La epigenética al descubierto
La investigación epigenética incluye el estudio de cómo determinados patrones de expresión génica definidos durante el desarrollo pueden ser mantenidos y transmitidos a las células de la progenie. Es más, son dos factores muy relevantes la forma en la que la expresión génica puede cambiar durante la diferenciación celular y cómo responden los genes a la acción de los factores ambientales a lo largo de la vida de un organismo. Numerosos indicios no solo relacionan los mecanismos epigenéticos con toda una serie de enfermedades y trastornos, incluyendo enfermedades autoinmunes y trastornos neurodegenerativos, sino que también revelan que la nutrición y los factores ambientales afectan profundamente a los procesos epigenéticos. Asimismo, se han identificado alteraciones epigenéticas en numerosos tumores, en la diabetes e, incluso, en algunas enfermedades infecciosas. Como resultado, la investigación epigenética ha logrado identificar una variedad de dianas terapéuticas nuevas, hecho que favorece el desarrollo de nuevas intervenciones terapéuticas. Tras la identificación de reguladores epigenéticos clave, es necesario comprender sus dinámicas y sus complejas relaciones funcionales a nivel del organismo. Teniendo esto en cuenta, los socios de la red de excelencia investigadora financiada por la Unión Europea EPIGENESYS (Epigenetics towards systems biology) se propusieron establecer un marco de trabajo para el desarrollo y el intercambio de herramientas, recursos y conocimientos con el fin de combinar la epigenética y la biología de sistemas, una disciplina que estudia las interacciones dinámicas de varios factores al mismo tiempo, integrando técnicas avanzadas de análisis computacional. Los investigadores estudiaron la interacción de reguladores epigenéticos con la cromatina, la forma empaquetada del ADN en las células, y cómo se establecen, mantienen y eliminan modificaciones epigenéticas. Estos descubrieron casos donde las modificaciones postraduccionales de histonas en los nucleosomas, la unidad fundamental de la cromatina, pueden actuar como marcadores epigenéticos hereditarios. Además, los socios de esta red de excelencia investigadora estaban especialmente interesados en determinar cómo se alteraban los mecanismos epigenéticos en la enfermedad y en modelizar matemáticamente los eventos de señalización en condiciones normales y perturbadas. Estos descubrieron que determinadas marcas epigenéticas exhibían una dinámica muy compleja durante el proceso de envejecimiento y que, además, desempeñaban un papel crítico en la regulación de la expresión génica a lo largo de la vida. Mediante el empleo de técnicas de biología de sistemas de alto rendimiento, los investigadores de EPIGENESYS lograron determinar aspectos clave de la interacción entre el genoma y el epigenoma en varios organismos modelo. Estos también emplearon diferentes conjuntos de datos y herramientas para modelizar estados epigenéticos y redes de regulación a nivel de todo el genoma. Dado que la regulación positiva y negativa de la transcripción requiere la remodelación de la cromatina mediante la acción de histonas y la modificación del ADN, el equipo estudió cómo los factores ambientales, el estrés, el estatus metabólico y los factores de crecimiento actúan como señales en el epigenoma para inducir nuevos programas de expresión génica. En conjunto, las actividades de la red de excelencia investigadora EPIGENESYS proporcionaron información básica novedosa sobre el papel de las modificaciones epigenéticas en la salud y la enfermedad. Dado que la estructura de la cromatina afecta a la accesibilidad de varios fármacos anticancerígenos, la compresión de sus dinámicas es clave para la elección de tratamientos y la identificación de los procesos que conducen a la aparición de mecanismos de resistencia. Además, se han descubierto nuevos biomarcadores de la respuesta y la resistencia farmacológica y para la clasificación de subtipos de cáncer, biomarcadores que presentan un gran aplicabilidad en la práctica clínica.
Palabras clave
Epigenética, cáncer, nutrición, EPIGENESYS, biología de sistemas
