Mutaciones gA�nicas en Parkinson

Mediante el uso de un nuevo mA�todo, investigadores del Instituto Whitehead, en Cambridge, Estados Unidos, han determinado cA?mo una mutaciA?n no codificante identificada en estudios de asociaciA?n del genoma completo (GWAS), puede contribuir a la enfermedad esporA?dica de Parkinson.. El enfoque podrA�a emplearse para analizar los resultados de GWAS para otras enfermedades esporA?dicas con causas genA�ticas, como la esclerosis mA?ltiple, la diabetes y el cA?ncer.

«Es la primera vez que hemos pasado de variantes de riesgo determinadas por GWAS a comprender el mecanismo molecular y –hasta el nucleA?tido– de cA?mo una mutaciA?n puede contribuir al riesgo de desarrollar la enfermedad», dice el miembro fundador de Whitehead Rudolf Jaenisch, que tambiA�n es profesor de BiologA�a en el Instituto TecnolA?gico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglA�s), en Estados Unidos.

Alrededor del 90 por ciento de los casos de Parkinson son esporA?dicos; es decir, causados por interacciones complejas entre los factores de riesgo genA�ticos y ambientales comunes. Dado que los cientA�ficos han tenido dificultades para analizar estas interacciones, la mayorA�a de investigaciones se ha centrado en raras formas familiares de la enfermedad. GWAS, que identifica mutaciones comunes que elevan el riesgo de desarrollar un trastorno particular, se ha utilizado para estudiar la enfermedad de Parkinson esporA?dica y otras condiciones complejas, con A�xito limitado.

Los GWAS son similares a mapas del tesoro genA?micos que llevan cientos o miles de X para marcar las ubicaciones generales de mutaciones que podrA�an ser factores de riesgo para una enfermedad concreta, pero no revelan los lugares especA�ficos de mutaciones potencialmente patA?genas, ni indican cA?mo contribuye una X en un mapa genA?mico a una enfermedad. Por ejemplo, en la enfermedad de Parkinson esporA?dica, mA?ltiples GWAS apuntan al gen de alfa-sinucleA�na (SNCA, por sus siglas en inglA�s) como uno de los loci de riesgo mA?s fuerte en los genomas de los pacientes, pero GWAS contienen poca informaciA?n sobre el mecanismo de cA?mo este gen se desregula en pacientes con enfermedad de Parkinson esporA?dicas.

Para ver si genes distantes reguladores de elementos en el mismo cromosoma que lleva SNCA podrA�an afectar a los niveles celulares de alfa-sinucleA�na, un equipo de investigadores dirigido por Frank Soldner, miembro del laboratorio de Jaenisch, investigA? dos variantes de riesgo identificadas en GWAS ubicadas en un posible potenciador de SNCA. Sus resultados se describen en un artA�culo publicado en la ediciA?n digital de esta semana de la revista ‘Nature’.

El equipo utilizA? el mA�todo CRISPR/Cas9 para editar las mutaciones en cA�lulas madre pluripotentes humanas isogA�nicas. Mediante la alteraciA?n de la variante genA�tica en un solo cromosoma, el otro cromosoma se mantiene sin cambios y actA?a como un control interno. Este mA�todo permite a los cientA�ficos medir efectos muy sutiles con confianza muy alta, al tiempo que elimina el efecto de las modificaciones genA�ticas o epigenA�ticas y variaciones relacionadas de cultivos celulares que podrA�an ocurrir durante el experimento.

«Nuestro mA�todo dirige a una deficiencia esencial de GWAS; usando las correlaciones producidas por GWAS no se puede distinguir el efecto entre dos variantes que estA?n muy prA?ximas entre sA� en el genoma», dice Soldner, autor principal del artA�culo de ‘Nature’. «Esta proximidad fA�sica significa que siempre se co-segregan durante la herencia, por lo que tuvimos que hacer lo siguiente: modificamos y analizamos cada variante de forma independiente, manteniendo el resto del genoma completo constante», aA�ade.

DespuA�s de la diferenciaciA?n de las cA�lulas en neuronas, los cientA�ficos observaron cambios en la expresiA?n SNCA. Aunque una de las mutaciones no tiene ningA?n efecto, la otra cambia un nucleA?tido de A a G, ligeramente, lo que significativamente aumenta la producciA?n de alfa-sinucleA�na. Cuando se compara con una mejor producciA?n de alfa-sinucleA�na en la forma familiar de la enfermedad, el efecto modesto creado por la mutaciA?n de A a G serA�a suficiente durante toda la vida para aumentar el riesgo de enfermedad de Parkinson, segA?n Soldner.

Para ver cA?mo la mutaciA?n afecta a la producciA?n de alfa-sinucleA�na, los investigadores identificaron dos factores de transcripciA?n que se unen al potenciador que lleva esta mutaciA?n. Cuando el potenciador no estA? mutado, los factores de transcripciA?n se unen a ella, lo que suprime SNCA. Si el potenciador tiene la mutaciA?n G, los factores de transcripciA?n son incapaces de unirse al potenciador, y SNCA se activa.

La mayorA�a de las enfermedades genA�ticas son esporA?dicas y causadas por una combinaciA?n de mutaciones. Jaenisch dice que el mA�todo que identifica la mutaciA?n de un solo punto en el potenciador de SNCA podrA�a emplearse para identificar genes patogA�nicos adicionales para la enfermedad de Parkinson esporA?dica y tamizar a travA�s de GWAS para otras enfermedades, incluyendo la enfermedad de Alzheimer, el cA?ncer, la diabetes y la esclerosis mA?ltiple.