Un nuevo estudio de investigadores del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), muestra que, sorprendentemente, la distribución de las mutaciones en los tumores de humanos es más parecida a la de los chimpancés y gorilas que a la de los humanos.

El artículo, en el cual analizan el cáncer desde el punto de vista de la evolución, se publica en Nature Communications hoy, 19 de mayo. Ha sido liderado por Arcadi Navarro y David Juan y han participado los investigadores Txema Heredia-Genestar y Tomàs Marquès-Bonet.

Las mutaciones son cambios que se producen en el ADN. Estas no se distribuyen a lo largo del genoma de manera uniforme, sino que algunas regiones acumulan más y otras menos. A pesar de que las mutaciones son frecuentes en las células humanas sanas, son las células cancerosas las que muestran una mayor cantidad de cambios genéticos. Durante el desarrollo del cáncer, los tumores acumulan una gran cantidad de mutaciones muy rápidamente. Sin embargo, en estudios anteriores se había visto que, sorprendentemente, los tumores acumulan mutaciones en regiones muy diferentes del genoma a las observadas normalmente en humanos.

Ahora, a partir de los datos del proyecto PanCancer, un equipo de investigación del IBE ha comparado las regiones del genoma que acumulan más y menos mutaciones en procesos tumorales, en la historia reciente de población de humanos, y en la historia de otros primates. Los resultados de este nuevo estudio ponen de manifiesto que la distribución de mutaciones en los tumores se asemeja más a la que se da en los chimpancés y gorilas que en los humanos.

A partir de los datos del proyecto PanCancer, un equipo de investigación del IBE ha revelado que la distribución de mutaciones en los tumores humanos se asemeja más a la que se da en los chimpancés y gorilas que en los humanos sanos.

“Hasta ahora se pensaba que las diferencias genéticas que encontramos cuando comparamos los tumores y los humanos sanos podrían ser causadas por la manera ‘anormal’ que tienen los tumores de acumular mutaciones. De hecho, sabemos que los tumores acumulan una gran cantidad de mutaciones muy rápidamente y que muchos de sus mecanismos de reparación del genoma no funcionan bien”, comenta Txema Heredia-Genestar, primer autor del estudio y recientemente doctorado en el IBE. “Pero ahora, hemos descubierto que buena parte de estas diferencias genéticas tienen que ver con nuestra historia evolutiva.

La distribución de las mutaciones en los humanos, sesgada por los acontecimientos poblacionales

Cuando se secuencia el genoma de una persona, se observa que tiene un pequeño número de mutaciones nuevas —unas 60— respecto a sus padres, las que tienen sus padres respecto a sus abuelos y así sucesivamente con las generaciones anteriores. Por lo tanto, en una persona se pueden ver aproximadamente tres millones de mutaciones que representan la historia evolutiva de las mutaciones acumuladas desde hace centenares de miles de años. De estas, unas pocas son recientes y la mayoría son muy antiguas.

En cambio, cuando se analizan las mutaciones de un tumor, solo se ven las mutaciones que han tenido lugar durante el proceso tumoral, ya que en el análisis no se tiene en cuenta la información referente a la historia poblacional.

“Hemos visto que la distribución de las mutaciones en el genoma humano está sesgada debido a la historia evolutiva humana”, detalla Heredia-Genestar. El modo que tiene un tumor de acumular mutaciones es el mismo que tiene una célula humana de acumular mutaciones. “Pero esto no lo vemos en el genoma humano porque hemos tenido una historia tan complicada que ha hecho que nuestras distribuciones de mutaciones cambien, y esto ha borrado las señales que deberíamos tener”, añade.

“Hemos visto que la distribución de las mutaciones en el genoma humano está sesgada debido a nuestra historia evolutiva, que ha hecho que nuestras distribuciones de mutaciones cambien”, detalla José María Heredia-Genestar, primer autor del estudio y recientemente doctorado del IBE.

A lo largo de la historia, la población humana ha sufrido descensos drásticos e incluso ha estado a punto de extinguirse repetidamente. Este fenómeno se conoce como cuello de botella, y hace que como especie los humanos tengan muy poca diversidad y menos mutaciones: son muy parecidos los unos a los otros. De hecho, los chimpancés tienen cuatro veces más diversidad a nivel genético que los humanos.

Por lo tanto, la manera global de una célula de acumular mutaciones la podemos ver en chimpancés porque no han tenido estos acontecimientos poblacionales. El estudio concluye que para entender cómo se acumulan las mutaciones en las células humanas, lo cual es relevante para estudiar los tumores, es más útil mirar cómo se acumulan en otros primates en lugar de estudiarlo en las poblaciones humanas, que tienen una señal destruida por los acontecimientos poblacionales.

A lo largo de la historia, la población humana ha sufrido descensos drásticos, mermando su diversidad y número de mutaciones. Como consecuencia, para entender los tumores humanos es más útil estudiar cómo se acumulan las mutaciones en otros primates que en humanos, que tienen una señal destruida por los acontecimientos poblacionales.

“Los cánceres, como los chimpancés y los gorilas, solo muestran el paisaje completo de mutación de una célula humana normal. Somos nosotros, los humanos, con un pasado lejano turbulento, los que mostramos una distribución de las mutaciones distorsionada”, añade Arcadi Navarro, profesor de investigación ICREA en el IBE, catedrático de la UPF y co-líder del estudio.

El estudio apunta a que la conservación y el estudio de grandes simios podría ser muy relevante para la comprensión de la salud humana. David Juan, investigador postdoctoral del grupo de Genómica comparativa y co-líder del estudio, concluye que “en el caso particular del desarrollo de tumores, otros primates han demostrado ser un mejor modelo para entender cómo se desarrollan los tumores a nivel genético que los propios humanos. En el futuro, nuestros parientes próximos podrían arrojar luz a la comprensión de otras muchas enfermedades humanas”.

Artículo de referencia: Heredia-Genestar JM; Marquès-Bonet T; Juan D; Navarro A. Extreme differences between human germline and tumor mutation densities are driven by ancestral human-specific deviations. Nature Communications, May 2020. DOI: 10.1038/s41467-020-16296-4.