Un análisis de sangre desarrollado en la Universidad Hebrea detecta la actividad inmune e inflamatoria en los tejidos, eliminando la necesidad de biopsias dolorosas e imágenes costosas.
Nuestro sistema inmunológico trabaja arduamente para mantenernos sanos y protegernos contra bacterias, virus, hongos, parásitos y células cancerosas. Cuando nuestro sistema inmunológico se debilita, estamos en riesgo de enfermedades e infecciones peligrosas; cuando son hiperactivos, estamos en riesgo de inflamación y enfermedades autoinmunes. Por lo tanto, el monitoreo preciso de la actividad de nuestro sistema inmunológico es vital para nuestra salud.
Actualmente, la forma principal de evaluar la salud de nuestro sistema inmunológico es un análisis de sangre que cuenta las células inmunes (blancas) en el cuerpo. Si el número sale más alto de lo normal, puede significar que hay una infección en el cuerpo que el sistema inmunológico está combatiendo.
Sin embargo, estos análisis de sangre a menudo no logran detectar la actividad del sistema inmunitario en los tejidos remotos del cuerpo, como los que se encuentran en la médula ósea, los ganglios linfáticos y otros órganos. En esos casos, los pacientes deben hacer un seguimiento con medidas invasivas, como biopsias y modalidades de imagen costosas y potencialmente dañinas, como tomografías computarizadas y resonancias magnéticas, e incluso entonces, tales pruebas avanzadas no siempre detectan el problema.
Ahora, un grupo de científicos, dirigido por la estudiante de PhD de la Universidad Hebrea de Jerusalem (HUJI) Ilana Fox-Fisher, y el profesor Yuval Dor, del Instituto de Investigación Médica Israel-Canadá (IMRIC) de la HUJI, ha desarrollado un nuevo método para monitorear los procesos inmunes remotos dentro de esos tejidos y órganos remotos.
El trabajo, publicado recientemente en eLife, se basa en dos principios biológicos fundamentales. Primero, las células moribundas liberan fragmentos de ADN en el torrente sanguíneo. En segundo lugar, el ADN de cada tipo de célula contiene un patrón químico único llamado metilación.
Sobre la base de estos principios, los científicos pueden identificar a partir de qué tejido se originaron los fragmentos circulantes de ADN e inferir los estados de la enfermedad. Por ejemplo, si una paciente está luchando contra el cáncer de mama, habrá una elevación de los fragmentos de ADN (que se depositan en el torrente sanguíneo después de que una célula muere) que se originan en las células mamarias y llevan las características de metilación de las células mamarias, lo mismo ocurre con los fragmentos de ADN cardíaco durante los ataques cardíacos. “Estos marcadores de metilación nos permiten monitorear la dinámica de las células inmunes humanas y proporcionar información importante que no es accesible en los recuentos estándar de células sanguíneas”, explicó Dor. “Esta nueva herramienta puede iluminar procesos inmunes sanos y patológicos que tienen lugar en lo profundo de los tejidos, que no son accesibles en la actualidad”, agregó.
Como parte de su trabajo, los investigadores identificaron los patrones específicos de metilación del ADN entre los tipos de células inmunes e inflamatorias. Esto les ayudó a detectar fragmentos de ADN que se depositaron en el torrente sanguíneo cuando esas células inmunes murieron. “Un hallazgo clave es que los fragmentos de ADN derivados del sistema inmunitario no son un simple reflejo de las células sanguíneas circulantes, sino más bien un informe preciso de los procesos inmunes que ocurren en el cuerpo”, explicó Fox-Fisher. “Nuestra investigación sugiere que, en principio, los médicos podrían monitorear procesos inmunes remotos pero críticos midiendo las víctimas de la batalla inmune, es decir, fragmentos de ADN derivados del sistema inmunológico que circulan en la sangre de los pacientes”.
Los investigadores probaron su teoría y encontraron una prueba de concepto al probar varias afecciones médicas en las que el sistema inmunológico se activa, pero los recuentos estándar de células sanguíneas son normales. La primera fue con esofagitis eosinofílica (EoE), una enfermedad alérgica crónica que afecta a niños y adultos y a menudo es difícil de diagnosticar. Hasta la fecha, los diagnósticos de EoE requieren biopsias endoscópicas invasivas porque los recuentos sanguíneos de la mayoría de los pacientes vuelven a la normalidad. Sin embargo, investigando más, el equipo de Dor descubrió que la sangre de los pacientes con EoE contiene niveles anormalmente altos de fragmentos de ADN de eosinófilos (identificados por su patrón único de metilación del ADN). “Nuestro nuevo análisis de sangre no invasivo podría ayudar mucho a diagnosticar y monitorear esta enfermedad”, agregó Fox-Fisher.
El equipo encontró un éxito similar con el linfoma, un tipo de cáncer que generalmente no aparece en los análisis de sangre. Sin embargo, el nuevo análisis de sangre recoge fragmentos de ADN dejados por la lucha del sistema inmunitario contra el linfoma, sin la necesidad de aspiración de médula ósea y más imágenes. Actualmente, Fox-Fisher está llevando a cabo un estudio de personas que han sido vacunadas contra COVID-19 para ver si los niveles de ADN liberados de las células B productoras de anticuerpos aumentaron después de recibir la vacuna.
“Esperamos que este nuevo análisis de sangre brinde a los médicos una imagen más precisa del estado de salud de sus pacientes, más allá de los recuentos sanguíneos estándar que a menudo no cuentan toda la historia y con frecuencia requieren pruebas de seguimiento invasivas y biopsias”, concluyó Fox-Fisher.
CITATION: Remote immune processes revealed by immune-derived circulating cell-free DNA. Ilana Fox-Fisher, Sheina Piyanzin, Bracha Lea Ochana, Agnes Klochendler, Judith Magenheim, Ayelet Peretz, Netanel Loyfer, Joshua Moss, Daniel Cohen, Yaron Drori, Nehemya Friedman, Michal Mandelboim, Marc E Rothenberg, Julie M Caldwell, Mark Rochman, Arash Jamshidi, Gordon Cann, David Lavi, Tommy Kaplan, Benjamin Glaser, Ruth Shemer, Yuval Dor.
eLife 2021; 10:e70520 DOI: 10.7554/eLife.70520
FUNDING: Ernest and Bonnie Beutler Research Program of Excellence in Genomic Medicine.
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