Estudio del genoma mitocondrial en la enfermedad multifactorial y otras aplicaciones poblacionales y forenses

Abstract

El presente trabajo se centra en el estudio de la variabilidad del genoma mitocondrial, en especial su supuesta relación con la enfermedad compleja o multifactorial, sin embargo, también abarca su aplicación en otras áreas de conocimiento como la genética de poblaciones o genética forense. El estudio de la variabilidad del genoma mitocondrial es de interés en distintos ámbitos de la investigación biomédica, desde la genética de poblaciones, la pericia forense y la clínica. Aún existen muchos aspectos que están por resolver, como la propia biología del genoma mitocondrial o los patrones de diversidad genético poblacional. Cabe mencionar, por ejemplo, cuestiones relacionadas con la estratificación poblacional en lugares geográficos muy diversos. Por ejemplo, existe una amplia mayoría de genetistas que considera que las poblaciones europeas son lo bastante homogéneas para considerar que no existe estratificación suficiente que pueda afectar en los estudios de asociación. Sin embargo, no existen pruebas empíricas suficientes que lo demuestren, sino más bien evidencias indirectas basadas en muestreos poblacionales deficientes. Quizás sea la genética clínica relacionada con el estudio de enfermedades complejas donde el efecto de la estratificación poblacional está teniendo sus consecuencias más devastadoras: existen varios cientos de trabajos publicados que relacionan determinadas variantes mitocondriales o linajes concretos con patologías comunes (multifactoriales) con conocida base genética. La mayor parte de estos estudios (sino todos) han sido publicados en revistas de impacto medio-alto, pero los estándares de publicación parecen ser más bajos que para otros condicionantes autosómicos, lo que ha hecho que la mayor parte de los estudios presenten una metodología estadística limitada, no estudian réplicas confirmatorias de sus hallazgos de asociación, y no hay estudios de estratificación poblacional. Las consecuencias pueden ser también importantes en genética forense, ya que el hecho de que exista estratificación poblacional puede afectar al cálculo de frecuencias necesario para evaluar el peso de la prueba forense. Otros aspectos de interés en el estudio del genoma mitocondrial están relacionados con el conocimiento de la filogenia en linajes concretos, lo cual es de vital importancia para el diseño de paneles de SNPs de discriminación poblacional, o la detección de errores generados in vitro (mutaciones fantasma, recombinación artificial, etc), conocimiento de las tasas de mutación, etc. En ocasiones, especialmente en contextos forenses, las muestras han estado expuestas a condiciones tan adversas que el análisis del ADN nuclear es inviable debido a su alto grado de degradación o a su escasa cantidad, a veces incluso inexistente (pelos sin bulbo). En estos casos, el ADNmt representa prácticamente la única herramienta genética disponible ya que, gracias a sus características, aumenta las probabilidades de éxito del análisis. Su pequeño tamaño facilita la automatización de su análisis, que suele consistir en la amplificación mediante PCR y la secuenciación automática de pequeñas regiones hipervariables y considerablemente informativas (HVI y HVII). Además, en los últimos años ha surgido un gran número de nuevas tecnologías para el genotipado de SNPs, lo que permite aumentar el poder de discriminación del genoma mitocondrial. Este trabajo de tesis se enmarca en este contexto, y para ello se han estudiado varias cohortes de pacientes de cáncer de mama, esquizofrenia, enfermedad meningocócica y autismo para los que existía una hipótesis bien establecida que defendía un papel importante de distintas variantes mitocondriales con la patología o algunos aspectos clínico/fenotípicos. Al mismo tiempo, también nos hemos interesado por profundizar en el conocimiento del linaje más frecuente existente en poblaciones europeas o de ancestralidad europea (R0) así como en alguna aplicación forense como la utilización de mtSNPs para el genotipado de muestras muy degradadas. En el presente trabajo se ha abordado el análisis de la variabilidad del ADN mitocondrial, mediante el genotipado de determinados polimorfismos dispersos a lo largo del genoma o secuenciación directa, con el objetivo de obtener una visión global de esta variabilidad en las poblaciones europeas y sus posibles aplicaciones biomédicas. Además, también se analizan desde una perspectiva crítica los estudios de asociación entre enfermedades complejas y variabilidad del ADNmt (haplogrupos mitocondriales). Por último, en el presente trabajo se lleva a cabo una revisión de los datos publicados de genomas completos en poblaciones europeas, en particular, el linaje R0 que comprende más del ~60% de la variabilidad en estas poblaciones; con la finalidad de actualizar las filogenias involucradas (y su nomenclatura) para que sirvan de marco de referencia para estudios genético poblacionales y forenses.