Investigadores de UCalgary descubren una pista importante para ayudar a predecir enfermedades.
UNIVERSIDAD DE CALGARY.
Cuanta más información tenga, mejor podrá predecir lo que sucederá a continuación. Los médicos e investigadores de la salud con frecuencia observan la mutación genética para predecir si un feto corre el riesgo de un defecto congénito o si una persona corre el riesgo de desarrollar una enfermedad, pero estas predicciones no siempre son precisas. Investigadores de la Universidad de Calgary han descubierto un factor importante que cambia nuestra comprensión de la relación entre las mutaciones genéticas (genotipo) y cómo se presentan en las personas (fenotipo) que, algún día, pueden ayudar a mejorar esta precisión.
"La importancia de este trabajo es que nos ayuda a comprender cómo dos personas pueden tener la misma mutación genética, pero una puede tener una enfermedad y la otra puede estar bien", dice Rebecca Green, PhD, becaria postdoctoral en el laboratorio Benedikt. que trabaja con el Dr. Hallgrimsson, primer autor del estudio. "Sucede comúnmente en el labio y el paladar hendido, dos niños tendrán exactamente la misma mutación, pero uno nacerá con hendidura y el otro no".
Para entender mejor por qué, los investigadores observaron de cerca los niveles de expresión génica. Se ha pensado durante mucho tiempo que los cambios en la expresión genética dan como resultado cambios proporcionales en los rasgos determinados por esos genes. Gran parte de la variación en los rasgos como la forma facial, la altura o la presión arterial está determinada por las diferencias en los niveles de expresión génica.
Usando embriones de ratón, crearon una serie de mutaciones para disminuir gradualmente el nivel de expresión de un gen llamado Fgf8, que es importante para el desarrollo apropiado de la cara. Comenzaron al 100 por ciento y lo redujeron al 20 por ciento del nivel típico. Luego mapearon la relación entre los dos y encontraron que la relación no es proporcional, no hay una relación constante, la relación no es lineal.
"Nuestros resultados mostraron que incluso al 50 por ciento del nivel normal de expresión génica puede estar totalmente bien, pero a medida que disminuye aún más, no significa que el defecto aumenta; tiene muchos resultados diferentes: de totalmente típico a prácticamente nada", dice Hallgrimsson, PhD, jefe del Departamento de Biología Celular y Anatomía de la Cumming School of Medicine (CSM). "Esos son los tipos de efectos que resultan de un mapa de genotipo / fenotipo no lineal. Si no sabes cómo son esos mapas, no puedes predecir el fenotipo a partir del genoma".
Los resultados se publican en Nature Communications.
"Esta es una comprensión crítica que es relevante para predecir enfermedades a partir de genotipos", dice Hallgrimsson. "Se agrega a nuestro conocimiento de cómo los genes pueden interactuar entre sí y nos da una respuesta más sobre cómo pueden surgir los resultados variables".
Hallgrimsson sospecha que si los investigadores pudieran observar la mayoría de los genes realmente importantes tendrían un mapa de genotipo / fenotipo altamente no lineal similar.
"La ciencia de predecir fenotipos a partir de genes no es tan avanzada como se piensa comúnmente", dice Hallgrimsson. "Las herramientas de predicción que hemos estado usando necesitan tomar en cuenta la no linealidad para refinar y mejorar los algoritmos para usar datos genómicos para predecir la variación. Esos tipos de mejoras serán fundamentales para predecir el riesgo de enfermedad".
Este trabajo también tiene importancia para la biología evolutiva. Todos los organismos tienen cierta cantidad de variación genética. Para que una especie sobreviva, debe ser capaz de tolerar una cierta cantidad de variación genética y aún desarrollarse y reproducirse con éxito. Este estudio sugiere que las no linealidades en el desarrollo son una causa importante de este fenómeno.
Benedikt Hallgrimsson es director del Departamento de Biología Celular y Anatomía, profesor en el Departamento de Radiología, líder del tema de Desarrollo y Salud de Genes en el Instituto de Investigación del Hospital Infantil de Alberta y miembro del Instituto McCaig de Hueso y Salud Articular en el CSM .
