La edición de genes CRISPR/Cas9 ha hecho posible una multitud de experimentos biomédicos, incluidos estudios que desactivan sistemáticamente genes en las células cancerosas para buscar aquellos de los que dependen en gran medida las células cancerosas para sobrevivir y crecer.
por Allessandra DiCorato, Broad Institute del MIT y Harvard
Estos genes, o «dependencias del cáncer», suelen ser objetivos farmacológicos prometedores. Pero una nueva investigación muestra que muchos de estos experimentos de detección CRISPR se basan en componentes, llamados guías CRISPR/Cas9, que no funcionan igual de bien en células de personas de todos los ancestros, lo que puede hacer que las pruebas CRISPR pasen por alto las dependencias del cáncer.
Estas guías CRISPR son secuencias cortas de ARN que dirigen la enzima CRISPR Cas9 a un sitio específico del genoma para cortar el ADN y desactivar un gen objetivo. Los nuevos hallazgos, de científicos del Broad Institute del MIT y Harvard, muestran que alrededor del 2 por ciento de estas guías no alcanzan su objetivo. Esto significa que Cas9 no hará un corte ni desactivará un gen específico, ocultando así un papel potencial de ese gen en el crecimiento del cáncer. El equipo descubrió que esto sucede de manera desproporcionada en células de personas de ascendencia africana, porque las guías CRISPR se diseñaron utilizando genomas de referencia de personas que son en gran medida de ascendencia europea y no representan completamente la diversidad genética global.
«Estas imprecisiones existen en lugares que quizás no reconozcamos y en formas que no hubiéramos predicho», dijo Rameen Beroukhim, miembro asociado de Broad y coautor principal del artículo, que apareció recientemente en Nature Communications . «Este trabajo muestra que realmente vale la pena realizar una evaluación sistemática de todas las herramientas y conjuntos de datos que utilizamos para poder corregir estos sesgos ocultos antes de que se conviertan en un problema».
«CRISPR se utiliza de forma ubicua en la investigación preclínica, pero sólo una minoría de investigadores está pensando detenidamente en la línea germinal y los ancestros específicos que se relacionan con sus sistemas modelo», añadió Jesse Boehm, científico asociado del Broad y coautor principal del estudio. papel. «Esta es una llamada de advertencia para la comunidad de que la genómica funcional no es inmune al sesgo de ascendencia, y una fuente de oportunidad para observar más de cerca este tipo de datos».
En su estudio, el equipo analizó datos del Mapa de Dependencia del Cáncer de Broad (DepMap), el recurso de dependencia del cáncer más grande, que actualmente incluye exámenes de todo el genoma en más de 1.000 líneas celulares cancerosas , alrededor del 90 por ciento de las cuales son de personas de origen europeo o Ascendencia del este de Asia.
Francisca Vázquez, directora de DepMap en Broad, dijo que menos del 1 por ciento de los pares de línea celular-guía en DepMap se ven afectados por el sesgo de ascendencia mostrado por este estudio, pero que es importante reconocer y corregir estos sesgos en futuras bibliotecas. . Después de que estos resultados se publicaran por primera vez como preimpresión en 2022, el equipo de DepMap eliminó de su biblioteca todos los ARN guía que no funcionaban, de modo que en lugar de no devolver falsamente ninguna dependencia para los genes afectados, la base de datos indica que no hay datos suficientes. para sacar conclusiones.
Un nuevo tipo de búsqueda de dependencia
Anteriormente, la búsqueda de dependencias del cáncer se centraba en los cambios genéticos que surgen en algunas células durante la vida de una persona, llamados mutaciones somáticas. Pero cuando el investigador postdoctoral y primer autor del estudio, Sean Misek, se unió a los laboratorios de Boehm y Beroukhim en 2020, quería saber cómo las variantes genéticas de la línea germinal, que se heredan y se encuentran en todas las células del cuerpo, influyen en la respuesta de los tumores al tratamiento.
Misek encontró muchas asociaciones fuertes entre la ascendencia y las dependencias genéticas, y que la mayoría de esas asociaciones procedían de artefactos relacionados con variantes de la línea germinal. En particular, vio estos efectos en las guías CRISPR. La secuencia de los ARN guía no coincidía suficientemente con la secuencia genética objetivo porque esa secuencia objetivo variaba según la ascendencia.
Los científicos descubrieron que el 89 por ciento de las guías en bibliotecas a escala genómica tienen una falta de coincidencia en al menos una línea celular. También descubrieron que los desajustes se producen en mayor grado en células de personas de ascendencia africana.
«Este tipo de sesgos experimentales probablemente estén en todas partes en la investigación preclínica», afirmó Misek. «Esperamos que este documento sea parte de una conversación más amplia».
Comprender el alcance de este sesgo en un proyecto de investigación puede ser un desafío para un científico porque puede llevar varios días descargar todos los datos necesarios para hacerlo. Para abordar esto, Boehm, Beroukhim y el equipo de Pattern en Broad construyeron Ancestry Garden, un sitio web basado en datos de la Base de datos de agregación del genoma (gnomAD) que puede ayudar a los investigadores a determinar el efecto de la ascendencia en una guía de su elección.
«Muchos laboratorios utilizan CRISPR en algún sentido y deberían tener un mecanismo para comprobar sus reactivos», afirmó Misek. «Nuestro objetivo es hacer que sea un poco más fácil para las personas mitigar este problema por sus propias manos».
lecciones de biblioteca
Boehm dijo que la variación genética debida a la ascendencia afecta la investigación mucho más allá de la búsqueda de dependencias del cáncer, y que la medida en que los hallazgos del equipo afectarán los estudios individuales variará. Aunque el efecto de este sesgo fue relativamente modesto en el DepMap, puede ser mucho mayor en experimentos que estudian sólo una o una pequeña cantidad de líneas celulares, dijo Boehm.
De cara al futuro, el equipo de estudio y los investigadores de DepMap dicen que una forma importante de abordar este sesgo es aumentar la diversidad genética en bibliotecas de líneas celulares a gran escala.
«Alentamos a la comunidad a que nos envíe líneas celulares de poblaciones subrepresentadas si las tienen», dijo Vázquez. «Ésta es una cuestión muy importante que debemos abordar».
Más información: Sean A. Misek et al, La variación de la línea germinal contribuye a falsos negativos en experimentos basados en CRISPR con carga variable según los ancestros, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48957-z
