Enfermedades como el cáncer y los trastornos neurodegenerativos a menudo comienzan con errores genéticos, pero convertir ese conocimiento en tratamientos efectivos ha sido históricamente como intentar arreglar un coche cuando has identificado 300 piezas defectuosas diferentes, todas haciendo cosas distintas. Un nuevo estudio publicado en *Nature* presenta una solución potencial: una plataforma llamada PerturbFate, que puede rastrear sistemáticamente cómo los cambios genéticos relacionados con enfermedades alteran las células e identificar dónde convergen esos cambios.

"Nos centramos aquí en la resistencia a los fármacos contra el cáncer, pero el artículo realmente parte de una pregunta más amplia: una vez que sabes que una enfermedad está asociada con cientos de genes, ¿cómo diseñas una sola terapia para atacarla?", dice Junyue Cao, jefe del Laboratorio de Genómica de Célula Única y Dinámica de Poblaciones. "Nos preguntamos si todos estos genes diferentes podrían estar mediados por alguna señalización compartida río abajo que podamos descubrir y atacar en su lugar".

Los avances en secuenciación genética han permitido a los científicos identificar un gran número de mutaciones vinculadas a enfermedades, pero este progreso creó un nuevo desafío importante: los genes involucrados a menudo realizan trabajos muy diferentes dentro de las células, incluyendo controlar la actividad génica y gestionar las vías de señalización celular. Debido a esta complejidad, diseñar tratamientos que aborden muchas mutaciones a la vez ha sido difícil. Cao sospechaba que estas mutaciones aparentemente no relacionadas podrían no actuar realmente de forma independiente; podrían confluir en programas compartidos río abajo que finalmente determinan cómo se comportan las células. Si eso fuera cierto, los científicos no necesitarían atacar cada mutación por separado; podrían centrarse en nodos reguladores comunes que controlan el proceso de la enfermedad.

Para probar eso, el equipo necesitaba un sistema capaz de comparar muchas alteraciones genéticas al mismo tiempo mientras monitoreaba cómo cada una remodelaba una célula en detalle. Las tecnologías existentes solo podían capturar parte de la imagen, a menudo midiendo una capa de actividad celular a la vez o perdiendo cómo la actividad génica cambia dinámicamente con el tiempo. La estudiante de posgrado Zihan Xu desarrolló PerturbFate para superar esas limitaciones, permitiendo a los investigadores observar cómo diferentes alteraciones genéticas alteran las células en tiempo real al rastrear simultáneamente la accesibilidad del ADN y la producción de ARN. Debido a que estas mediciones se recogen dentro de la misma célula única, el sistema puede revelar las redes génicas que controlan el comportamiento celular e identificar dónde mutaciones distintas producen los mismos efectos río abajo.

Para probar la plataforma, los investigadores recurrieron al melanoma, donde muchas mutaciones diferentes pueden producir resistencia al tratamiento. El equipo seleccionó 143 genes previamente asociados con resistencia al fármaco contra el melanoma Vemurafenib y los desactivó sistemáticamente en células de melanoma. PerturbFate luego monitoreó cómo cada alteración cambiaba el comportamiento celular con el tiempo. Al marcar el ARN recién producido, los investigadores pudieron separar la actividad génica fresca de las señales moleculares más antiguas. El perfilado de célula única también les permitió rastrear qué genes estaban activos, qué regiones del ADN se volvían accesibles y cómo evolucionaban esos cambios.

Después de examinar más de 300,000 células, los investigadores encontraron que muchas mutaciones diferentes empujaban consistentemente a las células de melanoma hacia la misma condición de resistencia a fármacos. Cuando el equipo atacó los puntos de control reguladores compartidos que impulsaban ese estado, la resistencia a los fármacos disminuyó significativamente, sugiriendo una estrategia prometedora para terapias combinadas. El estudio también descubrió un detalle importante que involucra al Complejo Mediador, una estructura celular que ayuda a regular la actividad génica. Los investigadores encontraron que alterar diferentes partes de este mismo complejo podía desencadenar resistencia a fármacos a través de rutas biológicas completamente diferentes, pero esas vías aún convergían en la misma señal de supervivencia del melanoma conocida como VEGFC. Cuando los investigadores bloquearon VEGFC, las células de melanoma resistentes ya no pudieron crecer.

"No solo estamos capturando la expresión génica, sino también la dinámica del ARN y el estado de la cromatina", dice Cao. "Es