Epigenética y cáncer: lo que dice la ciencia

Epigenética, el estudio de cambios hereditarios en la expresión génica sin alterar la secuencia de ADNsecuencia, se ha convertido en un campo clave para la comprensión del cáncer. Desde la metilación del ADN hasta la modificación de las histonas y los ARN no codificantes, estos cambios epigenéticos influyen en el desarrollo y la progresión de los tumores y ofrecen nuevas vías de diagnóstico y tratamiento. Este artículo explora estos mecanismos y su implicación en diversos aspectos de la oncología, incluido el potencial de la nutrigenómica en la prevención del cáncer.

Epigenética en el diagnóstico del cáncer

Ladetección precoz y precisa del cáncer es un paso fundamental para el éxito de su tratamiento. La metilación del ADN, que es el proceso de añadir grupos metilo a las moléculas de ADN, modificando así la actividad de un segmento de ADN sin cambiar la secuencia en sí, es un enfoque prometedor para detectar patrones de metilación anormales asociados al desarrollo del cáncer. Esta modificación puede influir en la actividad de los genes y, por tanto, es crucial para entender cómo determinados genes pueden promover o prevenir el cáncer. La detección de la hipermetilación del promotor ha atraído una gran atención en el diagnóstico del cáncer.

La modificación de las histonas, que implica cambios en las proteínas alrededor de las cuales se envuelve el ADN, es otro biomarcador epigenético potencial. Estas proteínas, conocidas como histonas, desempeñan un papel clave en la regulación de la expresión génica. Las modificaciones, como la adición o eliminación de grupos químicos en estas histonas, pueden activar o desactivar genes y, por tanto, son esenciales en el proceso de desarrollo del cáncer. La detección de modificaciones postraduccionales anómalas en las histonas es un enfoque emergente para el diagnóstico del cáncer y la predicción de resultados. En el cáncer de pulmón, las modificaciones específicas de las histonas, como los niveles más bajos de metilación de H3 y H4, se han asociado con un mal pronóstico y mortalidad.

La metilación de los miARN es un nuevo biomarcador epigenético en varios tipos de cáncer, incluido el de pulmón. La hipermetilación de miR-124a y MiR-29 se ha asociado a un mal pronóstico en el cáncer de pulmón.

Mecanismos epigenéticos

Los cambios epigenéticos pueden “activar” o “desactivar” un gen mediante diversos mecanismos, como la metilación del ADN, la modificación de las histonas y los ARN no codificantes.

• Metilación del ADN: implica la transferencia de un grupo metilo a una posición específica del ADN para modular el reclutamiento de proteínas esenciales para el inicio de la expresión génica. En general, la metilación bloquea la expresión génica, y la desmetilación es necesaria para eliminar esta inhibición.
• Modificación de las histonas: Las histonas son proteínas cromosómicas enrolladas alrededor del ADN. Las histonas fuertemente envueltas impiden que las proteínas que regulan la expresión génica accedan al ADN, inhibiendo así la expresión. Las histonas sueltas tienen el efecto contrario. La modificación de las histonas consiste en añadir o eliminar grupos químicos para regular el empaquetamiento apretado o flojo de las histonas.
• ARN no codificante : Las secuencias de ADN se transcriben para generar ARN codificantes o no codificantes. Mientras que los ARN codificantes producen proteínas, los ARN no codificantes controlan la expresión génica mediante diversos mecanismos.

Cambios epigenéticos en el cáncer

Los cambios epigenéticos están asociados al desarrollo y la progresión del cáncer. Sin embargo, su naturaleza reversible y su patrón de herencia somática los convierten en potenciales dianas terapéuticas. En la investigación del cáncer, la epigenética es esencial para el diagnóstico precoz, la detección del tipo de cáncer y el diseño de nuevas terapias.

• Metilación del ADN en el cáncer: La hipometilación global del ADN va acompañada de hipermetilación en otras regiones. La hipometilación induce la expresión de oncogenes (genes promotores del cáncer), mientras que la hipermetilación suprime la expresión de genes supresores de tumores. Estos procesos colectivos inician y promueven el desarrollo del cáncer.
• Modificación de las histonas en el cáncer: Los niveles más bajos de modificaciones postraduccionales de las histonas (metilación o acetilación) se asocian a un mal pronóstico en el cáncer de próstata, pulmón y riñón. A la inversa, los niveles más altos de una modificación específica de las histonas (H3K9ac) se asocian a una peor supervivencia en el cáncer de pulmón.
• MicroARN (miARN) en el cáncer: los miARN son un tipo de ARN no codificante que se une a ARN mensajeros diana para inhibir su traducción y posterior síntesis proteica. Los cambios en su estructura y función pueden desencadenar enfermedades. Algunos miARN con función oncogénica se denominan onco-miARN.

En muchos tipos de cáncer se ha observado una expresión reducida de miR-101, lo que provoca un aumento de la expresión de una enzima responsable de la metilación de las histonas. Esta inducción de la metilación en genes supresores de tumores puede aumentar el riesgo de desarrollo del cáncer.

Epigenética en el tratamiento del cáncer

Las terapias epigenéticas combinadas han mostrado resultados prometedores en el tratamiento de pacientes con cáncer, ya que la tumorigénesis está asociada a numerosos cambios epigenéticos. Es esencialidentificar los cambios genéticos y epigenéticos específicos asociados a la tumorigénesis en cada paciente para sacar el máximo partido de estas terapias.

En el cáncer de vejiga, la expresión de los genes supresores de tumores está inhibida por el complejo represivo polycomb o por la metilación de novo del ADN. La supresión de la expresión mediada por el complejo represor polycomb puede tratarse con inhibidores de la enzima de metilación de histonas. Las terapias epigenéticas pueden combinarse con la quimioterapia convencional para aumentar la eficacia del tratamiento. Se ha observado que una combinación de quimioterapia y fármacos epigenéticos reduce el crecimiento de cánceres agresivos recidivantes y refractarios, como el linfoma difuso de células B grandes. Los fármacos epigenéticos también ayudan a aumentar la sensibilidad de las células cancerosas a la quimioterapia.

La citotoxicidad inducida por altas dosis de quimioterapia puede desencadenar cambios epigenéticos en las células cancerosascomo la metilación del ADN y la acetilación de histonas. Esto puede provocar resistencia a los fármacos. El tratamiento con inhibidores de estos procesos epigenéticos puede suprimir la resistencia a los fármacos y mejorar el pronóstico del cáncer.

Comprender el papel de la epigenética en el cáncer es esencial para desarrollar estrategias de diagnóstico precoz, tratamiento específico y mejora del pronóstico de los pacientes. Los descubrimientos en epigenética están allanando el camino hacia un enfoque más preciso y personalizado de la lucha contra el cáncer. Aunque la epigenética desempeña un papel esencial en el tratamiento del cáncer, también está estrechamente vinculada a otro campo importante: la nutrigenómica.

¿Qué es la nutrigenómica?

La nutrigenómica estudia cómo los nutrientes y los compuestos de los alimentos pueden inducir modificaciones epigenéticas. Por ejemplo, ciertos alimentos son ricos en compuestos capaces de influir en la metilación del ADN, un proceso clave en epigenética. Nutrientes como el ácido fólico, las vitaminas del grupo B y los polifenoles presentes en frutas y verduras pueden ayudar a regular la actividad genética de forma beneficiosa. Estos compuestos pueden activar o reprimir la expresión de genes relacionados con el cáncer, lo que ofrece posibilidades de prevención y tratamiento.

Además, el consumo regular de determinados alimentos puede desempeñar un papel en la modificación de las histonas y la regulación de los ARN no codificantes, otros dos aspectos importantes de la epigenética. Por ejemplo, se sabe que los ácidos grasos omega-3, presentes en el pescado azul, influyen en los ARN no codificantes, que a su vez pueden regular la expresión de genes relacionados con el desarrollo del cáncer.

Esta interconexión entre dieta y epigenética abre perspectivas fascinantes para la prevención y el tratamiento del cáncer, subrayando la importancia de una dieta equilibrada y rica en nutrientes para mantener una salud óptima.

La importancia de la nutrigenómica para entender el cáncer

La epigenética es un complejo campo de la biología que explora cómo los factores ambientales y el estilo de vida humano influyen en la expresión de los genes. Un aspecto especialmente fascinante de este estudio es la nutrigenómica, que estudia cómo la nutrición puede interactuar con nuestros genes y, como resultado, tener un impacto significativo en nuestra salud, incluso en el contexto del cáncer.

Nutrigenómica: dieta y modificaciones epigenéticas

La nutrigenómica se centra en cómo los nutrientes que consumimos pueden influir en nuestra epigenética. Nuestra dieta proporciona una amplia gama de compuestos, como vitaminas, minerales y fitonutrientes, que pueden actuar como reguladores epigenéticos.

• Metilación del ADN: Ciertos nutrientes, como el ácido fólico y la vitamina B12, son esenciales para la metilación del ADN. Una deficiencia de estos nutrientes puede provocar anomalías en la metilación del ADN, lo que puede contribuir al desarrollo del cáncer.
• Histonas y dieta: Los compuestos dietéticos, como los polifenoles presentes en frutas y verduras, pueden influir en la modificación de las histonas. Pueden ayudar a mantener una estructura de histonas propicia para la regulación normal de los genes.
• ARN no codificante : Ciertos ácidos grasos, como los omega-3, se han asociado a la regulación de los ARN no codificantes. Estos ARN pueden desempeñar un papel crucial en la regulación de los genes implicados en el crecimiento tumoral.

Nutrigenómica y prevención del cáncer

El impacto de la nutrigenómica en la prevención del cáncer es innegable. Una dieta equilibrada y rica en nutrientes esenciales puede ayudar a mantener una epigenética saludable, reduciendo así el riesgo de modificaciones epigenéticas perjudiciales relacionadas con el cáncer.

Por ejemplo, los estudios han demostrado que las dietas ricas en verduras crucíferas, como el brócoli y la coliflor, contienen compuestos que pueden favorecer la metilación del ADN, ayudando a prevenir la aparición de cambios epigenéticos asociados al cáncer.

Fuente:

1. https://www.cureus.com/articles/76816-epigenetics-the-key-to-future-diagnostics-and-therapeutics-of-lung-cancer#!/
2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2802667/
3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5008069/
4. https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-020-01197-3
5. https://www.news-medical.net/health/Understanding-the-Vital-Role-of-Epigenetics-in-Cancer.aspx