Cada célula de nuestro organismo contiene una población de mitocondrias, con sus correspondientes moléculas de ADN mitocondrial. Como consecuencia, es posible que una misma célula tenga mitocondrias cuyo material hereditario incluya una o más mutaciones y mitocondrias que mantengan su genoma intacto. A este fenómeno de heterogeneidad en la composición del ADN mitocondrial se le denomina heteroplasmia y está implicado en un amplio abanico de enfermedades humanas. En éstas, para que se manifieste el fenotipo en cuestión, las mitocondrias portadoras de mutaciones patogénicas deben alcanzar un número determinado. Así, se han encontrado mutaciones en el ADN mitocondrial con elevada frecuencia, no sólo en pacientes con enfermedades mitocondriales, sino también en cáncer, en enfermedades neurodegenerativas o durante el envejecimiento.

La presencia de heteroplasmia en la población sana es también un hecho contrastado, sin embargo, su potencial patogénico no ha sido totalmente caracterizado.

Con esta perspectiva un estudio de la Universidad de Cornell en EEUU, dirigido por Zhenglong Gu, ha cuantificado la heteroplasmia en individuos sanos y encontrado la presencia, a baja frecuencia, de mutaciones mitocondriales altamente patogénicas.

Los investigadores analizaron el genoma mitocondrial de más de 1000 individuos, obtenido del proyecto 1000 Genomas, y encontraron que un 90% de la población es portadora de al menos un cambio en heteroplasmia y, lo que es más importante, al menos un 20% de los individuos son portadores de cambios heteroplásmicos implicados en enfermedades.

Además, el equipo generó un modelo con todas las variaciones posibles del genoma mitocondrial y evaluó computacionalmente su posible efecto patogénico. Encontraron que la selección purificadora (aquella encargada de eliminar los cambios deletéreos) que actúa sobre los cambios en heteroplasmia es débil, lo que puede tener importantes implicaciones clínicas, ya que eleva el potencial patogénico de la heteroplasmia. Los modelos computacionales establecen que la vida de un individuo es más que suficiente para que a través de las divisiones celulares, con la consiguiente multiplicación de mitocondrias y  su correspondiente ADN, las mutaciones heteroplásmicas  a baja frecuencia puedan alcanzar el límite crítico para la manifestación de una enfermedad.

Los planes de futuro para el grupo de investigadores  están encaminados al estudio del fenómeno de la heteroplasmia en células individuales y en muestras de diferentes tejidos. “Entender cómo cambia la frecuencia de los cambios heteroplásmicos a lo largo de la vida de una persona podría ayudar a controlar la progresión de la enfermedad o del envejecimiento”, indica Gu.

Referencia: Ye K, et al. Extensive pathogenicity of mitochondrial heteroplasmy in healthy human individuals. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Jul 7. pii: 201403521.doi: 10.1073/pnas.1403521111