Cómo se está movilizando Big Data en la lucha contra la leucemiaFrotis de leucemia mieloide crónica. Paulo Henrique Orlandi Mourao a través de Wikimedia Commons., CC BY-SA

La función celular saludable depende de la actividad genética bien orquestada. A través de una red de interacciones fantásticamente compleja, alrededor de los genes 30,000 cooperan para mantener este delicado equilibrio en cada uno de los 37.2 billones de células en el cuerpo humano.

En términos generales, el cáncer es una interrupción de este equilibrio por cambios genéticos o mutaciones. Las mutaciones pueden desencadenar la activación excesiva de genes que normalmente instruyen a las células a dividirse, o la inactivación de genes que suprimen el desarrollo del cáncer. Cuando una célula mutada se divide, pasa la mutación a sus células hijas. Esto lleva a la acumulación de células anormales que no funcionan y que reconocemos como cáncer.

Nuestro laboratorio se enfoca en entender cómo un cáncer en particular - leucemia mieloide crónica o CML - funciona. Cada año más que los pacientes 700 en el Reino Unido - y 100,000 sesiones en todo el mundo, se les diagnostica LMC. Después de avances recientes, casi 90% de pacientes menores de la edad de 65 ahora sobreviven por más de cinco años.

Pero en la gran mayoría de los pacientes, la CML es actualmente incurable y el tratamiento de por vida significa que los pacientes deben vivir con los efectos secundarios y la posibilidad de que surja resistencia a los medicamentos. Con un número creciente de pacientes con LMC que sobreviven (y el tratamiento cuesta entre £ 40,000 y £ 70,000 por paciente al año), se está incrementando la presión sobre los servicios de salud.


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Una sola mutación

CML es quizás único en cánceres en que una única mutación, llamada BCR-ABL, subyace a la biología de la enfermedad. Esta mutación se origina en un solo célula madre leucémica, pero luego se propaga a través de la sangre y la médula ósea a medida que las células leucémicas toman el control y bloquean el proceso saludable de producción de sangre. La presencia de BCR-ABL afecta la actividad de miles de genes y, a su vez, impide que estas células cumplan su función normal como células sanguíneas.

Drogas que neutralizan específicamente los efectos aberrantes de esta mutación se introdujeron en la clínica desde los primeros 2000. Estos medicamentos han revolucionado la atención del paciente con CML. Muchos ahora pueden vivir vidas relativamente normales con su leucemia bajo buen control.

Pero mientras estas drogas matan a las células hijas más maduras de la célula madre de la leucemia originalmente mutada, no han estado a la altura de su facturación inicial como "balas mágicas" en la lucha contra el cáncer. Esto se debe a que la población original de "semillas" de células madre leucémicas evadir la terapia, acostado en la médula ósea para estimular el crecimiento de cáncer nuevo cuando se retira el tratamiento.

Para curar verdaderamente la CML, debemos exponer, comprender el funcionamiento interno y desarraigar las células madre de la leucemia. Y para hacer esto, necesitamos aprender más sobre ellos. ¿Cómo sobreviven al tratamiento que mata fácilmente a sus contrapartes más maduras? ¿Qué genes hiperactivos o inactivados los protegen?

Creemos que las respuestas a estas preguntas se encuentran en el análisis de los "grandes datos" biológicos. Las tecnologías a escala de genoma ahora permiten a los científicos medir la actividad (o "expresión") de cada gen en el genoma simultáneamente, en cualquier población de células dada, o incluso a nivel de una sola célula. La comparación de los datos de expresión generados a partir de células madre de leucemia con los mismos datos generados a partir de células madre sanguíneas sanas revelará genes únicos o redes de genes potencialmente dirigibles en la lucha contra la leucemia.

Big data al rescate

En un proyecto financiado por Bloodwise y Scottish Cancer Foundation, hemos creado LEUKomics. Este portal de datos en línea reúne una gran cantidad de datos de expresión genética CML de laboratorios especializados de todo el mundo, incluido el nuestro en la Universidad de Glasgow.

Nuestra intención es eliminar el cuello de botella que rodea el análisis de big data en CML. Cada conjunto de datos está sujeto a controles de calidad manuales, y todos los datos necesarios procesamiento computacional para extraer información sobre la expresión génica. Esto permite el acceso inmediato y la interpretación de datos que anteriormente no habrían sido fácilmente accesibles para académicos o clínicos sin capacitación en enfoques computacionales especializados.

La consolidación de estos datos en un solo recurso también permite esfuerzos de investigación a gran escala, intensivos en cómputo por bioinformáticos (especialistas en el análisis de grandes datos en biología). Desde una perspectiva computacional, el hecho de que la LMC sea causada por una sola mutación lo convierte en un modelo de enfermedad atractivo para las células madre del cáncer. Sin embargo, los conjuntos de datos existentes tienden a tener números de muestra pequeños, lo que puede limitar su potencial.

Cuantas más muestras haya, mayor será la capacidad de detectar cambios sutiles que pueden ser cruciales para la biología de las células madre del cáncer. Al reunir todos los conjuntos de datos CML disponibles a nivel mundial, hemos aumentado significativamente el tamaño de la muestra, de dos a seis por conjunto de datos a más de 100 en conjunto. Esto ofrece una oportunidad sin precedentes para analizar los datos de expresión génica para exponer los mecanismos subyacentes de esta enfermedad.

A partir de marzo 2017, el portal está en funcionamiento en el dominio público. Estamos planeando hacer una gira por Escocia y presentarnos en conferencias internacionales, con el objetivo de capacitar a los investigadores sobre la mejor forma de explotar este nuevo recurso. En última instancia, esperamos que esta herramienta conduzca a nuevas ideas y enfoques, y atraiga más fondos, en la lucha contra la LMC. Y mientras continuamos ampliando nuestra representación de datos de LMC en tiempo real desde centros de investigación de todo el mundo, también planeamos comenzar a incorporar datos de otros tipos de leucemia.

En los últimos años, las terapias dirigidas se han convertido muy importante en la investigación del cáncer Al proporcionar estos datos a la comunidad de investigación CML dentro de LEUKomics, esperamos movilizar nuevas investigaciones sobre las células madre leucémicas que causan cáncer y, en última instancia, diseñar tratamientos para atacarlas sin afectar a las células sanas. Nuestra base de datos proporciona un trampolín crítico en este proceso.

Sobre el Autor

Lorna Jackson, estudiante de doctorado (Paul O'Gorman Leukemia Research Center), Universidad de Glasgow y Lisa Hopcroft, Investigadora Asociada (Instituto de Ciencias del Cáncer), Universidad de Glasgow

Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.

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