Utilizando un método novedoso, los investigadores del Instituto Whitehead han determinado cómo una mutación no codificante identificada en estudios de asociación de genoma completo GWAS puede contribuir a la enfermedad de Parkinson EP esporádica. El enfoque podría usarse para analizar los resultados de GWAS para otros esporádicosenfermedades con causas genéticas, como esclerosis múltiple, diabetes y cáncer.
"Esta es realmente la primera vez que pasamos de las variantes de riesgo destacadas por GWAS a una comprensión mecanicista y molecular, hasta el nucleótido, de cómo una mutación puede contribuir al riesgo de desarrollar enfermedades", dice WhiteheadMiembro fundador Rudolf Jaenisch, quien también es profesor de biología en el MIT.
Alrededor del 90% de los casos de EP son esporádicos; es decir, causados por interacciones complejas entre factores de riesgo genéticos ambientales y comunes. Debido a que los científicos han tenido dificultades para analizar estas interacciones, la mayoría de las investigaciones se han centrado en formas familiares raras de la enfermedad. GWAS, queidentificar mutaciones comunes que aumentan el riesgo de desarrollar una afección en particular, se han utilizado para estudiar la EP esporádica y otras afecciones complejas, con éxito limitado.
Los GWAS son similares a los mapas del tesoro genómico con cientos o miles de X que marcan las ubicaciones generales de las mutaciones que podrían ser factores de riesgo para una condición dada. Sin embargo, los GWAS no revelan las ubicaciones específicas de las mutaciones potencialmente patógenas, ni indican cómouna X en un mapa genómico contribuye, en todo caso, a una enfermedad. Por ejemplo, en la EP esporádica, múltiples GWAS apuntan al gen de alfa-sinucleína SNCA como uno de los loci de riesgo más fuertes en los genomas de los pacientes, aunque los GWAS contienenpoca información sobre el mecanismo de cómo este gen está desregulado en pacientes con EP esporádicos.
Para ver si los elementos reguladores de genes distantes en el mismo cromosoma que transportan SNCA podrían afectar los niveles celulares de alfa-sinucleína, un equipo de investigadores dirigido por Frank Soldner, investigador principal en el laboratorio Jaenisch, investigó dos variantes de riesgo marcadas con GWAS ubicadas enun potenciador de SNCA putativo. Sus resultados se describen en línea en la revista Naturaleza .
El equipo usó repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente intercaladas CRISPR / Cas9 para editar las mutaciones en células madre pluripotentes humanas isogénicas. Al alterar la variante genética en un solo cromosoma, el otro cromosoma permanece sin cambios y actúa como un control interno.Este método permite a los científicos medir efectos muy sutiles con una confianza muy alta, al tiempo que elimina el efecto de cualquier modificación genética o epigenética y variaciones relacionadas con el cultivo celular que puedan ocurrir durante el experimento.
"Nuestro método aborda una deficiencia esencial de GWAS: utilizando las correlaciones producidas por GWAS, no se puede distinguir el efecto entre dos variantes que están muy juntas en el genoma", dice Soldner, quien es el autor principal de la Naturaleza artículo. "Tal proximidad física significa que siempre se co-segregarán durante la herencia, por lo que tuvimos que hacer lo que hicimos: modificar y analizar cada variante de forma independiente mientras se mantiene el resto del genoma completamente constante".
Después de diferenciar las células en neuronas, los científicos notaron los cambios en la expresión de SNCA. Aunque una de las mutaciones no tiene efecto, la otra, que cambia un nucleótido de A a G, aumenta ligeramente pero significativamente la producción de alfa-sinucleína.En comparación con la producción mejorada de alfa-sinucleína en la forma familiar de la enfermedad, el modesto efecto creado por la mutación A a G sería suficiente durante toda la vida para aumentar el riesgo de EP, según Soldner.
Para ver cómo la mutación afecta la producción de alfa-sinucleína, los investigadores identificaron dos factores de transcripción que se unen al potenciador que porta esta mutación. Cuando el potenciador no está mutado, los factores de transcripción se unen a él, lo que suprime el SNCA. Si el potenciadortiene la mutación G, los factores de transcripción no pueden unirse al potenciador y se activa SNCA.
La mayoría de las condiciones genéticas son esporádicas y causadas por una combinación de mutaciones.
Jaenisch dice que el método que identificó la mutación de un solo punto en el potenciador de SNCA podría usarse para identificar genes patógenos adicionales para la EP esporádica y tamizar a través de los impactos de GWAS para otras enfermedades, como la enfermedad de Alzheimer, cáncer, diabetes y esclerosis múltiple.
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Materiales proporcionado por Instituto Whitehead para la Investigación Biomédica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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