La nova plataforma UNIQUE CaixaResearch del VHIO permetrà l’anàlisi individual de les diferents cèl·lules que formen un tumor per al desenvolupament de noves teràpies

La Fundació “la Caixa” ha subvencionat la instal·lació d'una nova plataforma transversal de seqüenciació de cèl·lula única de nova generació: UNderstanding cancer through sIngle cell seQUEncing: the UNIQUE CaixaResearch platform, pel seu acrònim en anglès (comprenent el càncer a través de la seqüenciació de cèl·lules individuals) que s'integrarà al core de plataformes tecnològiques del Vall d'Hebron Institut d'Oncologia (VHIO) que forma part del Campus Vall d'Hebron.

Un sol tumor pot tenir milions de cèl·lules de poblacions i tipus tumorals molt diferents, per això és necessari l’anàlisi de cèl·lula única per estudiar l'heterogeneïtat del tumor, identificar diferents subpoblacions cel·lulars i el paper que juguen, descobrir nous biomarcadors tumorals per a tumors que fins ara es consideraven ben caracteritzats, comprendre millor la resposta al tractament o investigar l'evolució d'un tumor al llarg del temps, dels estadis i de com han anat responent als diferents tractaments.

L'heterogeneïtat dels tumors és un obstacle important que limita l'eficàcia de les teràpies dirigides i compromet els resultats del tractament. “Els enfocaments actuals de seqüenciació massiva de les mostres ens donen una visió general del tumor. Però la veritat és que el tumor conté cèl·lules amb diferents característiques i potencial maligne que canvien constantment amb l'evolució del tumor o en resposta als tractaments”, explica el Dr. Marcos Malumbres, professor ICREA, director del Programa d'Oncologia de Sistemes i cap del Grup de Cicle Cel·lular i Càncer del VHIO que treballa amb aquesta tecnologia amb l'objectiu de desenvolupar i assajar noves estratègies terapèutiques i traslladar-les a la pràctica clínica.

La implementació de la plataforma UNIQUE CaixaResearch permetrà als investigadors del VHIO abordar noves preguntes científiques per comprendre millor la complexitat dels tumors, trobar solucions terapèutiques i biomarcadors noves que millorin l'atenció dels pacients oncològics.

La tecnologia single-cell o de cèl·lula única permet desentranyar programes d'expressió genètica en mostres de teixit tumoral i sang perifèrica i caracteritzar els patrons d'expressió cèl·lula a cèl·lula, és a dir, saber quins gens s'expressen o deixen d'expressar-se a cada cèl·lula. “Passem de tenir una visió global difusa del comportament de milers de cèl·lules a tenir milers de visions completes de cadascuna de les cèl·lules”, diu el Dr. Malumbres.

Equips de darrera generació

“La seqüenciació de cèl·lula única permet detectar i caracteritzar poblacions de cèl·lules mare rares presents al microambient tumoral responsables de la resistència a la teràpia i de la recaiguda del tumor, cèl·lules tumorals latents que provoquen metàstasi, cèl·lules tumorals circulants de baixa abundància i cèl·lules immunitàries que poden tenir rellevància funcional i significat clínic”, explica la Dra. Elena Serrano, coordinadora de la Unitat d'Alta Tecnologia del VHIO.

Per complir aquests objectius, la plataforma UNIQUE CaixaResearch compta amb tres equips d'última generació que s'integren al core de plataformes tecnològiques transversals del VHIO. D'una banda, inclou un equip Parsotix capaç d'aïllar les cèl·lules tumorals circulants per biòpsia líquida; un equip Chromium X (10x Genomics) que separa les cèl·lules tumorals entre cèl·lules de teixit i cèl·lules circulants, una a una i les prepara per a la seva seqüenciació de forma individual.

La plataforma compta també amb un microscopi Leica DMi8 equipat amb tecnologia Thunder i un equip CytAssist (10x genomics) que permetrà, a partir de mostres sòlides del tumor, ubicar la localització de cadascuna de les cèl·lules al tumor coneixent quins gens expressa cadascuna. “En definitiva”, conclou la Dra. Elena Serrano, “obtenim la informació sobre quins gens està expressant o no una cèl·lula tumoral concreta i quin lloc ocupa aquesta mateixa cèl·lula dins de l'entorn tumoral. El que es coneix com a transcriptòmica espacial”.

La plataforma UNIQUE CaixaResearch generarà una enorme quantitat de dades, i una peça clau per poder explotar tota aquesta informació a la investigació contra el càncer serà el processament i interpretació d'aquestes dades per part de la Unitat de Bioinformàtica del VHIO, liderada per la Dra. Lara Nonell. La integració de les dades obtingudes de la plataforma UNIQUE CaixaResearch amb dades d'altres tecnologies disponibles, així com la integració amb dades clíniques, serà clau per a la identificació de biomarcadors de resposta.

Diversos grups de recerca de VHIO ja estan fent investigacions amb seqüenciació single-cell juntament amb col·laboradors externs. Amb la implementació d'aquesta nova plataforma podran realitzar la seva investigació 'in house'. L'objectiu a mitjà termini és implementar aquesta tecnologia a l'entorn clínic i facilitar la translació de la investigació a nous tractaments que puguin traduir-se en beneficis per als pacients.

Al laboratori de Cicle Cel·lular i Càncer dirigit per Marcos Malumbres aquesta tecnologia ja s'està utilitzant per estudiar els patrons d'expressió cèl·lula a cèl·lula en cèl·lules tumorals circulants en càncer de mama avançat amb receptors hormonals positius i així intentar comprendre per què aquests tumors es tornen resistents a les teràpies convencionals.

També el Grup de Modelització de Teràpies Antitumorals, liderat per la Professora ICREA la Dra. Laura Soucek, pionera en la inhibició de la proteïna MYC com a potencial tractament en diferents tipus de càncer, utilitza la seqüenciació de cèl·lula única per “identificar poblacions de cèl·lules immunitàries en el microambient tumoral de càncer de pulmó de cèl·lula no petita i melanoma i observar l'impacte de la inhibició de la proteïna MYC en la supressió immunitària tumoral amb l'objectiu de buscar noves fórmules de reactivar el sistema immune contra el tumor”.

"El nostre grup ha realitzat una investigació exhaustiva sobre metàstasis cerebrals", afirma el Dr. Joan Seoane, professor ICREA i cap del Grup d'Expressió Gènica del VHIO. “La plataforma UNIQUE ens permetrà estudiar quins gens expressen les cèl·lules de mostres de metàstasis cerebrals de melanoma i càncer de pulmó de cèl·lula no petita en pacients que se sotmetran a tractament, així com les característiques de les cèl·lules immunitàries que envolten el tumor per tractar d'identificar biomarcadors que ens puguin servir com a noves dianes terapèutiques o per predir la resposta dels pacients al tractament”.

La Dra. Alena Gros, cap del Grup d'Immunoteràpia i Immunologia del Càncer, treballa en diversos projectes que utilitzen la seqüenciació de cèl·lula única per analitzar els receptors de cèl·lules T (TCRs) i gens diferencialment expressats dels limfòcits infiltrants del tumor (TILs) i limfòcits circulants que contribueixen al reconeixement de tumors i neoantígens. "El nostre objectiu és utilitzar el potencial d’aquesta tecnologia per detectar, monitoritzar i explotar la resposta antitumoral en pacients amb càncer".

La nova plataforma també permetrà posar en marxa projectes de transcriptòmica espacial, és a dir, saber quins gens s'expressen en diferents àrees del tumor i del microambient tumoral. Per exemple, el Grup de Recerca Translacional en Càncer de Pròstata, liderat pel Dr. Joaquin Mateo, utilitzarà aquesta tecnologia per estudiar biòpsies abans, durant i després del tractament hormonal per a càncer de pròstata en etapes avançades, i així entendre millor com l'heterogeneïtat del tumor s'adapta al tractament, cosa que és rellevant de cara a dissenyar noves estratègies de tractament.