La importancia de estudiar las interacciones entre genes

Amparo Tolosa, Genotipia

Los genes no suelen actuar de forma individual. Forman parte de un sistema complejo, el genoma, en el que se producen interacciones genéticas que llevan a que los efectos de un gen o de una variante genética sean modificados por la acción de otro elemento genético o se vean influenciados por un tercero.

 

interacciones genéticas
Los genes no suelen actuar de forma individual. Imagen: Indi Samarajiva (CC BY 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/).

 

Identificar las interacciones entre los genes es un paso esencial para poder entender el funcionamiento de las células y tejidos, así como para conocer cómo se producen muchas de las enfermedades humanas. Este conocimiento podría también contribuir a determinar por qué la presencia de mutaciones que deberían desencadenar una enfermedad hereditaria no siempre derivan en la patología o por qué una misma mutación puede manifestarse de forma diferente en dos personas distintas. Además, puesto que el análisis del genoma está siendo utilizado cada vez más en el ámbito de la medicina, tanto en diagnóstico como en la toma de decisiones sobre el tratamiento, la identificación de las interacciones génicas resulta especialmente importante para proporcionar el mejor cuidado de los pacientes.

Los últimos avances en el estudio de las interacciones entre genes han sido recopilados en una reciente revisión publicada en Cell. El trabajo, dirigido por un equipo de investigadores de la Universidad de Toronto, plantea también cómo los resultados obtenidos hasta el momento pueden aportar información relevante para la salud humana y el desarrollo de la medicina personalizada.

“Todos los datos de secuenciación del genoma resaltan la complejidad de la herencia para la comunidad de expertos en genética humana”, señala Brenda Andrews, profesora en el Centro Donelly de la Universidad de Toronto. “La idea simple de un gen único dando lugar a una enfermedad única es más una excepción que una norma”.

El concepto de interacción genética es simple: se considera que dos genes interaccionan cuando la combinación de un alelo en uno de ellos con un alelo del segundo genera un doble mutante con fenotipo inesperado (es decir, cuando la combinación de ciertas formas de ambos genes desencadena un efecto no esperado). Un ejemplo de interacción, por ejemplo, es la letalidad sintética, que es aquella interacción extrema en la que la presencia de mutaciones en uno cualquiera de dos genes resulta viable para la célula, pero en la que la presencia de mutaciones en ambos genes de forma simultánea induce letalidad.

Conocer las interacciones genéticas un paso importante hacia la medicina personalizada. Imagen: Genotipia.

 

Identificar una interacción entre genes no siempre es fácil, especialmente en los organismos complejos. Por esta razón, la mayoría de los estudios destinados a identificar interacciones genéticas se llevan a cabo en modelos animales simples o en levaduras. Estos sistemas más sencillos permiten disponer de paneles de células en las que generar las dobles mutaciones u organismos con mutaciones que pueden ser cruzados entre sí para ver el resultado.

Además, muchas de las interacciones génicas están organizadas, bien a través de las rutas bioquímicas o bien por los compartimentos celulares en las que actúan las proteínas resultantes de la actividad génica. Estas interacciones génicas pueden formar redes génicas dentro de la célula que pueden ser detectadas y analizadas a partir de diferentes aproximaciones.

Los autores del trabajo repasan los diferentes tipos de interacciones génicas que pueden identificarse, así como los modelos de estudio disponibles en la actualidad y los tipos de análisis que pueden realizarse. Además, exponen cómo la información obtenida en sistemas sencillos puede trasladarse a organismos más complejos, o cómo puede resultar especialmente relevante en enfermedades humanas como el cáncer.

Los investigadores también destacan el papel de una de las herramientas más versátiles de la biología molecular actual: el sistema CRISPR de edición del genoma. El potencial de CRISPR para inducir cambios específicos en el genoma y su fácil diseño constituyen importantes ventajas para su utilización en el estudio de las interacciones genéticas y su relación con la aparición de enfermedades como el cáncer.

“El cáncer es una enfermedad genética y en último término, la genética que activa una célula del cáncer es un producto de las mutaciones que ocurren en su genoma. Queremos entender eso”, señala Jason Moffat, profesor de Genética Molecular en el Centro Donnely de la Universidad de Toronto. “Con CRISPR podemos empezar a mapear sistemáticamente cómo interaccionan los genes en las células del cáncer de una forma similar a cómo los genetistas han mapeado las interacciones en levadura”.

El genoma humano consta de cientos de miles de variantes genéticas, la mayoría de las cuales son catalogadas como no relevantes para la salud. Sin embargo, en gran medida se desconoce cuál puede ser el efecto de su interacción, no solo en el desarrollo de enfermedades sino también en su progresión, pronóstico o respuesta al tratamiento. Las previsiones de los investigadores apuntan a que los avances en el conocimiento de las interacciones génicas derivarán en una mejor comprensión de las enfermedades humanas, así como en una mejora en el diagnóstico y atención a los pacientes.

“No podemos seguir pensando en los genes como aislados”, señala Charles Boone, profesor en el Departamento de Genética Molecular en el Centro Donnely de la Universidad de Toronto. “Tenemos que empezar a mirar a las variantes de múltiples genes como a un componente de la enfermedad genética, porque esas combinaciones van a ser diferentes para las distintas personas y estas combinaciones específicas podrían no solo afectar profundamente la susceptibilidad a la enfermedad sino que probablemente también prescribirán nuevas terapias personalizadas”.

Referencia: Constanzo M, et al. Global Genetic Networks and the Genotype-to-Phenotype Relationship. Cell. 2009. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.01.033

Fuente: Understanding Gene Interactions Holds Key to Personalized Medicine, Donnelly Centre Scientists Say. http://www.thedonnellycentre.utoronto.ca/news/understanding-gene-interactions-holds-key-personalized-medicine-donnelly-centre-scientists-say

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