MACHETE: la tècnica d’edició gènica que permet estudiar alteracions cromosòmiques en càncer

El Dr. Francisco Barriga, cap del Grup d’Enginyeria Genòmica del Càncer del Vall d’Hebron Institut d’Oncologia (VHIO), que forma part del Campus Vall d’Hebron, va desenvolupar la tecnologia d'edició genètica MACHETE durant la seva estada postdoctoral a l'Sloan Kettering Institute (Barriga et al., Nature Cancer, 2022). L'objectiu de la seva investigació a VHIO és utilitzar aquesta nova eina per generar models que permetin estudiar en profunditat aquestes alteracions genòmiques que s'observen freqüentment en càncer, amb l'objectiu d'entendre'n la funció i dissenyar noves estratègies terapèutiques.

La revista Nature Protocols ha publicat l'article Engineering megabase-sized genomic deletions with MACHETE (Molecular Alteration of Chromosomes with Engineered Tandem Elements) en el qual els autors Francisco Barriga i Scott W. Lowe de l'Sloan Kettering Institute comparteixen aquesta tecnologia amb la comunitat científica amb l'objectiu que investigadors de tot el món que necessitin treballar amb edició genètica estable de grans delecions genòmiques hi pugui tenir accés.

Què és l'edició gènica?

L'edició gènica és l'habilitat d'alterar la seqüència de l'ADN de les cèl·lules per als nostres propis propòsits de recerca. “Aquest concepte neix fa més de 50 anys” explica el Dr. Barriga “a l'època dels 60 Mario R. Capecchi, Oliver Smithies i Martin J. Evans van generar els primers ratolins transgènics pel que van rebre un premi Nobel. Dècades més tard, Emmanuelle Charpentier i Jennifer Doudna van guanyar un altre Premi Nobel pel desenvolupament de la tècnica CRISPR d'edició genètica que gràcies a uns enzims coneguts com a nucleases és capaç de generar talls en seqüències específiques de l'ADN”.

La investigació del grup del Dr. Barriga se centra a estudiar la funció de canvis cromosòmics a gran escala. Aquests canvis són coneguts com a alteracions del nombre de còpies en càncer, i per estudiar-los el grup combina estratègies d'enginyeria genòmica d'última generació amb models in vivo de càncer. L'objectiu és descobrir els mecanismes pels quals aquests grans canvis permeten que les cèl·lules canceroses es propaguin i resisteixin a les teràpies.

“L'eficiència de la tecnologia CRISPR no era suficient per a la generació de models cel·lulars als quals els falta una gran regió de genoma, cosa que es coneix com a delecions” explica Barriga “Això és perquè són esdeveniments molt poc freqüents i difícils de trobar, així que vaig idear una nova manera d'utilitzar l'edició gènica per obtenir específicament les cèl·lules que presentaven aquestes delecions”.

Una agulla en un paller

L'article de la revista Nature Protocols detalla el protocol d'aquesta tecnologia que consisteix a introduir un ‘botó d'autodestrucció’ a la regió cromosòmica que volem eliminar. D'aquesta manera, en fer els dos talls amb CRISPR per eliminar la regió d'interès, les cèl·lules que tenen la deleció eliminen aquest botó i sobreviuran, mentre que les cèl·lules que no presentaven la deleció d’inici, s'autodestrueixen. La creació de cèl·lules amb delecions serveixen com a models per investigar per què els pacients que presenten aquesta alteració cromosòmica responen pitjor els tractaments o tenen pitjor pronòstic a determinades teràpies.

“És com buscar una agulla en un paller” compara Francisco Barriga “on per exemple podríem fer servir un imant per trobar l'agulla, però això trigaria molt i seria poc eficient. Per contra, el que fem amb MACHETE és calar foc a la palla de manera que només ens queda l'agulla, en aquest cas les cèl·lules que presenten l'alteració cromosòmica que volem estudiar”.

Nou marc conceptual i experimental

“La identificació de mutacions puntuals en càncer ha estat molt útil per continuar coneixent la biologia de la malaltia i per desenvolupar noves estratègies terapèutiques dirigides” explica el Dr. Barriga. “Per continuar avançant en la investigació contra el càncer i en la cerca de respostes ens plantegem un nou marc conceptual i experimental en què hem d'estudiar les grans alteracions cromosòmiques. Sabem que aquestes alteracions són molt freqüents en càncer i el nostre objectiu és portar-les al mateix nivell d'entesa que tenim de l'estudi de les mutacions puntuals. Arribar, per exemple, a ser capaços de predir la resposta dels pacients segons les alteracions cromosòmiques i eventualment dissenyar teràpies que ataquen específicament cèl·lules amb aquestes delecions”.