Investigadores desarrollan un nuevo enfoque para analizar la genética compleja subyacente a la espina bífida
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Los investigadores de Weill Cornell Medicine están utilizando el aprendizaje automático, una forma de inteligencia artificial, para arrojar luz sobre las mutaciones genéticas asociadas con la espina bífida. En este defecto congénito, el tubo neural que forma la médula espinal durante el embarazo no se cierra y los nervios espinales quedan expuestos, lo que provoca parálisis y un alto riesgo de otras complicaciones.
Su nuevo estudio, publicado en línea el 16 de diciembre en PNAS, «nos acerca a poder brindar un enfoque de medicina de precisión a las familias que buscan garantizar resultados de parto saludables y el mayor potencial para los bebés afectados por espina bífida», dijo autor principalDr. Margaret Elizabeth Ross, directora del Centro de Neurogenética y profesora de neurociencia en el Instituto de Investigación del Cerebro y la Mente de la Familia Feil y profesora Nathan Cummings de Neurología en Weill Cornell Medicine.
La espina bífida es un trastorno genético complejo, lo que significa que generalmente no tiene una causa por el mal funcionamiento de un solo gen, pero por lo general requiere una interacción de varios genes que han sido alterados en formas relativamente pequeñas. Las condiciones ambientales, como la nutrición y los medicamentos y suplementos que toman las mujeres, también pueden afectar la salud del feto. «El desafío es comprender el papel de la variación genética en las familias individuales, junto con los factores ambientales, para que podamos hacer todo lo posible para asegurar un bebé sano», dijo el Dr. Ross, quien también dirige el Laboratorio de Neurogenética y Desarrollo en Weill Cornell Medicine. .
Estudiar los genes involucrados en la causa de la espina bífida ha sido un desafío. Los modelos de ratones con mutaciones genéticas específicas han ayudado a los investigadores a obtener información sobre las vías genéticas que pueden ser importantes para el cierre del tubo neural, y los investigadores han buscado alteraciones en estas vías genéticas en humanos. Sin embargo, el problema con este enfoque de la investigación científica es el sesgo. «Uno tiende a obtener lo que busca», dijo el Dr. Ross.
Para encontrar formas de prevenir y tratar trastornos genéticos complejos, es necesario reducir este sesgo inherente a una «búsqueda de genes candidatos». «, es decir, evitar limitar la búsqueda de genes clínicamente relevantes a aquellos ya implicados en modelos experimentales. Una forma de observar nuestros genes sin una noción preconcebida de qué causa la enfermedad es buscar en el conjunto completo de genes en un estudio de asociación del genoma completo (GWAS). Un GWAS exitoso requiere que miles de pacientes encuentren mutaciones específicas relacionadas con una enfermedad. Si bien se han recopilado colecciones de pacientes tan grandes para trastornos complejos comunes como el espectro autista que afecta a 1 de cada 54 niños en los Estados Unidos, un enfoque GWAS es realmente desafiante para la espina bífida que afecta a uno de cada 2758 nacidos vivos en los Estados Unidos o 1427 bebés nacidos cada año, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. «Necesitamos idear nuevas formas para las investigaciones de todo el genoma de condiciones genéticas complejas que son menos comunes pero que aún afectan a muchas familias». dijo la Dra. Ross.
Al abordar estos obstáculos, la Dra. Ross y sus colegas, incluso en Weill Cornell Medicine-Qatar, Baylor College of Medicine y Stanford Medicine, desarrollaron un enfoque imparcial para estudiar un número menor de personas para encontrar genes que distingan a los pacientes con espina bífida de los individuos sin la afección, y aplicar más herramientas de biología de sistemas para evaluar la relevancia de esos genes para la espina bífida humana. Los investigadores examinaron los genomas de 149 personas con espina bífida y 149 controles sanos con antecedentes genéticos similares. Debido a que la espina bífida es rara, es necesario estudiar a personas de todo el mundo para obtener suficientes datos, dijo el Dr. Ross. Es por eso que los investigadores evaluaron la información genética de personas tanto en los Estados Unidos como en Qatar. Utilizando el aprendizaje automático, en el que un algoritmo informático clasifica y categoriza los datos, pudieron determinar qué genes con variantes de cambio de funciones predichas tenían el mayor potencial para distinguir los casos de los controles.
Luego, los investigadores analizaron cómo estos genes se relacionan con actividades a nivel molecular. Las vías que fueron más significativas implicaron el metabolismo de la glucosa y los lípidos, es decir, la capacidad del cuerpo para descomponer y utilizar el azúcar y las grasas para la energía y el funcionamiento de las células. «Estos procesos son relevantes para condiciones como la diabetes y la obesidad», dijo el Dr. Ross. La diabetes y la obesidad durante el embarazo son factores de riesgo conocidos para los defectos del tubo neural. «Esto realmente nos animó mucho a que nuestro enfoque de aprendizaje automático generara información clínicamente relevante», dijo, y el método está identificando vías moleculares significativas adicionales que sustentan la condición.
«Continuamos para construir un consorcio internacional de médicos y familias para aumentar el poder de este enfoque hacia la comprensión de la espina bífida humana», dijo el Dr. Ross. En última instancia, espera que sea posible analizar los genomas de las parejas que quieren concebir, para identificar sus estrategias óptimas para prevenir la espina bífida. Por ejemplo, para algunas parejas, el ácido fólico adicional puede ser una excelente medida preventiva, mientras que para otras, tomar un suplemento como el inositol, que puede ayudar a la función de la membrana celular, puede ayudar a reducir el riesgo de espina bífida, según algunos estudios. «Algún día podremos asesorar a parejas individuales sobre cuál es la ruta más efectiva para que tengan un resultado de nacimiento saludable y para un niño afectado por espina bífida, para optimizar su desarrollo y calidad de vida en la edad adulta», dijo. .
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La espina bífida puede ser causada por mutaciones genéticas no heredadas Más información: Vanessa Aguiar-Pulido et al, El análisis de biología de sistemas de genomas humanos apunta a vías clave que confieren riesgo de espina bífida, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2021). DOI: 10.1073/pnas.2106844118 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por Weill Cornell Medical College Cita: Investigadores desarrollan un nuevo enfoque para analizar complejos genetics subyacente a la espina bífida (2021, 20 de diciembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-approach-complex-genetics-underlying-spina.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.