Identificación de variantes de riesgo en regiones reguladoras de genes asociados a esquizofrenia

Abstract

La esquizofrenia es una enfermedad de elevada prevalencia en la población (0,5%), altamente incapacitante y de una naturaleza multicausal. La varianza genética asociada a la enfermedad se sitúa en un 65-80% del total, por lo que se trata de uno de los trastornos complejos más genéticos que existen. Recientes trabajos sugieren un papel muy relevante de variación genética en las regiones no codificantes en la etiología de la enfermedad. El presente proyecto de tesis se ha centrado en el estudio de la variación genética en regiones reguladoras, seleccionadas en base a patrones extremos de conservación filogenética o apoyándose en datos generados por proyectos masivos centrados en el estudio de la funcionalidad global del genoma como el proyecto Encode o el proyecto Roadmap, así como en otros enfocados en la distribución de la expresión génica a lo largo de las distintas etapas del neurodesarrollo y en las diferentes áreas del cerebro, como el proyecto Brainspan. En primer lugar, se estudió la variación genética rara en el elemento ultraconservado no codificante y enhancer de la expresión génica UC435 del gen TCF4, un factor de transcripción de la familia bHLH ampliamente asociado en los estudios más relevantes, revelándose una ausencia de variación reguladora en esquizofrenia a lo largo del mismo. En segundo lugar, se realizó un análisis de asociación de la variación genética presente en población europea en la base de datos de los 1000 genomas a lo largo de las 14 regiones conservadas en mamíferos pero muy aceleradas en humanos, y con funcionalidad de enhancer, presentes en NPAS3, el gen con mayor número de las mismas y asociado a esquizofrenia en numerosos trabajos previo. El estudio de la variación genética en estas regiones no demostró la existencia de asociación al respecto, sugiriendo que la estrategia de análisis de variación reguladora basada en patrones de conservación genética no es la más adecuada en el estudio de la esquizofrenia. En tercer lugar, se analizó mediante resecuenciación dirigida de nueva generación, la variación presente en las regiones promotoras de genes asociados a esquizofrenia en estudios de variaciones en el número de copias (CNV) o de GWAS, demostrándose un enriquecimiento significativo de variación reguladora en estas regiones en casos. Además, la subdivisión de las mismas en estados de la cromatina basados en modificación epigenéticas, reveló la presencia de 9 variantes en casos y ninguna en controles a lo largo de los promotores de los genes HNF1B y LHX1, pertenecientes a la región 17q12, y con una funcionalidad de represor polycomb. El análisis de la evolución de estos estados funcionales a lo largo del neurodesarrollo sugiere que estas regiones se hallan inactivas a partir de estadíos muy iniciales de diferenciación celular, por lo que dichas variantes podrían modificar la estructura de la cromatina en etapas muy primordiales del desarrollo y la alteración en la expresión de los genes que regulan en éstas ser un elemento de alto riesgo para la aparición, años más tarde, de la esquizofrenia, en consonancia con la hipótesis del neurodesarrollo. En último lugar, mediante secuenciación de ARN de cerebro post mortem, se estudiaron las diferencias de expresión y la variación genética presentes entre grupos de casos y controles bien caracterizados, revelándose, por un lado, una subexpresión y sobreexpresión de aquellos genes específicos de neuronas y astrocitos, respectivamente, y por otro, una acumulación en casos de variantes raras en genes de astrocitos. Además, también se demostró que las diferencias de expresión existentes en estos genes pueden ser explicadas, al menos en parte, por la acumulación de estas variantes, reforzando el papel de los astrocitos en la etiología de la enfermedad y demostrando que su implicación va más allá de un efecto secundario. Los resultados expuestos a lo largo de los trabajos presentados en este proyecto de tesis reivindican una mayor consideración de las regiones reguladoras de la expresión génica para la búsqueda de factores genéticos de susceptibilidad a esquizofrenia.