Comparative interactomics

Lunes, 20 de Marzo, 2006
INTERATÓMICS COMPARATIVOS.
Creando mapas de las complejas interacciones moleculares del cuerpo. Trey Ideker está entregando
nuevas vías para encontrar medicamentos.
Por Jon Cohen.
Este artículo es el primero de una serie de 10 historias que nosotros circularemos
aproximadamente en dos semanas, cubriendo hoy la tecnología emergente más
importante (al menos eso se espera). Es parte de nuestro reporte anual “10
tecnologías emergentes”, el cual aparece en los asuntos para imprimir de
Marzo/Abril de Technology Review.
Todas las investigaciones biomédicas de estos días parecen ser acerca de los “omas”:
genomas, proteomas, metabolomas. Más allá de todas estas cosas, la madre de todos los
“omas” – o talvez sólo la “oma” de jure es: la interactoma. Cada célula patrocina un
vasto arreglo de interacciones entre genes, ARN, metaboloides y proteínas. El mapa
imposiblemente complejo de todas estas interacciones es, en el lenguaje de la biología
de los sistemas, la interactoma.
Trey Ideker, un bio-tecnólogo molecular por medio de la ingeniería eléctrica, ha
empezado a comparar recientemente lo que él llama la “circuitería” de los interactomas
de especies diferentes. “Es realmente un paso incremental en términos de los conceptos,
pero es un avance mayor el que nosotros podamos reunir y analizar completamente
nuevos tipos de información para caracterizar los sistemas biológicos,” – dice Ideker,
quien va al laboratorio para las Redes Biológicas Integradas en la Universidad de
California, San Diego. “Yo pienso que va a ser grandioso realizar un mapa de la
circuitería de todas estas células”.
Más allá de lo superficial, Ideker y otros líderes en el campo naciente de interactomics
esperan que su trabajo pueda ayudar a descubrir nuevos medicamentos, mejorar los
medicamentos existentes para proveer una mayor comprensión de como trabajan, y
conducir incluso a modelos computarizados de toxinas que podrían reemplazar estudios
que actualmente son realizados en animales. “Enfermedad y medicamentos son rutas a
seguir”, dice Ideker.
Ideker hizo un gran estruendo en el campo en el 2001 mientras todavía era un estudiante
graduado con Leroy Hood en el Instituto para Biología de Sistemas en Seattle. En un
escrito para SCIENCE, Ideker, Hood, y co-trabajadores describieron un detalle de como
las células levadura usan azúcar. Ellos presentaron un diagrama de flujo ilustrando todo,
desde la suite de los genes envueltos, a las interacciones proteína – proteína, a como
perturbando el sistema alteraba diferentes caminos bioquímicos. “Su contribución fue
realmente especial”, dice el genético Marc Vidal del Instituto de Cáncer Dana – Farber
en Boston, quien introdujo el concepto de que las interactomas pueden ser conservadas
entre especies. “Él llegaba con una de las primeras herramientas de visualización
buenas”.
El pasado noviembre, el equipo de Ideker puso énfasis para reportar en NATURE que
se había agregado en una base de datos todas las interactomas de levadura proteína –
proteína disponibles, la mosca fruta, el gusano nematodo y el parásito causante de la
malaria Plasmodium falciparum. Aunque no hay nada particularmente novelas que
hablen acerca de la comparación de proteínas a través de especies, el laboratorio de
Ideker es uno de los pocos que ha empezado a encontrar similitudes y diferencias entre
las interacciones proteína – proteína de criaturas extremadamente diferentes. Esto
cambia a que los interactomas de levadura, mosca y gusano incluyen interacciones
llamados complejos proteínicos que tienen algunas similitudes entre ellos. Esta
conservación a través de especies indica que las interacciones pueden servir en algo
para el propósito vital. Pero Plasmodium, toscamente, no comparte complejos
proteínicos con gusano o mosca y solo tres con levadura. "Por un momento, parecía que
algo estaba saliendo mal con nuestro análisis," dice Ideker. Después de revisar los datos,
Ideker y su equipo concluyeron que el Plasmodium probablemente tenía interactomas
sólo un poco diferentes.
Para los fabricantes farmacéuticos, el descubrimiento de caminos biológicos únicos,
como aquellos encontrados en el parásito de la malaria, hace pensar en nuevos objetivos
de medicamentos. Teóricamente, un medicamento que puede interrumpir un camino
habrá limitado, si no, impacte sobre los circuitos de las células humanas y reduce la
probabilidad de efectos tóxicos laterales. Teóricamente. En realidad, las compañías
farmacéuticas no están volviendo sobre sí mismos para realizar nuevos medicamentos
para la malaria -- una enfermedad que golpea principalmente en países pobres. Pero la
idea general tiene gran promesa, dice Ideker que ahora planea comparar los
interactomas de patrones HIV diferentes para ver si alguna grieta en la armadura de ese
virus se enciende.
George Church que dirige el Centro Lipper para Genéticos Computacionales en la
Escuela Médica Harvard tiene alto respeto por Ideker pero agrega otra advertencia: los
datos existentes de interactomas vienen de pruebas rápidas, automatizadas que
simplemente no son exactos todavía. "La manera que yo divido los “omas” es
preguntando, ¿son estos datos permanentes, o van a ser reemplazados por algo mejor?"
dice Church. Los datos en las secuencias ADN de genomas, dice Church, son
permanentes. ¿Pero los datos del interactoma? "Hay una probabilidad de 50-50 que esto
será verdad o se acepte en dos años," dice Church. "Eso no es culpa de Trey. Él es una
de las personas que están intentando hacerlo más riguroso."
Ideker está de acuerdo que "hay mucho ruido en el sistema," pero él dice que el flujo
continuo de datos del interactoma está haciendo que lo que sucede dentro de las
diferentes células sea cada vez más claro. "Dentro de cinco años, nosotros esperamos
tomar éstos datos de la interacción y construir modelos de la circuitería celular para
predecir acciones de medicamentos antes de que ellos estén en ensayos humanos. Ésa es
la aplicación del billón de dólares".
OTROS CONCURSANTES
Interactomics Comparativos
James Collins – Redes de Genes Sintéticas.
Universidad de Boston
Bernhard Palsson – Redes Metabólicas. Universidad de California, San Diego.
Marc Vidal – Comparación de interactomas entre especies.
Instituto de Cáncer
Dana – Farber, Boston, MA.