaron DM-Seq con muestras de tumor cerebral, donde observaron que su rendimiento es mejor que la secuenciación basada en bisulfito. Concretamente, DM-Seq permite discriminar la metilación de la hidroximetilación en regiones de interés clínico.

En resumen, DM-Seq representa una estrategia muy prometedora para la identificación enzimática y directa de metilación de citosinas del ADN, base a base, sin destruir el ADN. Esta última característica, además, podría facilitar el acoplamiento de la tecnología a otras plataformas de secuenciación masiva.

Artículo científico: Wang, T., Fowler, J.M., Liu, L. et al. Direct enzymatic sequencing of 5-methylcytosine at single-base resolution. Nat Chem Biol (2023). https://doi.org/10.1038/s41589-023-01318-1

Fuente: New, Precise, and Efficient DNA Sequencing Method May Lead to Easier Testing and Earlier Cancer Detection. https://www.pennmedicine.org/news/news-releases/2023/june/new-dna-sequencing-method-may-lead-to-earlier-cancer-detection

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