Redacción
Detrás del acrónimo ‘Unique’ se encuentra una nueva plataforma transversal de secuenciación de célula única de nueva generación. Subvencionada por la Fundación “la Caixa”, esta se integrará en la raíz de plataformas tecnológicas del Vall d’Hebron Instituto de Oncología (VHIO) que forma parte del Campus Vall d’Hebron.
Su nombre completo, ‘UNderstanding cancer through sIngle cell seQUEncing: the CaixaResearch platform’, revela la finalidad para la que se ha desarrollado. Esta permite desentrañar programas de expresión genética en muestras de tejido tumoral y sangre periférica y, de esta forma, caracterizar los patrones de expresión célula a célula. Es decir, saber qué genes se expresan o dejan de expresarse de manera concreta. “Pasamos de tener una visión global difusa del comportamiento de miles de células a tener miles de visiones completas de cada una de las células”, destaca el Dr. Marcos Malumbres, profesor ICREA, director del Programa de Oncología de Sistemas y jefe del Grupo de Ciclo Celular y Cáncer del VHIO.
La implementación de la plataforma UNIQUE CaixaResearch con tecnología single-cell o de célula única permitirá a los investigadores del VHIO abordar nuevas preguntas científicas. Este nuevo paradigma servirá para comprender mejor la complejidad de los tumores, encontrar nuevas soluciones terapéuticas y biomarcadores que mejoren la atención de los pacientes oncológicos.
La heterogeneidad de estos es un obstáculo importante que limita la eficacia de las terapias dirigidas y compromete los resultados del tratamiento. “Los enfoques actuales de secuenciación masiva de las muestras nos dan una visión general del tumor. Pero lo cierto es que el tumor contiene células con distintas características y potencial maligno que cambian constantemente con la evolución del tumor o en respuesta a los tratamientos”, añade el Dr. Malumbres.
Este nuevo paradigma servirá para comprender mejor la complejidad de los tumores, encontrar nuevas soluciones terapéuticas y biomarcadores que mejoren la atención de los pacientes oncológicos
Un solo tumor puede tener millones de células de poblaciones y tipos tumorales muy distintas entre ellas, por eso es necesario el análisis de célula única para estudiar dicha heterogeneidad. Además, permitiría identificar distintas subpoblaciones celulares y el papel que juegan o descubrir nuevos biomarcadores tumorales para cánceres que se pensaba estaban bien caracterizados. A esto se añade que los investigadores podrían comprender mejor la respuesta al tratamiento o investigar la evolución de un tumor a lo largo del tiempo, de los distintos estadios y de cómo han ido respondiendo a los diferentes tratamientos.
Equipos de última generación
“La secuenciación de célula única permite detectar y caracterizar poblaciones de células madre raras presentes en el microambiente tumoral”, ha agregado la Dra. Elena Serrano, coordinadora de la Unidad de Alta Tecnología del VHIO. Estas son responsables de la resistencia a la terapia y de la recaída del tumor. También abre la posibilidad a identificar células tumorales latentes que provocan metástasis; células tumorales circulantes de baja abundancia y células inmunitarias que pueden tener relevancia funcional y significado clínico.
Para alcanzar estos objetivos, la plataforma cuenta con tres equipos de última generación que se integran en el core de plataformas tecnológicas transversales del VHIO. Por un lado, incluye un equipo Parsotix capaz de aislar las células tumorales circulantes por biopsia líquida. Junto a este, otro equipo Chromium X (10x Genomics) que separa las células tumorales entre células de tejido y células circulantes, una a una y las prepara para su secuenciación de forma individual.
Y además la plataforma cuenta también con un microscopio Leica DMi8 equipado con tecnología Thunder y un equipo CytAssist (10x genomics). Gracias a su equipamiento, se puede ubicar la localización de cada una de las células en el tumor conociendo qué genes expresa cada una de ellas.
La plataforma cuenta con tres equipos de última generación que se integran en el core de plataformas tecnológicas transversales del VHIO
En vista de la ingente cantidad de datos que se generarán, una pieza clave será procesarlos e interpretarlos. Para lo que la Unidad de Bioinformática del VHIO, liderada por la Dra. Lara Nonell, se encargará de esas tareas al combinar esta información con otras tecnologías disponibles e integrarlos también con datos clínicos y así, identificar biomarcadores de respuesta.
Equipos multidisciplinares
Diversos grupos de investigación de VHIO ya están realizando investigaciones con secuenciación single-cell junto a colaboradores externos. Con la implementación de esta nueva plataforma van a poder realizar su investigación ‘in house’. El objetivo a medio plazo es implementar esta tecnología en el entorno clínico y facilitar la traslación de la investigación a nuevos tratamientos de los que se puedan beneficiar los pacientes.
En el laboratorio de Ciclo Celular y Cáncer, dirigido por el Dr. Malumbres, esta tecnología ya se está utilizando. Por ejemplo, para estudiar los patrones de expresión célula a célula en células tumorales circulantes en cáncer de mama avanzado con receptores hormonales positivos. Esto arrojaría luz sobre por qué algunos tumores se vuelven resistentes a los tratamientos.
Otras áreas, como el Grupo de Modelización de Terapias Antitumorales, liderado por la Profesora ICREA la Dra. Laura Soucek, también la utilizan para “identificar poblaciones de células inmunitarias en el microambiente tumoral de cáncer de pulmón de célula no pequeña y melanoma”. Con ello, observan el impacto de la inhibición de la proteína específica en la supresión inmunitaria tumoral para después buscar nuevas fórmulas de reactivar el sistema inmune contra el tumor.
La tecnología de la plataforma ya se usa para investigar en cánceres de mama, de pulmón, cerebrales, identificar tumores y neoantígenos y en usos en transcriptómica espacial
“Nuestro grupo ha realizado una investigación exhaustiva sobre metástasis cerebrales”, afirma el Dr. Joan Seoane, profesor ICREA y jefe del Grupo de Expresión Génica del VHIO. “La plataforma UNIQUE nos va a permitir estudiar qué genes expresan las células de muestras de metástasis cerebrales de melanoma y cáncer de pulmón de célula no pequeña en pacientes que se van a someter a tratamiento, así como las características de las células inmunitarias que rodean al tumor para tratar de identificar biomarcadores que puedan servirnos como nuevas dianas terapéuticas o para predecir la respuesta de los pacientes al tratamiento”.
La Dra. Alena Gros, jefa del Grupo de Inmunoterapia e Inmunología del Cáncer, trabaja en diversos proyectos que utilizan la secuenciación de célula única para analizar los receptores de células T (TCRs) y genes diferencialmente expresados de los linfocitos infiltrantes del tumor (TILs) y linfocitos circulantes que contribuyen al reconocimiento de tumores y neoantígenos. “Nuestro objetivo es utilizar el potencial de esta tecnología para detectar, monitorizar y explotar la respuesta antitumoral en pacientes con cáncer”.
La nueva plataforma también va a permitir poner en marcha proyectos de transcriptómica espacial, es decir saber qué genes se expresan en diferentes áreas del tumor y del microambiente tumoral. Por ejemplo, el Grupo de Investigación Traslacional en Cáncer de Próstata, liderado por el Dr. Joaquin Mateo, utilizará esta tecnología para estudiar biopsias antes, durante y después del tratamiento hormonal para cáncer de próstata en etapas avanzadas, y así entender mejor como la heterogeneidad del tumor se adapta al tratamiento, lo que es relevante de cara a diseñar nuevas estrategias de tratamiento.
