Des chercheurs développent une nouvelle technique de machette pour découper le génome du cancer et étudier les altérations du nombre de copies

Les gens l’appellent déjà le Machete Paper.

Pourtant, les auteurs principaux Francisco “Pancho” Barriga et Kaloyan Tsanov de l’Institut Sloan Kettering ne veulent pas que le nom de leur nouvelle technique de recherche éclipse leurs découvertes – qui jettent un nouvel éclairage sur un changement génétique qui contribue à environ 15% de tous cancers, et qui pourraient aider à identifier les patients susceptibles de répondre aux immunothérapies.

MACHETE est ce que le duo appelle la méthode basée sur CRISPR qu’ils ont développée pour étudier les altérations du nombre de copies, ou CNA, qui sont des changements génétiques à grande échelle qui se produisent fréquemment dans le cancer.

L’acronyme MACHETTE signifie Molecular Alteration of Chromosomes with Engineered Tandem Elements. C’est une nouvelle façon de découper des sections ciblées importantes du code génétique pour refléter les changements qui surviennent dans le cancer et d’autres maladies humaines.

Cela signifie que, pour la première fois, il existe un moyen simple et efficace d’étudier les délétions de l’ANC dans des modèles de laboratoire, tels que les modèles murins de cancer du pancréas et de mélanome utilisés dans leur étude, qui a été publiée dans Cancer de la nature le 7 novembre 2022.

“Au début, nous ne voulions même pas mettre MACHETTE dans le titre de notre article, pour mieux mettre en évidence la biologie fascinante que nous avons découverte”, explique le Dr Barriga, stagiaire postdoctoral à l’Institut, qui est la branche de recherche expérimentale de le Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK).

Pourtant, cela n’a pas empêché un camarade de laboratoire d’enregistrer une photo du célèbre personnage de Danny Trejo, Machete, sur son bureau après avoir présenté le travail pour la première fois. Ni un autre scientifique de tweeter une copie de la prépublication du journal sur le compte Twitter de l’acteur. (Le geste est resté sans retour, hélas.)

Au-delà des mutations monogéniques du cancer

Pour comprendre la manière dont l’étude a innové concernant l’une des altérations du nombre de copies les plus courantes dans les cancers humains – et ce que cela pourrait signifier pour les patients à l’avenir – il faut apprécier la biologie sous-jacente.

Beaucoup de gens pensent que les mutations du cancer sont de petites “fautes de frappe” dans le code génétique qui affectent l’activité d’un seul gène – soit en l’activant, soit en l’éteignant. Et pendant des décennies, les chercheurs se sont également concentrés principalement sur ces minuscules erreurs qui entraînent de nombreux types de cancer.

Cependant, les altérations du nombre de copies peuvent affecter simultanément des dizaines de gènes et dupliquer ou supprimer de grandes sections de chromosomes individuels.

Une tumeur typique porte en moyenne 24 CNA différents qui impactent jusqu’à 30% de son génome, notent les chercheurs.

“Les mutations ponctuelles sont relativement plus faciles à étudier que les CNA”, explique le Dr Tsanov, qui, comme le Dr Barriga, est postdoctorant dans le laboratoire du chercheur Scott Lowe, auteur principal de l’étude et président du programme de biologie et de génétique du cancer de l’Institut. “Mais les CNA sont tout aussi importantes – elles sont simplement beaucoup plus complexes.”

Les tumeurs avec un niveau plus élevé de CNA – également connues sous le nom de charge CNA – sont liées à la récidive et à des résultats pires dans les cancers du sein, de la prostate, de l’endomètre, des cellules claires rénales, de la thyroïde et colorectal, selon des recherches antérieures sur MSK.

Mais, encore une fois, la taille et la variété des changements – affectant des milliers, voire des millions, de paires de bases d’ADN plutôt que simplement l’altération d’une seule lettre dans la séquence d’ADN – les ont rendus très difficiles à recréer dans modèles de laboratoire pour une étude approfondie.

Une nouvelle approche potentielle pour étudier les suppressions à grande échelle est venue au Dr Barriga alors qu’il rentrait du laboratoire dans le tramway de Roosevelt Island.

“Je me suis demandé : ‘Comment pouvons-nous sélectionner des cellules avec les suppressions prévues même si elles sont très rares ?’ ” il dit. “J’ai eu une idée et j’ai élaboré le concept initial de ce qui serait la stratégie générale ce soir-là. Lorsque nous l’avons essayé, cela a fonctionné. Je ne ferai peut-être jamais quelque chose qui se déroulera aussi bien pour le reste de ma carrière.”

Trouver la bonne combinaison de mots pour faire fonctionner l’acronyme MACHETE a pris plus de temps, plaisante-t-il. compagnon

Mais le duo savait qu’ils étaient sur quelque chose lorsque des modifications génétiques apportées avec MACHETE dans un modèle murin d’adénocarcinome canalaire pancréatique ont entraîné les mêmes résultats qu’une mutation naturelle similaire dans un modèle murin différent que le Dr Tsanov étudiait pour un projet distinct.

“C’était vraiment une collaboration étroite à partir de là”, explique le Dr Tsanov. L’équipe de recherche comprenait également plus d’une douzaine d’autres scientifiques de MSK, de l’Institut ontarien de recherche sur le cancer, de la Grossman School of Medicine de l’Université de New York et du Princess Margaret Cancer Center de Toronto.

La recherche peut aider à identifier les patients qui bénéficieront de l’immunothérapie

Après que les cellules génétiquement “machetées” aient été insérées dans le pancréas de souris de laboratoire, les souris ont développé un cancer. Les altérations génétiques ont supprimé une tranche du chromosome 9, et avec elle un gène connu sous le nom de CDKN2A — un gène suppresseur de tumeur bien établi. Comme prévu, cela a arrêté la capacité innée des cellules à empêcher l’émergence de cellules tumorales.

Cette large tranche a également supprimé le code génétique d’un groupe d’interférons – des protéines qui déclenchent les cellules immunitaires pour combattre les envahisseurs, comme les cellules cancéreuses – dont les scientifiques voulaient tester l’importance.

L’un des CNA les plus répandus chez l’homme affecte cette région chromosomique – 9p21.3 – et environ la moitié des patients qui en sont atteints développent des tumeurs dans lesquelles ces interférons sont également absents.

« Nous avons connu CDKN2A mutations depuis longtemps, et leur fonctionnement était déjà remarquable », déclare le Dr Lowe, qui est également chercheur à l’Institut médical Howard Hughes. « Cette étude indique qu’il y a tellement plus à cela, avec des implications thérapeutiques importantes.

La perte supplémentaire d’interférons crée un coup de poing qui rend les tumeurs invisibles pour les défenseurs du système immunitaire et aide le cancer à se propager, ont découvert les chercheurs.

“Il a été difficile d’étudier ces interférons car ils sont codés par un groupe de 16 gènes”, ajoute le Dr Lowe. “L’utilisation de MACHETE a révélé un moyen majeur par lequel les cellules cancéreuses en développement évitent d’être reconnues par le système immunitaire, et qui peut également conduire à une résistance aux immunothérapies visant à réactiver le système immunitaire pour attaquer le cancer.”

Le co-auteur Dana Pe’er, biologiste informatique au Sloan Kettering Institute, a joué un rôle déterminant en aidant l’équipe à comprendre comment la perturbation des gènes de l’interféron affectait les cellules immunitaires et aidait le cancer à échapper au système immunitaire, explique le Dr Lowe.

En plus du cancer du pancréas, les résultats se sont avérés vrais pour un modèle murin de mélanome.

La recherche suggère donc que les patients dont la région d’interféron est encore intacte pourraient être de meilleurs candidats à l’immunothérapie que ceux qui l’ont perdue. Les immunothérapies peuvent faire des merveilles, mais l’un des grands défis a été d’identifier les cancers des patients qui y répondront et ceux qui ne le feront pas.

Même les tests génomiques de pointe, comme MSK-IMPACT^®, cependant, ne collectent généralement pas d’informations sur ce groupe de gènes d’interféron. Une étude plus approfondie pourrait montrer si l’ajouter aux tests de séquençage pourrait aider à identifier les patients les plus susceptibles de bénéficier de l’immunothérapie, note le Dr Lowe.

Pendant ce temps, les délétions de CNA ont été liées à une variété de troubles génétiques humains appelés syndromes de délétion chromosomique. “Ainsi, MACHETE fournit un nouveau cadre pour enquêter sur les grands événements de délétion au-delà du cancer”, explique le Dr Barriga, notant une demi-douzaine d’autres groupes de recherche. utilisent déjà la technique développée par le Sloan Kettering Institute.

Ce travail a été soutenu par le Centre David M. Rubenstein pour la recherche sur le cancer du pancréas; la Centre d’oncologie moléculaire Marie-Josée et Henry R. Kravis; la subvention NIH/NCI Cancer Center Support (P30 CA008748); l’Institut médical Howard Hughes; les National Institutes of Health (subvention P01CA13106); Cycle de survie^®; une bourse postdoctorale GMTEC ; une bourse postdoctorale GMTEC dotée par Shulamit Katzman ; une bourse de formation en oncologie de recherche translationnelle de MSK (5T32CA160001-08); un prix pour jeune chercheur de la Fondation Edward P. Evans ; le Fonds commémoratif Jane Coffin Childs pour la recherche médicale; le William C. et Joyce C. O’Neil Charitable Trust; l’initiative de séquençage cellulaire MSKSingle ; la bourse postdoctorale La Caixa Junior Leader (LCF/BQ/PI20/11760006) ; et le programme Agilent Thought Leader.

Le Dr Lowe est consultant scientifique et détient des actions dans Blueprint Medicines, Constellation Pharmaceuticals, Faeth Therapeutics, Mirimus, ORIC Pharmaceuticals et PMV Pharmaceuticals. Les autres auteurs de l’étude ne déclarent aucun intérêt concurrent.