Ofrece una oportunidad para que los científicos aceleren el ritmo de su investigación, a partir de un profundo conocimiento de la literatura médica y acelerar el descubrimiento y desarrollo de fármacos, es el objetivo de la nueva herramienta de IA.

Descubrir nuevos tratamientos para los trastornos genéticos es el objetivo de muchos científicos, actualmente. Para ello necesitan un conocimiento profundo de la literatura previa para determinar los mejores objetivos genéticos/proteicos y los fármacos más prometedores para probar. Sin embargo, dicha literatura está creciendo a un ritmo vertiginoso con información contradictoria, muchas veces, lo que hace que se precise más tiempo para realizar una revisión completa y exhaustiva.

Abordar este desafío fue el objetivo de investigadores del Texas Children´s Hospital y la Facultad de Medicina de Baylor (EEUU), según se expone en la publicación ´American Journal of Human Genetics´, en la que se informa del estudio realizado para generar una herramienta de procesamiento del lenguaje natural (PNL) llamada PARsing ModifiErS via Article aNnotations (PARMESAN) . Esta nueva herramienta, según sus autores, puede buscar información actualizada, reunirla en una base de conocimientos central e incluso predecir posibles fármacos que podrían corregir desequilibrios proteicos específicos.

«PARMESAN ofrece una oportunidad para que los científicos aceleren el ritmo de su investigación y, por lo tanto, aceleren el descubrimiento y desarrollo de fármacos», según la investigadora del Instituto Médico Howard Hughes, la Dra. Huda Zoghbi, también directora fundadora de Duncan NRI y profesora en Baylor College.

Escaner de literatura biomédica

La herramienta impulsada por inteligencia artificial (IA) escanea bases de datos de literatura biomédica pública (PubMed y PubMed Central) para identificar y clasificar descripciones de las relaciones reguladoras gen-gen y fármaco-gen. Sin embargo, lo que destaca de PARMESAN en particular es su capacidad de aprovechar información seleccionada para predecir nuevas pistas.

Los algoritmos de IA de PARMESAN analizan estudios que describen las contribuciones de varios actores involucrados en una vía genética de varios pasos. Después, asigna una puntuación numérica ponderada a cada interacción informada. Las interacciones que se informan de manera consistente y frecuente en la literatura reciben puntuaciones más altas, mientras que las interacciones que están débilmente respaldadas o parecen contradecirse entre diferentes estudios reciben puntuaciones más bajas.

La herramienta es capaz de proporcionar actualmente predicciones para más de 18 000 genes objetivo, y según estudios de evaluación comparativa tienen una precisión superior al 95 %. «Al identificar las interacciones entre genes y medicamentos más prometedoras, esta herramienta permitirá a los investigadores identificar los medicamentos más prometedores a un ritmo más rápido y con mayor precisión», indicó Cole Deisseroth, también miembro del equipo investigador.

Referencia

Deisseroth CA, Seok Lee W, Kim J, Jeong HH, Dhindsa RS, Wang J, et al.  Literature-based predictions of Mendelian disease therapies. Am J Hum Genet [Internet].2023[citado 4 oct 2023]. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2023.08.018

5 octubre 2023| Fuente: IMMédico |Tomado de Noticias

El hallazgo de efectos genotóxicos tras la utilización de editores de bases y editores de calidad para la modificación del genoma en células madre hematopoyéticas plantea la necesidad de evaluar en mayor detalle su eficacia y seguridad para las aplicaciones clínicas.

El desarrollo de las herramientas de edición del genoma ha abierto innumerables aplicaciones, entre las que destaca su utilización terapéutica para corregir mutaciones responsables de enfermedades genéticas.

Tras los prometedores resultados en la eficacia para introducir cambios específicos en el ADN, la cuestión más importante es si las diferentes herramientas son lo suficientemente seguras como para utilizarse en la práctica clínica.

Recientemente, investigadores del Instituto Científico de San Rafael, en Italia, han encontrado que dos de las aproximaciones más novedosas, los editores de bases y editores de calidad (prime editing), pueden causar una respuesta adversa en la célula. Los resultados apuntan a que será necesario investigar en mayor profundidad la seguridad y eficiencia de ambas estrategias, así como evaluar el riesgo-beneficio de su utilización en el ámbito clínico.

Las herramientas CRISPR y su impacto en el genoma 

Los editores de bases y los editores de calidad son herramientas derivadas del conocido sistema de edición genómica CRISPR. Su principal ventaja es que a diferencia del sistema CRISPR original, no necesitan cortar la doble cadena de ADN. Precisamente esta característica apuntaba a que las dos herramientas podrían ser más seguras ya que estudios previos habían encontrado que los cortes del ADN inducidos por CRISPR-Cas original activaban una respuesta que podía afectar a la integridad del genoma.

Para conocer mejor el rendimiento de los editores de bases y editores de calidad, el equipo de investigadores del Instituto Científico de San Rafael dirigido por Luigi Naldini ha realizado un análisis comparativo detallado de estas herramientas respecto al sistema CRISPR original. Concretamente, por su potencial aplicación en múltiples enfermedades, se han enfocado en un tipo de célula: las células madre progenitoras sanguíneas, para las que estudios previos ya han obtenido resultados preliminares positivos.

Los investigadores evaluaron diversos parámetros en células humanas y modelos de ratón y encontraron, como se esperaba, que la tasa de eficacia de editores de base y editores de calidad es elevada y permite generar células madre progenitoras sanguíneas que reemplacen a las células defectuosas. Dentro de los editores utilizados, el más eficiente fue el editor de bases que convierte la base adenina en timina.

Sin embargo, los resultados también indican que ambos tipos de editores inducen una respuesta de expresión en la célula que reduce la eficiencia de la edición genómica. Esta respuesta negativa reduce también la repoblación de células hematopoyéticas en trasplantes de células humanas en modelos de ratón. Además, también se generan roturas de doble cadena en el ADN y productos genéticos derivados con actividad tóxica, aunque a menor frecuencia de lo que sucede con el sistema CRISPR-Cas9. Por último, los editores de bases también aumentan la carga mutacional en los genomas de las células afectadas.

Implicaciones de los resultados

En la actualidad, los editores de bases ya han sido protagonistas de importantes avances. Por ejemplo, es destacable su reciente utilización para tratar la leucemia linfoblástica aguda de células T en pacientes que han agotado otras opciones de tratamiento, estrategia que cuenta con dos casos de éxito. En este escenario tan prometedor, conocer bien las repercusiones moleculares de estas técnicas puede contribuir a diseñar formas de optimizarlas o tomar decisiones sobre su adecuación en cada contexto clínico o enfermedad.

De momento, los resultados del trabajo indican que los editores de bases y editores de calidad reducen pero no evitan completamente que se produzcan roturas en la doble cadena del ADN en las regiones diana de la edición genómica.

Los investigadores plantean en el trabajo diferentes estrategias para minimizar los efectos negativos de las estrategias de edición genómica. Además, destacan la necesidad de realizar más investigaciones para poder trasladar la edición genómica a la práctica clínica de la manera más segura y eficiente posible.

“Los editores de bases y editores de calidad están en constante evolución, habiéndose descrito configuraciones alternativas que utilizan diferentes dominios efectores”, señala el equipo en un artículo paralelo. “Aunque las variantes emergentes podrían tener propiedades bioquímicas mejoradas o novedosas, la interacción entre diferentes rutas celulares de reparación del ADN que podrían antagonizar, fijar la edición o resolver el desajuste de base mediante un proceso propenso a errores, probablemente seguirá desafiando la precisión de la edición”.

Por último, el trabajo de Naldini y colaboradores ofrece una base sobre cómo evaluar de forma sistemática la eficacia y seguridad de las herramientas de edición genómica. Ante el continúo desarrollo de nuevas estrategias, como la reciente NICER, este tipo de evaluaciones deberá estandarizarse para comparar de forma eficiente entre técnicas.

Referencia

Fiumara M, Ferrari S, Omer-Jave, A, Beretta S, Albano L, Canarutto D, et al. Genotoxic effects of base and prime editing in human hematopoietic stem cells. Nat Biotechnol[Internet]. 2023[citado 4 oct 2023]. https://doi.org/10.1038/s41587-023-01915-4

5 octubre 2023 | Fuente: Genotipia.com| Tomado de Genética Médica

Investigadores analizaron a más de 400 pacientes y detectaron una asociación entre una alteración endocrina y la presencia de anomalías en el gen MECP2, que codifica una proteína importante para el desarrollo neuronal.

Si bien aún se la considera un trastorno raro, la pubertad precoz central (PPC) ha venido aumentando durante las últimas décadas en todo el mundo, tanto debido a factores ambientales producto de la exposición a compuestos químicos que interfieren en el sistema endócrino (bisfenol A, fitoestrógenos, ftalatos y mercurio, por ejemplo) como por la mejora en el diagnóstico y en la accesibilidad del tratamiento.

Este problema está relacionado con la activación anticipada del “reloj biológico” causada por la secreción de la hormona liberadora de gonadotrofina (GnRH). Su tratamiento se lleva a cabo con compuestos análogos a la GnRH, es decir, sustancias similares a la hormona natural producida en el hipotálamo, que se unen a los receptores e impiden su acción. Uno de los pocos estudios poblacionales sobre este tema se realizó en Dinamarca en 2005 y apuntó una incidencia de cinco casos cada 10 mil niños y de 20 a 23 casos cada 10 mil niñas.

Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (FM-USP), en Brasil, y colaboradores de otros cuatro países (España, Estados Unidos, Francia y el Reino Unido) revelaron una causa genética de este trastorno en un estudio publicado en la revista The Lancet Diabetes & Endocrinology. En el referido artículo, los autores describen la presencia de mutaciones en el gen MECP2 –que codifica una proteína de igual nombre, importante para el desarrollo neuronal– en niños con pubertad precoz central con o sin anormalidades neurológicas consideradas leves, como el autismo y la microcefalia. Hasta ahora, este tipo de alteración genética se había observado únicamente en personas con el denominado síndrome de Rett, un trastorno neurológico grave que impide el habla y la locomoción.

Con el apoyo de la FAPESP, el equipo de científicos analizó a un grupo de 404 niños (niñas con menos de 8 años y niños con menos de 9 años con signos puberales progresivos) y halló mutaciones en el gen MECP2 en siete niñas que no tenían anormalidades neurocognitivas significativas o exhibían cuadros considerados leves, muy distintos al síndrome de Rett. Adicionalmente, un estudio con ratones mostró que este gen aparece bien expresado en las neuronas encargadas de producir la GnRH en el hipotálamo, que regulan el comienzo de la pubertad.

Asesoría genética y nuevos tratamientos

“Se considera esporádico –es decir, no familiar– a alrededor del 75 % de los casos de pubertad precoz central, y en ellos nosotros hemos encontrado una causa genética”, comenta Ana Pinheiro Machado Canton, autora del estudio e investigadora de la FM-USP. “Por ende, este trabajo apunta un factor causal más que debe estudiarse y evaluarse, incluso con asesoramiento genético y seguimiento del desarrollo metabólico, psicológico y reproductivo en beneficio de los niños y sus familias.”

La científica pone de relieve también la importancia de los resultados para el estudio de nuevos abordajes terapéuticos. “Pese a que el tratamiento ya existe y es muy efectivo, dado que identificamos factores de esa magnitud abrimos también un nuevo foco de estudio e investigación”, dice. El grupo pretende evaluar a una mayor cantidad de pacientes e investigar mediante qué mecanismos la proteína MECP2 regula el comienzo de la pubertad.

El trabajo publicado recientemente se concretó en colaboración con investigadores de cuatro universidades británicas (Queen Mary, Oxford, Imperial College London y Cambridge), una estadounidense (Universidad Harvard), una francesa (Universidad de París) y dos españolas (Autónoma de Madrid, de Sevilla y Virgen de la Arrixaca).

Referencia

Canton AP, Tinano FR, Guasti L, Montenegro LR, Ryan F, Shears D, et al. Rare variants in the MECP2 gene in girls with central precocious puberty: a translational cohort study. Lancet Diabetes Endocrinol [Internet]. 2023[citado 28 sep 2023]; 11(8): 545-554. DOI:https://doi.org/10.1016/S2213-8587(23)00131-6

29 septiembre 2023    Fuente: Dicyt    Tomado de Ciencias Sociales   

Un trabajo, en el que participa el IIBB-CSIC, revela los mecanismos moleculares que impiden que el ADN mitocondrial se herede de los padres

CSIC/DICYT Un rasgo evolutivo de los humanos y de la mayoría de animales es que heredan el ADN mitocondrial exclusivamente de la madre, a pesar de que los espermatozoides del padre tienen mitocondrias. Si los espermatozoides tienen mitocondrias, ¿por qué no trasmiten ADN mitocondrial?

Responder a esta pregunta es lo que ha hecho un equipo internacional en un trabajo publicado en Nature Genetics y que cuenta con la participación de investigadores del Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona del CSIC (IIBB). Tras varios años de investigación, han podido demostrar que los espermatozoides no tienen ADN mitocondrial y que, además, sus mitocondrias carecen de un factor de transcripción A (o TFAM, del inglés Transcription Factor A mitocondrial) que es imprescindible para que el ADN mitocondrial humano se replique.

“En muchas especies, incluida la humana, las mitocondrias del espermatozoide se introducen en el óvulo durante la fecundación, así que una de las hipótesis existentes era que el ADN mitocondrial sí que llegaba al ovocito pero se eliminaba en el proceso de fecundación”, detalla el investigador Ramón Trullás, investigador del CSIC en el IIBB y del Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED). Ramón Trullás ha desarrollado esta investigación con su equipo, formado por Anna Calderon, Margalida Puigròs y Petar Podlesniy. Han colaborado junto con los equipos de Shoukhrat Mitalipov (Oregon Health & Science University, EUA) y Dmitry Temiakov, coordinador del estudio, y su equipo William Lee, Angélica Zamudio-Ochoa y Gina Buchel (Thomas Jefferson University, EUA).

PCR digital

Para averiguar si los espermatozoides tienen ADN mitocondrial, los investigadores del IIBB-CSIC han desarrollado una técnica de PCR digital, más precisa que el PCR convencional y que permite cuantificar en una misma muestra el número absoluto de ADN en diferentes tipos de células. Los análisis se han realizado con muestras procedentes de clínicas de Oregón (EEUU).

Los resultados muestran que los espermatozoides no tienen ni una sola molécula completa de ADN mitocondrial, y que el ADN mitocondrial residual encontrado probablemente ni siquiera es de los espermatozoides. “Cada espermatozoide contiene entre 50 y 70 mitocondrias, que corresponden a menos de 0,01 moléculas de ADN mitocondrial. Aunque extremadamente bajo, esta cifra probablemente se explicaría por unas pocas células que contaminaban las muestras (concretamente leucocitos)”, explican los autores en el trabajo.

Los investigadores han descubierto que lo que explica la ausencia de ADN en las mitocondrias del espermatozoide es un proceso de relocalización del factor de transcripción TFAM, una molécula que penetra en las mitocondrias para la replicación del ADN mitocondrial. Durante la espermatogénesis, el espermatozoide modifica la señal de localización de TFAM y no permite que penetre en las mitocondrias sino que la dirige al núcleo del espermatozoide, lo que evita la replicación del ADN mitocondrial.

“Nuestro trabajo demuestra que la modificación de TFAM durante la espermatogénesis resulta en la eliminación del ADN mitocondrial y explica su herencia materna. Un proceso fascinante, producto de la evolución, que impide la herencia del ADN paterno”, añade Trullás.

Este descubrimiento de la relocalización de TFAm tiene importantes implicaciones para los campos de la fertilidad humana y la terapia de células germinales, ya que podría explicar algunos casos de oligospermia y de oligoastenospermia, una alteración en la que se da un bajo recuento y una baja movilidad de espermatozoides. De hecho, se han encontrado niveles elevados de ADN mitocondrial en el esperma de hombres infértiles con oligoastenospermia grave, dicen los investigadores.

Referencia

Lee W, Zamudio-Ochoa A, Buchel G, Podlesniy P, Marti Gutierrez N, Puigros M,  et al. Molecular basis for maternal inheritance of human mitochondrial DNA. Nat Genet. 2023. https://doi.org/10.1038/s41588-023-01505-9

https://www.nature.com/articles/s41588-023-01505-9

20/09/2023

Fuente: (Dicyt)    Noticias – Salud España

Un reciente estudio internacional ha identificado nuevos genes y variantes genéticas que aumentan el riesgo a desarrollar cáncer de mama.

Pese a los relevantes avances en diagnóstico y tratamiento, el cáncer de mama sigue siendo la principal causa de muerte en mujeres. Según datos de la Organización Mundial de la Salud, solo en 2020, fallecieron alrededor de 685 000 mujeres por esta enfermedad.

Los factores genéticos juegan un papel importante en el cáncer de mama. Estudios realizados en los últimos años han identificado tanto  variantes genéticas concretas, poco frecuentes, que confieren un riesgo elevado a la enfermedad, como variantes más comunes que tienen un menor peso. Sin embargo, todavía no está disponible el mapa completo de susceptibilidad genética a la enfermedad, información con la que podría estimarse mejor la probabilidad de cada persona a tener la enfermedad.

A partir del análisis del exoma completo de 26 368 mujeres con cáncer de mama y 217 673 mujeres control, un reciente estudio, publicado en Nature Genetics, amplia el mapa genético de la enfermedad al aportar evidencias de nuevos genes de susceptibilidad.

“Que sepamos, éste es el mayor estudio de este tipo. Ha sido posible gracias al uso de datos de múltiples colaboradores de muchos países, así como de datos de acceso público del Biobanco del Reino Unido”, ha señalado Douglas Easton, director del Centro de Epidemiología Genética del Cáncer de la Universidad de Cambridge, y codirector del estudio.

Análisis de exomas para identificar contribuyentes genéticos al cáncer de mama

Para identificar nuevas variantes poco frecuentes, los investigadores analizaron los datos genómicos de tres grandes proyectos internacionales y compararon los exomas (regiones codificantes del genoma) de las pacientes con cáncer de mama respecto al de mujeres no diagnosticadas. Especialmente analizaron la variación genética que lleva a proteínas truncadas y la variación genética que da lugar a cambios de aminoácidos en las proteínas que derivaran en un efecto deletéreo.

Además de detectar variantes genéticas relacionadas con el cáncer de mama en genes de susceptibilidad ya conocidos como ATM, BRCA1, BRCA2, CHEK2 y PALB2, los investigadores encontraron evidencias de nuevos genes relacionados con la enfermedad: LZTR1, ATR, BARD1, CDKN2A y MAP3K1.

Aplicaciones en predicción de riesgo y desarrollo de tratamientos

La información obtenida en el estudio, podría mejorar las predicciones de riesgo del cáncer de mama. En la actualidad, la mayor parte de pruebas genéticas para el cáncer de mama en el ámbito clínico están dirigidas a detectar variantes en los genes más conocidos, pero disponer de mayor información a nivel genético podría aportar más precisión.

“Aunque la mayoría de las variantes identificadas en estos nuevos genes son poco frecuentes, los riesgos pueden ser importantes para las mujeres portadoras”, ha destacado Jacques Simard de la Universidad Laval, codirector del trabajo. “Por ejemplo, las alteraciones en uno de los nuevos genes, MAP3K1, parecen dar lugar a un riesgo especialmente elevado de cáncer de mama.”

“Necesitamos datos adicionales para determinar con mayor precisión los riesgos de cáncer asociados a las variantes de estos genes, estudiar las características de los tumores y comprender cómo se combinan estos efectos genéticos con otros factores del estilo de vida que afectan a los riesgos de cáncer de mama”, ha señalado también Douglas Easton.

En paralelo a su utilidad predictiva, la identificación de nuevos genes con potencial implicación en el cáncer de mama, amplía el conocimiento de los mecanismos que participan en la enfermedad. Esta información podría contribuir a detectar nuevas dianas de tratamiento.

Por último, los resultados del trabajo también apuntan a que una parte importante de los genes relacionados con la enfermedad deben encontrarse en regiones no codificantes. Estudios futuros deberán evaluar esta cuestión.

Referencia

Wilcox N, Dumont M, González-Neira A, Carvalho S,  Beauparlant CH , Crotti M, et al. Exome sequencing identifies breast cancer susceptibility genes and defines the contribution of coding variants to breast cancer risk. Nat Genet (2023). https://doi.org/10.1038/s41588-023-01466-z

https://www.nature.com/articles/s41588-023-01466-z

07/09/2023 (Genotipia.com) Genética Médica    Copyright 2023 © Genotipia

Las mutaciones del gen NEK1 se han relacionado con hasta el 2% de todos los casos de ELA, lo que lo convierte en una de las causas más conocidas de la enfermedad, pero se desconocía cómo el gen mutado altera la función de la motoneurona y provoca su degeneración y muerte. Ahora, científicos de Northwestern Medicine, de la Universidad de Northwestern (EE.UU.), han descubierto por primera vez cómo este gen mutado conduce a la ELA, según publican en Science Advances.

Los investigadores descubrieron que la mutación causa dos problemas en la neurona. El primero es que hace que las estructuras que sostienen el axón en la neurona se vuelvan menos estables y susceptibles de colapsarse. El segundo problema es que la mutación altera la capacidad de la neurona para importar carga en forma de ARN o proteínas a su núcleo (importación nuclear). Sin la importación de ARN y proteínas críticas, se interrumpe el papel operativo del núcleo para la función de la célula. Al esclarecer estas dos vías, sugieren que son grandes dianas terapéuticas para la enfermedad.

Los autores consideran que este descubrimiento es importante porque un gran avance en la investigación de la ELA en los últimos años fue descubrir que la importación nuclear está alterada en otras formas de ELA genética, de modo que sus resultados relacionan esta nueva causa de ELA con otras causas genéticas en las que se interrumpe el mismo proceso. De hecho, una de las principales cuestiones sin resolver en este campo es si la ELA es una sola enfermedad o un conjunto de versiones genéticamente distintas de menor tamaño bajo el «paraguas» de los mismos problemas clínicos, y este descubrimiento, referido a los mismos mecanismos destructivos en otras formas genéticas de ELA, lleva a creer que se trata de la misma enfermedad, algo fundamental para desarrollar tratamientos y para diseñar ensayos clínicos óptimos dirigidos a poblaciones específicas de pacientes con ELA.

Referencia

Jacob R. Mann et al.  Loss of function of the ALS-associated NEK1 kinase disrupts microtubule homeostasis and nuclear import. Sci. adv. 9,eadi5548(2023). DOI:10.1126/sciadv.adi5548

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi5548#tab-citations

28/08/2023(Neurología.com) Tomado- Noticia   © Viguera Editores, S.L.U. 2023