Modelo matemático pode vir a ser útil no tratamento da leucemia infantil

Usando um campo amplamente conhecido da matemática, projetado principalmente para estudar de que forma as informações digitais e outras formas de informação são medidas, armazenadas e partilhadas, cientistas da Johns Hopkins Medicine e do Johns Hopkins Kimmel Cancer Center, nos Estados Unidos, acreditam ter descoberto o provável “culpado genético” no processi de desenvolvimento da leucemia linfoblástica aguda, a forma mais comum de leucemia infantil.

Especificamente, os investigadores usaram a “teoria da informação”, aplicando uma análise que se baseia em sequências de zeros e uns – o sistema binário de símbolos comuns às linguagens de computador e códigos – para identificar variáveis ​​ou resultados de um processo específico.

No caso da biologia do cancro humano, os cientistas concentraram-se num processo químico nas células, denominado metilação do ADN, no qual certos grupos químicos se ligam a áreas de genes que orientam os “interruptores ‘liga / desliga’ dos genes”.

“Este estudo demonstrou de que forma uma linguagem matemática dirigida ao cancro, nos pode ajudar a entender como é que as células se devem comportar e como as alterações nesse comportamento afetam a nossa saúde”, explicou Andrew Feinberg, um dos principais autores do estudo e o responsável pela descoberta de alterações na metilação do ADN em casos de cancro, na década de 1980.

Andrew Feinberg e sua equipa defendem que o uso da teoria da informação como ferramenta para encontrar genes direcionadores do cancro pode vir a ser aplicável a uma ampla variedade de outras doenças.

A metilação é agora reconhecida como uma forma pela qual o ADN pode ser alterado sem alterar o código genético de uma célula. Quando a metilação falha durantes estes fenómenos epigenéticos, alguns genes são ativados ou desativados de uma maneira anormal, desencadeando o crescimento celular descontrolado ou cancro.

“A maioria das pessoas está familiarizada com as mudanças genéticas no ADN, ou seja, as mutações que alteram a sequência do ADN. Essas mutações são como as palavras que compõem uma frase, e a metilação é como a pontuação nessa frase, que nos ajuda a fazer pausas na leitura”.

Na procura por uma maneira nova e mais eficiente de ler e entender o código epigenético alterado pela metilação do ADN, estiveram também envolvidos, para além de Andrew Feinberg, os investigadores Michael Koldobskiy e John Goutsias.

“Quisemos ter ao nosso dispôr toda a informação existente de forma a que pudessemos identificar os genes que impulsionam o desenvolvimento do cancro, mesmo que o seu código genético não tenha sofrido quaisquer mutações”, disse Michael Koldobskiy.

As descobertas foram publicadas na revista Nature Biomedical Engineering; neste artigo, os cientistas explicam que a metilação numa localização específica do gene é binária – metilação ou não metilação – e um sistema de zeros e uns pode representar essas diferenças da mesma forma que são usados ​​para representar códigos e instruções de computador.

Para o estudo, a equipa analisou o ADN extraído de amostras de medula óssea de 31 crianças recém-diagnosticadas com leucemia linfoblástica aguda; de seguida, os cientistas sequenciaram o ADN dessas crianças para determinar quais os genes que, em todo o genoma, haviam ou não sido metilados.

“Pacientes recém-diagnosticados com leucemia têm biliões de células de leucemia nos seus corpos”, afirma Michael Koldobskiy.

Ao atribuir zeros e uns a pedaços de código genético que foram metilados ou não metilados e usando conceitos de teoria da informação e programas de computador para reconhecer padrões de metilação, os cientistas foram capazes de encontrar regiões do genoma que foram constantemente  quer em pacientes com leucemia e quer em pessoas sem a doença.

Os cientistas também observaram regiões do genoma nas células de leucemia que foram metiladas mais aleatoriamente, em comparação com o genoma normal, um sinal, segundo eles, de que essas regiões podem estar especificamente ligadas a células de leucemia.

Um gene, denominado UHRF1, destacou-se entre outras regiões genéticas em células de leucemia que apresentavam diferenças na metilação do ADN em comparação com o genoma normal.

“Foi uma grande surpresa encontrar este gene. Estudos anteriores já o tinham associado a casos de cancro da próstata, mas nunca como um fator causador de leucemia”, afirmou, surpreendido, Andrew Feinberg.

Em células normais, os produtos proteicos do gene UHRF1 criam uma ponte bioquímica entre a metilação do ADN e o empacotamento do ADN, mas os cientistas não decifraram precisamente de que forma a alteração do gene contribui para o aparecimento do cancro. Testes realizados pela equipa mostraram que as células de leucemia cultivadas em laboratório sem atividade do gene UHRF1 não podem se autorrenovar e perpetuar células de leucemia adicionais.

“As células de leucemia têm como objetivo sobreviver, e a melhor maneira de garantir a sua sobrevivência é variando a epigenética em muitas regiões do genoma para que, independentemente do que possa tentar eliminar o cancro, algumas sobrevivam”.

A leucemia linfoblástica aguda é o tipo de cancro pediátrico mais comummente diagnosticado; apesar de a grande maioria das crianças, hoje em dia, sobreviverem, a verdade é que, em casos de recidiva, as probabilidades de sobrevivência diminuem drasticamente.

“Esta nova abordagem pode levar a formas mais racionais de direcionar as alterações que levam à morte destas crianças”, diz, confiante, Michael Koldobskiy.

No futuro, a equipa planeia usar a teoria da informação para analisar os padrões de metilação noutros tipos de cancro; para além disso, os cientistas também estão a equacionar determinar se as alterações epigenéticas em URFH1 estão ligadas à resistência ao tratamento e à progressão da doença em pacientes com leucemia infantil.

Fonte: ScienceDaily

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