秘鲁神经退行性疾病遗传学的进展与挑战

Mario Cornejo-Olivas, Elison Sarapura-Castro, Maryenela Illanes-Manrique
{"title":"秘鲁神经退行性疾病遗传学的进展与挑战","authors":"Mario Cornejo-Olivas, Elison Sarapura-Castro, Maryenela Illanes-Manrique","doi":"10.20453/rnp.v86i4.5186","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Los recientes avances en genética y genómica aplicados, han revolucionado varios campos de las ciencias incluyendo la medicina y los servicios de salud. Las tecnologías para identificación de variantes genéticas han cambiado rápidamente, y en menos de dos décadas hemos pasado de la laboriosa secuenciación Sanger, limitada a secuencias de pequeño tamaño y a costos muy elevados, a tecnologías de secuenciación masiva con capacidad de secuenciar un genoma completo, alrededor de 25 000 genes humanos, en cuestión de horas(1). Esta revolución tecnológica ha significado no solo la identificación creciente de enfermedades genéticas, antes desconocidas; sino también, una mejor comprensión de la arquitectura genética de las enfermedades humanas, incluyendo a las enfermedades neurodegenerativas(2). Las enfermedades neurodegenerativas son condiciones progresivas, esporádicas o genéticas, que afectan el sistema nervioso y sus conexiones. Las enfermedades neurodegenerativas son causadas por mecanismos diversos como el acúmulo de proteínas anormales, disfunción mitocondrial, inflamación, entre otras(3,4). Desde el punto de vista genético, las enfermedades neurodegenerativas se clasifican en enfermedades monogénicas asociadas a una variante genética causal, como la Enfermedad de Huntington (EH); y enfermedades complejas, con participación de múltiples variantes genéticas y factores ambientales, como la Enfermedad de Alzheimer (EA). En la última década, hemos sido testigos de un número impresionante de nuevas variantes genéticas causales y de riesgo. Las investigaciones en genética de enfermedades neurodegenerativas, están cambiando,  de ser exclusivas de países del primer mundo en poblaciones predominantemente caucásicas, a investigaciones colaborativas y globales con participación de poblaciones diversas de todo el mundo(5). En este contexto, el Perú, con una población con predominante ascendencia amerindia, tiene una oportunidad única de crecimiento y de desarrollo que contribuye a una mayor oportunidad de identificación de nuevas terapias(6). La epidemiología y arquitectura genética, de algunas enfermedades heredo-degenerativas es única en el Perú. Actualmente, los estudios nacionales realizados sobre la expresión clínica de la EH, incluyendo las formas juveniles y tardías de más difícil diagnóstico y manejo(7,8), así como el impacto económico en cada familia(9) permiten un reconocimiento y diagnóstico más oportuno de la enfermedad. La clínica móvil para atención de EH y otras enfermedades neurológicas realizada trimestralmente en el valle de Cañete(10), es un ejemplo exitoso de salud global para mejorar la salud de personas que viven con EH y otras enfermedades raras y huérfanas.  Asimismo, la epidemiología genética de las ataxias hereditarias en el Perú, nos muestra que  ataxias dominantes como SCA3/MJD, reconocida como la ataxia dominante más frecuente a nivel mundial, es en realidad muy rara en el Perú(11); y por el contrario, la SCA10, ataxia casi inexistente en poblaciones caucásicas que se asocia de forma variable con crisis epilépticas, neuropatía, disfunción cognitiva y trastornos del comportamiento, está descrita como la ataxia dominante más frecuente en el Perú(12).   La integración de Perú en redes de colaboración internacional no solo ha facilitado el descubrimiento de nuevas variantes de riesgo en Enfermedad de Parkinson (EP) sino también, el desarrollo de capacidades locales. Las contribuciones más significativas de la cohorte peruana de EP incluyen: 1) la identificación de nuevas variantes en el gen PRKN asociadas a EP hereditario(13), 2) efecto de la ancestría global, en particular la ancestría amerindia predominante en Perú, en la epidemiología genética de la EP(14). y  3) los primeros estudios de asociación de genoma completo o GWAs, índices de riesgo poligénico y estudios en cromosoma X  realizados en población latinoamericana(15–17). Otros logros destacables del trabajo colaborativo en EP incluyen entrenamientos y capacitaciones locales e internacionales, así como la puesta en funcionamiento del Primer Banco de ADN del sistema público de salud del Perú.  Estos logros contribuyen activamente en el desarrollo e investigación sostenible en el país. La investigación en genética de la EA y otras demencias relacionadas en población peruana facilita un mejor entendimiento de su etiopatogenia. El riesgo del alelo APOE4 con EA ampliamente descrito en otras poblaciones, no sólo ha sido confirmado en nuestra población, sino que aparentemente tiene asocia mayor riesgo que en poblaciones hispanas y africanas(18). El primer GWA sobre genética de EA en población peruana(19), sugiere nuevas variantes genéticas de riesgo, con potencial implicancia en búsqueda de nuevos objetivos terapéuticos. Asimismo, otras demencias como la demencia frontotemporal, ya cuentan con iniciativas de investigación que además promoverán un diagnóstico y manejo más oportunos de esta enfermedad(20).  Los avances notables en genética de las enfermedades neurodegenerativas en Perú aún presentan muchos retos y desafíos. El diagnóstico genético de varias de estas enfermedades aún es limitado en el país, debido al acceso limitado a tecnologías de secuenciación genómica, y escaso número de especialistas capacitados en análisis bioinformático en el sistema público de salud. El entrenamiento muy escaso en genética y genómica en el personal de salud, incluyendo la ausencia de un programa certificado de asesoría genética, afecta tanto la oferta de diagnósticos genéticos en el país, como el uso racional y eficiente de los pocos recursos disponibles. Las iniciativas de investigación en el país son cada vez mayores, y se requieren políticas públicas y estrategias que permitan su sostenibilidad en el tiempo, formando y capacitando equipos de investigación en varias regiones del país. 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摘要

应用遗传学和基因组学的最新进展彻底改变了包括医学和医疗服务在内的多个科学领域。鉴定基因变异的技术日新月异,在不到二十年的时间里,我们已经从仅限于小序列和高成本的费力的桑格测序技术,发展到能够在数小时内完成完整基因组(约 25,000 个人类基因)测序的大规模测序技术(1)。这场技术革命不仅意味着越来越多以前未知的遗传疾病被发现,而且意味着人们对包括神经退行性疾病在内的人类疾病的基因结构有了更好的了解(2)。 神经退行性疾病是影响神经系统及其连接的进行性、偶发性或遗传性疾病。神经退行性疾病由多种机制引起,如异常蛋白质积累、线粒体功能障碍、炎症等(3,4)。从遗传学角度来看,神经退行性疾病可分为与一种致病基因变异相关的单基因疾病,如亨廷顿氏病(Huntington's disease,HD);以及涉及多种基因变异和环境因素的复杂疾病,如阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)。在过去十年中,我们发现了大量新的致病基因变异和风险基因变异。神经退行性疾病遗传学研究正从第一世界国家白种人为主的专属研究,转变为涉及世界各地不同人群的全球性合作研究(5)。在此背景下,以美洲印第安人为主要祖先的秘鲁拥有独特的发展机遇,这有助于增加确定新疗法的机会(6)。 一些遗传性变性疾病的流行病学和遗传结构在秘鲁是独一无二的。目前,秘鲁正在对 HD 的临床表现(包括更难诊断和治疗的幼年型和晚期型)以及对每个家庭的经济影响(9)进行全国性研究,以便更早地识别和诊断该疾病。每季度在卡涅特山谷(10)举行的人类乳房发育迟缓症和其他神经系统疾病流动诊所,是全球健康改善人类乳房发育迟缓症和其他罕见病和孤儿病患者健康的一个成功范例。 同样,秘鲁遗传性共济失调的遗传流行病学研究表明,SCA3/MJD 等显性共济失调被认为是世界上最常见的显性共济失调,但实际上在秘鲁却非常罕见(11);相反,SCA10 这种在高加索人群中几乎不存在的共济失调与癫痫发作、神经病变、认知功能障碍和行为障碍有不同程度的关联,但在秘鲁却被描述为最常见的显性共济失调(12)。 秘鲁融入国际合作网络不仅促进了帕金森病(PD)新风险变异的发现,也促进了当地能力的发展。秘鲁帕金森病队列最重要的贡献包括:1)确定了与遗传性帕金森病相关的 PRKN 基因新变异(13);2)全球血统,尤其是秘鲁主要的美洲印第安人血统对帕金森病遗传流行病学的影响(14);3)首次在拉丁美洲人群中开展全基因组关联研究或 GWA、多基因风险指数和 X 染色体研究(15-17)。在帕金森病合作工作中取得的其他显著成就还包括本地和国际培训与能力建设,以及在秘鲁公共卫生系统中建立首个 DNA 库。 这些成就为该国的可持续研究与发展做出了积极贡献。 对秘鲁人群中注意力缺失症和相关痴呆症的遗传学研究有助于更好地了解其发病机理。在其他人群中广泛存在的 APOE4 等位基因与注意力缺失症相关的风险,不仅在我国人群中得到了证实,而且其相关风险明显高于西班牙裔和非洲裔人群(18)。秘鲁人群(19)中第一个关于注意力缺失症遗传学的 GWA 发现了新的遗传风险变异,这对寻找新的治疗目标具有潜在影响。同样,其他痴呆症,如额颞叶痴呆症,也已经有了研究计划,这也将促进对这种疾病进行更及时的诊断和管理(20)。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Avances y retos en la genética de enfermedades neurodegenerativas en el Perú
Los recientes avances en genética y genómica aplicados, han revolucionado varios campos de las ciencias incluyendo la medicina y los servicios de salud. Las tecnologías para identificación de variantes genéticas han cambiado rápidamente, y en menos de dos décadas hemos pasado de la laboriosa secuenciación Sanger, limitada a secuencias de pequeño tamaño y a costos muy elevados, a tecnologías de secuenciación masiva con capacidad de secuenciar un genoma completo, alrededor de 25 000 genes humanos, en cuestión de horas(1). Esta revolución tecnológica ha significado no solo la identificación creciente de enfermedades genéticas, antes desconocidas; sino también, una mejor comprensión de la arquitectura genética de las enfermedades humanas, incluyendo a las enfermedades neurodegenerativas(2). Las enfermedades neurodegenerativas son condiciones progresivas, esporádicas o genéticas, que afectan el sistema nervioso y sus conexiones. Las enfermedades neurodegenerativas son causadas por mecanismos diversos como el acúmulo de proteínas anormales, disfunción mitocondrial, inflamación, entre otras(3,4). Desde el punto de vista genético, las enfermedades neurodegenerativas se clasifican en enfermedades monogénicas asociadas a una variante genética causal, como la Enfermedad de Huntington (EH); y enfermedades complejas, con participación de múltiples variantes genéticas y factores ambientales, como la Enfermedad de Alzheimer (EA). En la última década, hemos sido testigos de un número impresionante de nuevas variantes genéticas causales y de riesgo. Las investigaciones en genética de enfermedades neurodegenerativas, están cambiando,  de ser exclusivas de países del primer mundo en poblaciones predominantemente caucásicas, a investigaciones colaborativas y globales con participación de poblaciones diversas de todo el mundo(5). En este contexto, el Perú, con una población con predominante ascendencia amerindia, tiene una oportunidad única de crecimiento y de desarrollo que contribuye a una mayor oportunidad de identificación de nuevas terapias(6). La epidemiología y arquitectura genética, de algunas enfermedades heredo-degenerativas es única en el Perú. Actualmente, los estudios nacionales realizados sobre la expresión clínica de la EH, incluyendo las formas juveniles y tardías de más difícil diagnóstico y manejo(7,8), así como el impacto económico en cada familia(9) permiten un reconocimiento y diagnóstico más oportuno de la enfermedad. La clínica móvil para atención de EH y otras enfermedades neurológicas realizada trimestralmente en el valle de Cañete(10), es un ejemplo exitoso de salud global para mejorar la salud de personas que viven con EH y otras enfermedades raras y huérfanas.  Asimismo, la epidemiología genética de las ataxias hereditarias en el Perú, nos muestra que  ataxias dominantes como SCA3/MJD, reconocida como la ataxia dominante más frecuente a nivel mundial, es en realidad muy rara en el Perú(11); y por el contrario, la SCA10, ataxia casi inexistente en poblaciones caucásicas que se asocia de forma variable con crisis epilépticas, neuropatía, disfunción cognitiva y trastornos del comportamiento, está descrita como la ataxia dominante más frecuente en el Perú(12).   La integración de Perú en redes de colaboración internacional no solo ha facilitado el descubrimiento de nuevas variantes de riesgo en Enfermedad de Parkinson (EP) sino también, el desarrollo de capacidades locales. Las contribuciones más significativas de la cohorte peruana de EP incluyen: 1) la identificación de nuevas variantes en el gen PRKN asociadas a EP hereditario(13), 2) efecto de la ancestría global, en particular la ancestría amerindia predominante en Perú, en la epidemiología genética de la EP(14). y  3) los primeros estudios de asociación de genoma completo o GWAs, índices de riesgo poligénico y estudios en cromosoma X  realizados en población latinoamericana(15–17). Otros logros destacables del trabajo colaborativo en EP incluyen entrenamientos y capacitaciones locales e internacionales, así como la puesta en funcionamiento del Primer Banco de ADN del sistema público de salud del Perú.  Estos logros contribuyen activamente en el desarrollo e investigación sostenible en el país. La investigación en genética de la EA y otras demencias relacionadas en población peruana facilita un mejor entendimiento de su etiopatogenia. El riesgo del alelo APOE4 con EA ampliamente descrito en otras poblaciones, no sólo ha sido confirmado en nuestra población, sino que aparentemente tiene asocia mayor riesgo que en poblaciones hispanas y africanas(18). El primer GWA sobre genética de EA en población peruana(19), sugiere nuevas variantes genéticas de riesgo, con potencial implicancia en búsqueda de nuevos objetivos terapéuticos. Asimismo, otras demencias como la demencia frontotemporal, ya cuentan con iniciativas de investigación que además promoverán un diagnóstico y manejo más oportunos de esta enfermedad(20).  Los avances notables en genética de las enfermedades neurodegenerativas en Perú aún presentan muchos retos y desafíos. El diagnóstico genético de varias de estas enfermedades aún es limitado en el país, debido al acceso limitado a tecnologías de secuenciación genómica, y escaso número de especialistas capacitados en análisis bioinformático en el sistema público de salud. El entrenamiento muy escaso en genética y genómica en el personal de salud, incluyendo la ausencia de un programa certificado de asesoría genética, afecta tanto la oferta de diagnósticos genéticos en el país, como el uso racional y eficiente de los pocos recursos disponibles. Las iniciativas de investigación en el país son cada vez mayores, y se requieren políticas públicas y estrategias que permitan su sostenibilidad en el tiempo, formando y capacitando equipos de investigación en varias regiones del país. Necesitamos más experiencias exitosas de colaboración internacional, incluyendo colaboración entre países latinoamericanos, que se sustenten en principios de equidad y justicia, para promover el desarrollo de capacidades locales.
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