Identifican una mutación genética responsable de la enfermedad esporádica de Parkinson

Mediante el uso de un nuevo método, investigadores del Instituto Whitehead, en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, han determinado cómo una mutación no codificante identificada en estudios de asociación del genoma completo (GWAS, por sus siglas en inglés) puede contribuir a la enfermedad esporádica de Parkinson (EP). El enfoque podría emplearse para analizar los resultados de GWAS para otras enfermedades esporádicas con causas genéticas, como la esclerosis múltiple, la diabetes y el cáncer.

'Es la primera vez que hemos pasado de variantes de riesgo determinadas por GWAS a comprender el mecanismo molecular y --hasta el nucleótido-- de cómo una mutación puede contribuir al riesgo de desarrollar la enfermedad', dice el miembro fundador de Whitehead Rudolf Jaenisch, que también es profesor de Biología en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos.

Alrededor del 90 por ciento de los casos de EP son esporádicos; es decir, causados por interacciones complejas entre los factores de riesgo genéticos y ambientales comunes. Dado que los científicos han tenido dificultades para analizar estas interacciones, la mayoría 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 EP esporádica y otras condiciones complejas, con éxito limitado.

Los GWAS son similares a mapas del tesoro genómicos que llevan cientos o miles de X para marcar las ubicaciones generales de mutaciones que podrían ser factores de riesgo para una enfermedad concreta, pero no revelan los lugares específicos de mutaciones potencialmente patógenas, ni indican cómo contribuye una X en un mapa genómico a una enfermedad. Por ejemplo, en la EP esporádica, múltiples GWAS apuntan al gen de alfa-sinucleína (SNCA, por sus siglas en inglés) como uno de los loci de riesgo más fuerte en los genomas de los pacientes, pero GWAS contienen poca información sobre el mecanismo de cómo este gen se desregula en pacientes con EP esporádicas.

Para ver si genes distantes reguladores de elementos en el mismo cromosoma que lleva SNCA podrían afectar a los niveles celulares de alfa-sinucleína, un equipo de investigadores dirigido por Frank Soldner, miembro del laboratorio de Jaenisch, investigó dos variantes de riesgo identificadas en GWAS ubicadas en un posible potenciador de SNCA. Sus resultados se describen en un artículo publicado en la edición digital de la revista Nature.

El equipo utilizó el método CRISPR/Cas9 para editar las mutaciones en células madre pluripotentes humanas isogénicas. Mediante la alteración de la variante genética en un solo cromosoma, el otro cromosoma se mantiene sin cambios y actúa como un control interno. Este método permite a los científicos medir efectos muy sutiles con confianza muy alta, al tiempo que elimina el efecto de las modificaciones genéticas o epigenéticas y variaciones relacionadas de cultivos celulares que podrían ocurrir durante el experimento.

'Nuestro método dirige a una deficiencia esencial de GWAS; usando las correlaciones producidas por GWAS no se puede distinguir el efecto entre dos variantes que están muy próximas entre sí en el genoma', dice Soldner, autor principal del artículo de 'Nature'. 'Esta proximidad física 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', añade.

Después de la diferenciación de las células en neuronas, los científicos observaron cambios en la expresión SNCA. Aunque una de las mutaciones no tiene ningún efecto, la otra cambia un nucleótido de A a G, ligeramente, lo que significativamente aumenta la producción de alfa-sinucleína. Cuando se compara con una mejor producción de alfa-sinucleína en la forma familiar de la enfermedad, el efecto modesto creado por la mutación de A a G sería suficiente durante toda la vida para aumentar el riesgo de EP, según Soldner.

Para ver cómo la mutación afecta a la producción de alfa-sinucleína, los investigadores identificaron dos factores de transcripción que se unen al potenciador que lleva esta mutación. Cuando el potenciador no está mutado, los factores de transcripción se unen a ella, lo que suprime SNCA. Si el potenciador tiene la mutación G, los factores de transcripción son incapaces de unirse al potenciador, y SNCA se activa.

La mayoría de las enfermedades genéticas son esporádicas y causadas por una combinación de mutaciones. Jaenisch dice que el método que identifica la mutación de un solo punto en el potenciador de SNCA podría emplearse para identificar genes patogénicos adicionales para la EP esporádica y tamizar a través de GWAS para otras enfermedades, incluyendo la enfermedad de Alzheimer, el cáncer, la diabetes y la esclerosis múltiple.