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Los telómeros son secuencias repetitivas de ADN (ácido desoxirribonucleico) que cumplen una función similar en los extremos de los cromosomas, protegiendo el material genético que los acompaña contra la inestabilidad del genoma, previniendo los cánceres y regulando el proceso de envejecimiento.

Cada vez que una célula se divide en nuestro cuerpo, los telómeros se acortan, funcionando así como un "reloj" molecular de la célula a medida que el acortamiento aumenta progresivamente con el envejecimiento.

Una medición precisa de la cantidad y longitud de estos telómeros, o "relojes", puede proporcionar información vital si una célula está envejeciendo normalmente, o anormalmente, como en el caso del cáncer.

Para encontrar una forma innovadora de diagnosticar las anomalías de los telómeros, un equipo de investigación dirigido por el profesor adjunto Cheow Lih Feng del Instituto de Innovación y Tecnología de la Salud de los Estados Unidos (iHealthtech) ha desarrollado un método novedoso para medir la longitud absoluta de los telómeros individuales en menos de tres horas.

Este método único de perfilado de telómeros puede procesar hasta 48 muestras a partir de cantidades bajas (<1 ng) de ADN.

Su trabajo fue publicado en la revista Science Advances.

"Nuestra innovación podría mejorar enormemente la velocidad de diagnóstico y simultáneamente proporcionar información crítica de los telómeros para enfermedades y cánceres relacionados con la edad. Una herramienta tan fiable desde el punto de vista clínico, capaz de proporcionar un perfil preciso de los telómeros, permitirá una terapia de precisión y tratamientos específicos para los pacientes", explicó el profesor Cheow, que también pertenece al Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Nueva York.

Los métodos convencionales para la medición de telómeros en entornos clínicos suelen requerir mucho tiempo y requieren operadores cualificados.

Estos métodos también carecen de información precisa sobre las longitudes de los telómeros individuales y las cantidades necesarias para diagnosticar con precisión o determinar las anomalías de los telómeros.

Para superar los principales impedimentos técnicos en la realización de perfiles de telómeros, Asst Prof. Cheow y su equipo han desarrollado un sistema único denominado ensayo rápido de longitud absoluta de telómeros individuales (STAR).

Utilizando este método, las moléculas individuales de los telómeros se distribuyen primero en miles de cámaras de nanolitros en un chip microfluídico.

La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en tiempo real de las moléculas de un solo telómero se realiza entonces en todas las cámaras de forma masivamente paralela.

La cinética de amplificación de la PCR en cada cámara de nanolitros refleja el número de repetición de los telómeros, que se correlaciona directamente con la longitud de una sola molécula de telómero.

Utilizando el ensayo STAR, los investigadores pueden determinar con precisión el mecanismo de mantenimiento de los telómeros en las células cancerosas y obtener un alto nivel de información detallada en las mediciones.

Los pacientes que tienen cánceres activados por la vía del alargamiento alternativo de los telómeros (ALT) - como ciertos sarcomas (cáncer de tejidos conectivos) y gliomas (cáncer de cerebros) - a menudo muestran un mal pronóstico que está relacionado con una longitud de telómeros más larga que la media y un alto porcentaje de telómeros críticamente cortos.

Además, se descubrió que sus células cancerosas también poseían copias adicionales de moléculas de telómeros.

Para probar el invento, el equipo de iHealthtech de la NUS colaboró con el Dr. Amos Loh del Departamento de Cirugía Pediátrica del Hospital de Mujeres y Niños de KK (KKH).

El equipo eligió trabajar con el KKH para validar el ensayo ya que los mecanismos de alteración de telómeros como la ALT se estudian mejor en tumores como los sarcomas, y los tumores neuronales como los gliomas y el neuroblastoma que tienen una mayor incidencia entre los niños.

La validación ha demostrado que el ensayo STAR es eficaz para diagnosticar el estado de ALT en el neuroblastoma pediátrico, lo que puede servir como un indicador de pronóstico útil para este cáncer.

Las células cancerosas utilizan un mecanismo modificado para modificar y mantener anormalmente la longitud de sus telómeros, como medio para permitir que crezcan continuamente.

Mecanismos como la ALT son explotados particularmente por cánceres como el neuroblastoma.

El neuroblastoma es un cáncer que surge de los nervios en varias partes del cuerpo y es el tumor maligno sólido más común en los niños.

También es responsable de un número desproporcionado de muertes infantiles por cáncer

"Anteriormente menos reconocidas en los pacientes, las anomalías de los telómeros como la ALT han sido recientemente identificadas como un nuevo marcador de riesgo en el neuroblastoma. Dado que el neuroblastoma con anormalidades en los telómeros tiene resultados más pobres, este nuevo método de medición de telómeros puede ahora facilitar una identificación más simple y rápida de la ALT en los pacientes para definir con más precisión el pronóstico de su enfermedad", dijo el Dr. Amos Loh, Consultor Senior, que es del Departamento de Cirugía Pediátrica de KKH.

El desarrollo del ensayo STAR está apoyado por el Consejo Nacional de Investigación Médica.

El Prof. Cheow compartió, "La combinación de flujo de trabajo rápido, escalabilidad y resolución de una sola molécula hace que nuestro sistema sea único al permitir el uso de la distribución de longitudes de telómeros como biomarcador en estudios de enfermedades y de toda la población". Será especialmente útil para diagnosticar los mecanismos de mantenimiento de los telómeros dentro de las escalas de tiempo clínicas, para determinar estrategias personalizadas, terapéuticas o preventivas para los pacientes".

El equipo iHealthtech de la NUS está tratando de ampliar su investigación y aplicar la plataforma de ensayos STAR para su uso en entornos hospitalarios, a fin de facilitar el diagnóstico de las enfermedades relacionadas con el envejecimiento.

Fuente: National University of Singapore