Per què els gens de les balenes i els rosegadors poden ajudar a investigar el càncer?

BarcelonaFins ara, per trobar els gens específics involucrats en un càncer, la comunitat científica ha comparat el genoma de persones que pateixen aquesta malaltia amb les que no. "Però això és com comparar un Fiat 600 amb un Ferrari: ajuda, perquè tots dos són cotxes, però per entendre l'enginyeria real que s'hi amaga també caldria incloure en la comparació els cotxes de cavalls", planteja el professor d'investigació Icrea i catedràtic de genètica de la UPF Arcadi Navarro. Amb la malaltia humana, diu, passa igual. Perquè hi ha espècies que també pateixen càncers o que no en pateixen mai i que viuen molts més anys que els humans. "Per identificar allò que ens fa únics, no podem només mirar-nos entre nosaltres perquè, en essència, som massa iguals", argumenta l'investigador. Per això, el consorci internacional Zoonomia proposa ampliar el focus i, per fer-ho, ha publicat aquest dijous a la revista Science el recurs comparatiu de genomes –el conjunt de gens que ens formen– de mamífers més gran del món. Amb el recull de tot el material genètic de 240 espècies, els investigadors han aconseguit identificar les diferències que hi ha en l'ADN, concretament en les regions reguladores d'aquest ADN, i que poden arribar a desencadenar malalties o disfuncions greus.

Les regions reguladores de l'ADN són força desconegudes i difícils d'identificar mitjançant els genomes aïllats d'una sola espècie. Ara, el projecte Zoonomia permet, de manera detallada, detectar i comparar les regions que compleixen funcions clau per a cada espècie i que estan altament conservades. En total, han identificat dotzenes d'elements reguladors del genoma, alguns dels quals s'han mantingut intactes en milions d'anys d'evolució i, per tant, podrien desvelar funcions de vital importància per al correcte funcionament dels mamífers, ja que la selecció natural les ha fet subsistir. Mitjançant la intel·ligència artificial, aquest consorci internacional ha aconseguit vincular algunes d'aquestes regions conservades amb caràcters fonamentals de cada espècie, com ara la mida del cervell, un sentit de l'olfacte superior o l'habilitat d'hivernar. "Per saber per què hi ha persones que viuen 85 anys i d'altres 100, ens interessa conèixer el perquè de la longevitat d'altres mamífers, que poden anar d'un any en alguns rosegadors fins a centenars en el cas de les balenes", exemplifica Navarro.

En aquest sentit, l’estudi suggereix que petites variacions genètiques en aquestes regions d’ADN altament conservades tenen moltes probabilitats de causar malalties rares i comunes en els humans, com ara el càncer. "Aquestes investigacions demostren la utilitat d’utilitzar la conservació del genoma per a l’estudi de malalties humanes, ja que es podria facilitar la detecció dels canvis genètics que augmenten o disminueixen el risc d’una malaltia en concret i que tots els membres d’una mateixa espècie comparteixen", assenyala Navarro, que ha participat en la investigació. És a dir, que mutacions específiques que fan els humans únics (com ara la mida del cervell o la vulnerabilitat davant del càncer) s'haurien pogut fixar fa milions d’anys. "Per trobar la mutació, hem de comparar-nos amb espècies amb genomes i regions diferents o semblants, que tenen comportaments i dietes diferents o semblants. Només així podem entendre la biodiversitat i beneficiar la salut humana", afirma l'investigador.

Navarro destaca el gran volum d'informació que proporcionen la desena d'estudis que s'han donat a conèixer en la publicació especial de Science, en què han participat 50 institucions internacionals com l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE, CSIC-UPF) i la UPF. Aquestes investigacions comparen els genomes de 240 espècies de mamífers, quatre vegades més que investigacions anteriors, i posen a disposició de la comunitat científica els genomes de moltes espècies que difereixen en fenotips d’interès biomèdic, com la longevitat, les taxes de càncer o la fertilitat. "I això és només la punta de l'iceberg. La ciència avança comparant i, per primera vegada, expandim aquest mètode comparatiu més enllà de la nostra espècie. Tenim més de 200 genomes de mamífers que són comparables entre ells i que permetran entendre coses que fins ara no enteníem del tot", valora Navarro.

Conservar la biodiversitat

Segons aquests estudis, almenys un 10% del genoma humà es conserva simultàniament entre espècies de mamífers, entre les quals s’inclouen el gos, el ratolí, el ximpanzé i el ratpenat. Aquest percentatge d'ADN compartit es tradueix en més de 4.500 elements gairebé perfectament conservats en el genoma del 98% de les espècies estudiades. La gran majoria d’aquests elements estan fora de les regions d’ADN que codifiquen per proteïnes, el camp més estudiat de l’ADN i, en canvi, codifiquen per elements reguladors de la informació genètica, uns grans desconeguts. “Quan estudies el genoma aïllat d’una sola espècie pots identificar fàcilment les proteïnes, perquè són regions molt marcades amb un principi i un final”, explica Navarro.

Les regions reguladores, en canvi, només es poden detectar de manera sistemàtica i massiva mitjançant la comparació genòmica de diferents espècies i observant la seva evolució. "Si es conserven és perquè tenen alguna utilitat, si desapareixen és perquè no suposaven un avantatge evolutiu o el seu entorn ha canviat", descriu Navarro. Les regions més conservades del genoma estan involucrades en el desenvolupament embrionari i la regulació de l’expressió d’ARN, mentre que les que més canvien s'associen amb la relació de l’animal amb el seu ambient, com ara la resposta immunitària, el desenvolupament de la pell, l’olfacte i el gust.

Els investigadors han detectat que aquelles espècies amb menys canvis a les regions conservades del genoma tenen més risc d'extinció. Per això, l'estudi conclou que amb només un genoma de referència per espècie es podrien identificar les espècies en perill. Tot i que es necessita més investigació al respecte, aquesta pràctica podria suposar un avenç en els esforços per conservar la biodiversitat. "És una informació molt valuosa pel que fa a conservació. Tenint el genoma d’espècies catalogades en risc, podem vigilar-les més de prop i valorar quins individus és més important que es reintrodueixin en determinades zones", apunta Navarro. En aquesta part de la investigació, s'hi han inclòs mostres del zoològic de San Diego, que va proporcionar molts genomes d'espècies amenaçades.