En un mundo en el que los costos de la atención médica son cada vez más elevados se vuelve una necesidad comprender la distribución y los factores determinantes de las enfermedades humanas. Aunque en muchos casos los factores ambientales pueden ser fácilmente identificados por la distribución de las enfermedades en poblaciones específicas, en muchos otros las causas de la enfermedad se extienden más allá de los factores ambientales hacia el panorama genético de la localidad.
"Unidos para un mejor Cuidado"
Febrero, esa época del año nuevamente… ¡pero no me refiero al Día del Amor y la Amistad! Sí, es justo en febrero cuando desde 2008 se celebra en el último día del mes el Día Internacional de las Enfermedades Raras. Y para los que tienen buena memoria, o para aquellos que cumplen años cada 4 años solamente, 2008 fue bisiesto y es por la “rareza” del 29 de febrero que se escogió tal fecha como el día oficial de las enfermedades raras. Sin embargo, tal y como las enfermedades que representa, el día no debe pasar desapercibido, por lo que en años no bisiestos, como el 2014, el Día Internacional de las Enfermedades Raras se celebra el 28 de Febrero. Hace dos años (que también fue bisiesto) escribí sobre el tema pero a propósito de la fecha, siempre es bueno recordar a aquellas personas que padecen enfermedades raras en el mundo. Algunos de nosotros trabajamos con ellas o por ellas todos los días y no nos parecen tan raras, pero a nivel mundial, estos pacientes representan un número pequeño comparado con aquellos que padecen cáncer o diabetes y por eso generalmente pasan desapercibidos. Para recordar, una enfermedad rara es aquella que afecta a menos de 1 en 2,000 o 1 en 200,000 individuos (la definición depende del país) pero el punto es que son raras porque afectan a pocas personas en el mundo. Sin embargo, se estima que aproximadamente en Europa y Estados Unidos combinados 60 millones de personas padecen una enfermedad rara. Aunque en México no existen datos estadísticos al respecto, el estimado es de aproximadamente 10 millones de mexicanos.
La mayoría de las enfermedades raras tienen un importante componente genético, es decir ocurren por la alteración de uno o más genes y éstas pueden ser hereditarias, generalmente de forma recesiva, por lo que los padres usualmente no saben que son portadores de estas alteraciones sino hasta que tienen hijos; o esporádicas, lo cual significa que la alteración ocurrió de forma aleatoria y ninguno de los padres tiene la alteración. Es por esta razón, que la mayoría de las enfermedades raras se presentan en niños y también son severas afectando el desarrollo tanto físico como mental, en muchos casos, de los niños. De igual forma, conllevan una carga emocional y económica muy grande para las familias, dado que debido a la rareza de éstas poco se sabe de sus causas y muchas de ellas pueden ser degenerativas o crónicas, requiriendo todo tipo de cuidados de por vida. En muchos casos no existen pruebas de diagnósticos para determinar las causas, por lo que los pacientes y sus familias pueden vivir años o incluso toda su vida sin saber qué los afecta. En otros casos, los pacientes suelen pasar por las llamadas “odiseas diagnósticas” en donde éstos son víctimas de muchísimos exámenes clínicos para tratar de determinar la causa de la enfermedad pero sin mucho éxito. Por otro lado, también existe la carga económica y social, dado que los sistemas de salud nacionales generalmente no consideran a este tipo de pacientes dentro de sus prioridades, lo cual resulta en una variedad de problemas económicos y de atención para las familias.
El tema de este año del Día Internacional de las Enfermedades Raras es “Cuidado” con el slogan “Unidos para un mejor Cuidado” (Join Together for Better Care) y haciendo alusión al aislamiento que muchas veces familias, pacientes, organizaciones e incluso médicos e investigadores que lidian con estas enfermedades raras sienten en su lucha y cómo unidos por el interés hacia aquellos que sufren de estas enfermedades se podrá y puede eventualmente lograr un mejor cuidado para ellos y una concientización de la sociedad.
Y es que la unidad es un aspecto fundamental en el estudio de enfermedades raras ya que al haber tan pocos casos de cada una de estas enfermedades poco comunes en el mundo, sólo la colaboración internacional entre grupos que se dedican a la investigación de éstas permite agregar los diferentes pacientes y caracterizar adecuadamente los aspectos clínicos de la enfermedad, así como encontrar qué defecto genético la causa.
En los últimos años y más aún desde 2010, se han logrado avances inmensos en el área de la investigación de enfermedades raras. Las tecnologías de secuenciación de ADN y multitud de proyectos en diferentes países están permitiendo descubrir las causas de éstas como nunca antes. Más descubrimientos se han hecho en estos 4 años que en las décadas anteriores desde el descubrimiento de las leyes de la herencia o la estructura del ADN, aunque por supuesto esto no habría sido posible sin las bases fundamentales de la genética mendeliana y la biología molecular. Ahora es posible diagnosticar rápida y adecuadamente a muchos y cada vez más de estos pacientes. Además, estos descubrimientos nos permiten conocer más sobre los diferentes genes y sus funciones en la biología humana. Aunque para muchas de estas enfermedades no es posible crear fármacos o curas debido a que las funciones de los genes afectados son fundamentales para el correcto desarrollo y funcionamiento del cuerpo, el primer paso para poder idear tratamientos y terapias es entender la función de estos genes y eso es exactamente lo que estamos logrando cada día más y mejor.
Pueden checar los eventos que se llevaran a cabo con motivo del Día Internacional de las Enfermedades Raras en la página de la organización, así como el video de este año:
Acerca del Autor: Claudia Gonzaga Jauregui es egresada de la Licenciatura en Ciencias Genómicas de la UNAM y Doctora en Genética Molecular Humana por el Baylor College of Medicine en Houston, Texas, USA. Actualmente se encuentra haciendo una estancia Postdoctoral en la Universidad de Duke, en Estados Unidos donde está involucrada en el diagnóstico, estudio, descubrimiento y modelado de enfermedades genéticas raras.
Descubren gen asociado al consumo excesivo de alcohol
En comparación con los europeos o los estadounidenses, quienes respectivamente consumen 13 y 9.8 litros de alcohol puro al año por persona, los latinoamericanos nos vemos más decentes ya que consumimos, en promedio, 5.5 litros. Sin embargo, el consumo nocivo de las bebidas alcohólicas causa cerca de 2.5 millones de muertes por año, y también se encuentra relacionado con problemas sociales y de desarrollo. Comprender las bases biológicas del alcoholismo, por tanto, resulta fundamental para tratar de diseñar nuevas estrategias que puedan controlar esta enfermedad.
El día de ayer, se publicó en la revista Nature una investigación que parece haber encontrado uno de los mecanismos detrás de la adicción al alcohol. El estudio, liderado por un consorcio de científicos provenientes de cinco universidades del Reino Unido, identificó un solo gen que regula el consumo de alcohol y demostró cómo una versión defectuosa del mismo podría estar relacionada con el alcoholismo.
El descubrimiento se logró mediante la introducción aleatoria de mutaciones sutiles en el genoma de ratones de laboratorio. Después se evaluó si su preferencia por el alcohol había cambiado. Así fue como se identificó a Gabrb1, un gen cuya función es fabricar un componente importante de los receptores GABAA en el cerebro. Se descubrió, no sin cierta sorpresa, que aquellos ratones con dos pequeños cambios en la secuencia de este gen preferían las bebidas con 10% de etanol al agua pura. La predilección por el alcohol era tanta, que los ratones llegaban a trabajar por largos periodos de tiempo con el objetivo de obtener como recompensa el suficiente alcohol como para intoxicarse durante una hora.
Los receptores GABA son importantes porque están encargados de responder a los mensajeros químicos inhibidores que llegan a nuestro cerebro con el fin de regular la actividad neuronal. El estudio demostró que los receptores mutantes se activan de manera espontánea aún cuando la molécula que los activa no está presente. Este tipo de cambios fueron particularmente fuertes en el núcleo accumbens, región del cerebro encargada de controlar las emociones de placer y recompensa.
De esta manera, «mientras las señales eléctricas de estos receptores aumentan, también lo hace el deseo de tomar», concluye Quentin Anstee, uno de los autores principales de la investigación. Lo que sigue ahora es repetir el estudio a largo plazo y tratar de identificar si Gabrb1 también está dañado en humanos alcohólicos. Es fundamental recordar que esta enfermedad no se reduce a un solo gen porque el aspecto social juega también un factor de gran importancia.
Bibliografía:
Comunicado de la Newcastle University | Artículo original en Nature communications | Cifras acerca del alcoholismo en el mundo (Organización Mundial de la Salud) | Nota en el blog de Historias Cienciacionales
¿Cuál será la razón de que nuestro rostro sea único?
Todos los humanos somos diferentes. Te podrás parecer a alguien: a tu padre, tu madre e incluso a algún desconocido. Pero aún si tienes un hermano gemelo, nunca serán exactamente iguales. La cara humana es tan única como una huella digital: nadie se ve igual a ti y esto, de acuerdo con investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley de Estados Unidos, involucra potenciadores de genes, secuencias regulatorias del ADN que activan o amplifican la expresión de un gen específico y, aparentemente, son una parte importante en el desarrollo cráneo-facial.
Se sabe de algunos defectos genéticos responsables de patologías cráneo-faciales, tales como las hendiduras de labio o del paladar hendido. Sin embargo, los genes que dirigen a una variación cráneo-facial normal han sido escasamente entendidos.
En trabajos previos, el equipo responsable del trabajo, dirigido por Axel Visel, genetista de la División Genómica del Laboratorio de Berkeley, han mapeado potenciadores de genes en el corazón, el cerebro y otros sistemas, demostrando que pueden regular a sus genes objetivo desde distancias de cientos de miles de pares de bases. Ahora, para entender si estos potenciadores podrían tener el mismo impacto a larga distancia en el desarrollo cráneo-facial, el equipo de Visel realizó estudio con ratones transgénicos.
“Realizamos una caracterización in vivo usando una combinación de perfiles epigenómicos de candidatos de secuencias potenciadoras, y marcamos experimentos de deleción para examinar el papel de los potenciadores que actúan a larga distancia en el desarrollo cráneo-facial de nuestros ratones”, comenta Catia Attansio, autora principal de la investigación. “Esto nos permitió identificar paisajes reguladores complejos que consisten en potenciadores que impulsan los patrones de expresión de desarrollo espacialmente complejos. Los análisis en las líneas de ratones en donde potenciadores cráneo-faciales individuales habían sido borrados revelaban alteraciones significativas en la forma cráneo-facial, demostrando la importancia funcional de los potenciadores en la definición de la morfología de la cara y el cráneo.
El equipo de investigadores identificó más de 4,000 secuencias potenciadoras candidatas que afinan la expresión de los genes envueltos en este desarrollo, además de señalar su localización en el genoma del ratón. Por otra parte, los investigadores también lograron caracterizar en detalle la actividad de cerca de 200 de estos genes.
La mayoría de estos potenciadores se encuentra, al menos de manera parcial, conservados entre humanos y ratones, y muchos de ellos están localizados en regiones cromosómicas humanas asociadas a la morfología facial normal o a los defectos cráneo-faciales de nacimiento.
“Nuestros resultados ofrecen una oportunidad para los genetistas que buscan mutaciones específicas en los potenciadores. Este tipo de secuencias juegan un papel importante en los defectos de nacimiento y su estudio podría ayudar a desarrollar mejores diagnósticos y terapias”, añade Visel.
Bibliografía:
Nota fuente publicada por el Berkeley Lab | Artículo en Science | Nota de Historias cienciacionales
El reacomodo de tu biblioteca de ADN puede cambiarte, y no sabes cuánto.
Llevas acumulando libros toda tu vida y ya conoces bien donde está cada tomo en tu biblioteca. Tu mamá te pide prestada una novela romántica, buscas el lomo rosa en el segundo librero, y la encuentras enseguida. Te dan ganas de releer El Principito, echas un ojo a la sección de Favoritos, lo sacas y lo metes a tu mochila de inmediato. Cuando tengas tiempo para leer esa novela de Agatha Christie de la que todos están hablando, irás a la sección de Misterio y Policiaca, en el librero de en medio, y al fin la abrirás luego de que la compraras con descuento hará tres años. Conoces tan bien el orden de tu biblioteca que puedes manejar tus libros con los ojos cerrados. Ahora imagina, ¿qué pasaría si ese orden se alterara?
¿Y que pasaría si estuviéramos hablando de tus genes en lugar de tus libros, y de tus cromosomas en lugar de tus libreros?
Nuestro ADN (y el de todos los organismos) está empaquetado en cromosomas. El dicho mexicano dice que todo cabe en un jarrito si se sabe acomodar. Las células (mexicanas o no) dicen que todo su genoma cabe en un núcleo si se acomoda en cromosomas. Y cuando de acomodar se trata, ellas saben de lo que hablan. La hazaña de compactación que llevan a cabo en los cromosomas, pensando en una célula de piel humana, es equivalente a enrollar una cuerda de 2 kilómetros en sólo 46 paquetes de 7 milímetros de largo.
Imagina tener toda tu biblioteca escrita en esa cuerda. Y resulta que tu poema favorito de Neruda quedó justo en medio del tercer paquete. Que fiasco. Te resignas a pasar años sin pronunciar los versos más tristes de esta noche. Pero, ¿qué pasaría si de repente tuvieras acceso a ese punto medio del tercer paquete porque éste se partió en dos? Que se preparen las damas, que ahí les va la poesía.
En las células, la unión o división accidental de los cromosomas se llama rearreglo cromosómico. Puesto que la información del ADN no cambia (las letras de tus libros siguen siendo las mismas), se pensaba que la única consecuencia importante de ese fenómeno era una incompatibilidad de las células sexuales al momento de la fecundación. Sin embargo, un equipo de investigadores del Instituto Gulbenkian de Ciencia de Portugal ha mostrado que los rearreglos pueden afectar la vida de los organismos que los sufren de formas inesperadas, tanto para bien como para mal.
Los investigadores, coordinados por Miguel Godinho Ferreira e Isabel Gordo, estudiaron los rearreglos cromosómicos que ocurren de manera natural en una especie de levaduras (primas de aquéllas a las que les debes el pan y la cerveza, entre otras cosas). Por un lado, encontraron que los individuos de levadura con rearreglos cromosómicos no son tan raros como se pensaba. Por el otro, averiguaron el efecto de ese fenómeno en cada individuo (generando rearreglos planeados en las células) y encontraron que cambiaba su capacidad de crecimiento, a veces para bien, a veces para mal. ¿A qué se debía el cambio, si las levaduras tenían la mismísima secuencia de ADN? Los investigadores encontraron que el hecho de que esa secuencia estuviera fragmentada de manera distinta modificaba la forma en que la célula prendía y apagaba sus genes.
El equipo de científicos también encontró que cuando movían a las levaduras que habían crecido pobremente a un ambiente distinto, éstas comenzaban a crecer de maravilla. Según ese resultado, el esquema de encendido y apagado genético más favorable depende del ambiente. Es por esto que los investigadores proponen que los arreglos cromosómicos también son conservados por la selección natural.
El trabajo de Godinho, Gordo y su equipo también puede echar luz al modo en que una especie se separa en dos. Existen pares de especies muy cercanas, con una información genética muy similar, cuya mayor diferencia está en el número y tamaño de sus cromosomas. Se piensa que un rearreglo cromosómico puede ser el primer paso de algunas formas de especiación, pero también se creía que un rearreglo así podría perjudicar al individuo más que beneficiarlo. Ahora se puede decir que eso es relativo. Y los rearreglos se convierten en una opción viable de especiación.
Y en una opción viable para releer tu libro favorito.
Fuentes: Nota en Eurekalert! | Artículo original en Nature Communications
Epigenética y ejercicio: una nueva razón para ponerse en forma
Hace no mucho tiempo, James Watson, uno de los descubridores de la estructura del ADN, dijo: “Antes pensábamos que nuestro futuro estaba en las estrellas; ahora sabemos que está en nuestros genes". Hoy en día, y por fortuna, la ciencia nos reafirma cada vez más que esto podría no ser tan cierto.
La verdad es que nuestro ambiente, lo que comemos y a veces hasta lo que hacemos puede modificar la forma en que nuestros genes se expresan —es decir, si se apagan o se prenden—. A esto se le llama epigenética: “todas aquellas cosas extrañas y maravillosas que no pueden ser explicadas por los genes mismos".
A principios de este mes, Charlotte Ling, de la universidad sueca de Lung, lideró un estudio para ver cómo afecta el ejercicio físico la expresión de ciertos genes. Escogió a un grupo de 23 hombres de mediana edad para que realizaran aeróbics y spinning tres veces por semanadurante seis meses.
Terminado ese periodo, Charlotte y su equipo midieron qué tanto había cambiado el nivel de metilos presentes en el ADN de las células adiposas en cada sujeto (los metilos son como señales de tráfico que indican, por lo regular, qué genes deben ser apagados) ¡Los cambios epigenéticos habían ocurrido en más de 7,000 genes! Algunos de éstos genes están ligados a enfermedades como la diabetes mellitus tipo 2 o la obesidad.
Esta investigación vuelve a plantear que los organismos somos algo más que sólo genes y que nuestro estilo de vida podría estar más ligado a nuestra salud de lo que antes pensábamos. Podría ser hora de desenpolvar aquellas olvidadas pesas…
Para animarlos a deshacerse de esos kilos de más, les dejamos esta joyita de los 80’s.
Referencias: Artículo original.
Genética de la estatura humana
Para la ciencia, el estudio de la estatura humana es un asunto añejo. Los primeros análisis se remontan al siglo XIX, cuando Francis Galton midió la estatura de 930 adultos y de sus padres. Después de hacer una pequeña corrección estadística que toma en consideración el hecho de que las mujeres son generalmente más bajas que los hombres, Galton descubrió que la estatura media de los padres estaba correlacionada con la estatura de sus hijos. Por ello, concluyó que la estatura era una característica heredable. Si los padres eran altos, el hijo solía ser alto y si los padres tenían baja estatura, el hijo tenía una alta probabilidad de ser bajo también. Sin bien el promedio de la estatura de los padres no predecía de forma exacta la estatura de los hijos, Galton estimó que alrededor del 66% si dependía de la estatura de los padres. En 1918, Ronald Fisher, uno de los biólogos más destacados del siglo pasado, planteó una forma para explicar la herencia de la estatura en humanos. Fisher propuso que un gran número de factores mendelianos ―lo que hoy llamaríamos genes ― incidían en la herencia de la estatura humana. Fisher desarrolló una teoría matemática y con su propuesta, pudo explicar no sólo la correlación en la estatura entre padres e hijos sino también entre otros parientes más lejanos. Él mostró que una menor correlación en estatura se debía a más diferencias en el material genético entre parientes. En las épocas de Fisher no se sabía aún que los genes estaban compuestos de DNA y que el DNA era la molécula encargada de transmitir la información biológica de una generación a otra. Noventa y tres años después, los avances científicos y tecnológicos nos permiten tener no sólo un mapa completo de todo el genoma, sino también caracterizar millones de variantes comunes en el genoma de una persona en poco tiempo y a un costo razonable. Esto ha permitido a los científicos comenzar a descifrar cuántos y cuáles genes son los involucrados en determinar la estatura de una persona.
En la actualidad existe un consenso respecto a que, en promedio, 80% de las diferencias observadas en la estatura entre personas se deben a causas genéticas. El otro 20% se atribuye a causas no-genéticas y ambientales ―como la nutrición y la exposición a diversas a enfermedades. Los estudios genéticos más recientes se han enfocado en identificar todas aquellas variantes genéticas que contribuyen a determinar ese 80% de las diferencias en estatura entre personas debidas a causas genéticas.
Una de las metodologías más poderosas que existen hoy en día para encontrar tales variantes en el genoma se conoce como Estudio Genómico de Asociación. Consiste en interrogar la secuencia genética de miles de personas en cientos de miles o millones de sitios específicos en el genoma. Los sitios interrogados son elegidos porque se sabe que muestran cierta variación de persona a persona. Posteriormente, se aplican pruebas estadísticas a cada uno de esos sitios para determinar qué tan probable es que tengan un efecto en la estatura (o cualquier otro rasgo de interés). Cabe recalcar que aquellas variantes que tienen un efecto en la estatura y pasaron muchos filtros estadísticos, localizadas en posiciones que llamaremos sitios asociados, comúnmente no son las responsables directas de los cambios en la estatura. Lo que sucede es que los sitios asociados se encuentran en regiones cercanas al sitio causante del efecto, al que llamaremos sitio causal, en el DNA. El sitio causal generalmente está en un gen o una región del DNA cercana a ese gen y cuya función es regular su actividad.
Uno de los estudios más recientes, publicado apenas en el 2010, fue el fruto de la colaboración organizada de más de 200 grupos de todo el mundo y utilizó datos de más de 180,000 personas. El estudio genético más grande jamás hecho en términos del número de participantes. Los investigadores lograron encontrar 180 sitios en el genoma asociados con cambios en la estatura, lo cual se podría considerar un gran éxito. Además, muchos de estos sitios se encontraban cerca de genes que participan en mecanismos biológicos que promueven el crecimiento del esqueleto.
Retomando el estudio anterior, se observó que al sumar el efecto de los 180 sitios asociados con cambios en la estatura, éstos explicaban el 13% de las causas genéticas que tienen un efecto en la estatura. Entonces, ¿dónde está el 87% restante? El estudio argumenta que si se toma una muestra de individuos más grande ―alrededor de 300,000 más― se podrían encontrar más sitios que expliquen en conjunto el 20% de las causas genéticas que afectan la estatura. Bien, ¿Y el 80% restante? No se sabe a ciencia cierta. De hecho, esto es motivo de debate dentro de la comunidad científica. Se sabe que un porcentaje de las causas genéticas no encontradas se debe a varias posiciones en muchos genes que tienen un efecto pequeñísimo en la estatura. Otros elementos del genoma que se sugiere que influyen en la estatura son variantes genéticas de muy baja frecuencia en la población. Además, otros estudios recientes han encontrado otro tipo de variaciones genéticas que afectan la estatura, como genes duplicados, que son difíciles de detectar a menos que se tenga la información completa de todo el genoma. Con todo esto podemos concluir que más de de 90 años después, los descubrimientos avalan las ideas de Ronald Fisher: la estatura humana es una característica heredable que depende de una enorme cantidad de genes.
Conocer la localización precisa de los genes y las variantes genéticas que influencian la estatura es sólo el inicio. Por supuesto, después habrá que hacer un meticuloso estudio de su función para ver cómo funcionan en conjunto en la célula y el cuerpo humano. Otro de los retos será encontrar los mecanismos genéticos causantes de la relación de la estatura con ciertas enfermedades, como es el caso de la diabetes tipo 2 y la osteoartritis. Por ello, las bases genéticas de la estatura humana seguirán siendo material de estudio en el futuro.
Acerca del autor: Diego Ortega Del Vecchyo es licenciado en Ciencias Genómicas por parte de la UNAM. Actualmente realiza un doctorado en Bioinformática en la Universidad de California, Los Angeles.
Referencias: En la foto (arriba), el turco Sultan Kosen de Turquía quien posee el record Guiness como el hombre vivo más alto en el mundo, con 2 metros 51 centímetros de estatura (Foto: AAP). Galton, F., Regression Towards Mediocrity in Hereditary Stature, The Journal of the Anthropological Institute of Great Britain and Ireland (1886) vol. 15 pp. 246-263. Fisher, R. , The Correlation between relatives on the supposition of Mendelian Inheritance, Transactions of the Royal Society of Edinburgh (1918), vol. 52, pp. 399-433. McEvoy, B.P. and Visscher, P.M., Genetics of human height, Economics and Human Biology (2009), vol. 7, pp. 294-306. Allen, H. L. et al., Hundreds of variants clustered in genomic loci and biological pathways affect human height (2010), pp. 832-838. Lindgren CM, Heid IM, Randall JC, Lamina C, Steinthorsdottir V, et al. (2009) Genome-Wide Association Scan Meta-Analysis Identifies Three Loci Influencing Adiposity and Fat Distribution. PLoS Genet 5(6): e1000508. doi:10.1371/journal.pgen.1000508