Desvelan cómo un cromosoma modifica todo el genoma en casos Síndrome de Down

El estudio genómico de dos gemelos, uno de ellos con Síndrome de Down y otro sin él, ha permitido ver cómo un pequeño cromosoma trastorna todo el genoma

El estudio genómico de dos gemelos, uno de ellos con Síndrome de Down y otro sin él, ha permitido ver cómo un pequeño cromosoma trastorna todo el genoma y genera una amplia variedad de patologías, según una investigación en la que ha participado el Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona.

La investigación, que arroja luz sobre el modo cómo se produce el desequilibrio genómico en los casos de Trisomía-21 o Síndrome de Down y abre nuevas perspectivas para entender los mecanismos moleculares del síndrome, se publica hoy en la revista Nature.

Con una incidencia de 1 entre 800 nacimientos, el Síndrome de Down es la causa genética de discapacidad intelectual más frecuente y el resultado de una anormalidad cromosómica donde las células de las personas afectadas contienen una tercera copia del cromosoma 21, que representa solo un 1 % del total del genoma humano.

El estudio, coordinado por el Departamento de Medicina Genética y Desarrollo de la Universidad de Ginebra (UNIGE), explica cómo el cromosoma extra 21 trastorna el equilibrio de todo el genoma, aunque el mecanismo exacto responsable de muchos síntomas asociados al síndrome de Down sigue sin entenderse por completo.

Según ha informado el CRG, en la investigación publicada hoy, el laboratorio dirigido Stylianos Antonarakis en la Universidad de Ginebra estudió el caso de gemelos con la misma composición genética, aunque uno con una copia extra del cromosoma 21.

Según la investigación, el error en esta distribución del cromosoma 21 puedo tener lugar durante las etapas más tempranas de las primeras divisiones celulares, justo después de que el óvulo fertilizado se divida en dos.

Para comparar los diferentes niveles de expresión génica entre los gemelos, los investigadores usaron modernas herramientas biotecnológicas, como técnicas de secuenciación de alto rendimiento, en colaboración con laboratorios de Estrasburgo, Seattle, Ámsterdam y la participación del CRG en Barcelona.

De esta manera, fueron capaces de eliminar el efecto de las variaciones entre los individuos e identificar aquellos cambios ocasionados exclusivamente por la trisomía 21.

Los investigadores han señalado que la expresión de los genes localizados en otros cromosomas (fuera del cromosoma 21) era bastante diferente en las células trisómicas.

"Este resultado fue una verdadera sorpresa; esto sugiere que un pequeño cromosoma tiene una gran influencia en el resto del genoma", ha explicado la investigadora Audrey Letourneau, una de las autoras del estudio.

La investigación muestra por primera vez que la posición del ADN en el núcleo, o las características bioquímicas de las interacciones entre ADN y proteínas en las células con trisomía, se modifican, ocasionando así cambios en los patrones de expresión génica.

El coautor del estudio Federico Santoni ha indicado que "estos cambios no ocurren sólo en el cromosoma 21, sino en todo el genoma".

"La presencia de solo un 1 % de material cromosómico extra modifica la función de todo el genoma e interrumpe el equilibrio de la expresión de los genes", ha añadido Santoni.

Según el doctor Antonarakis, "si pudiéramos hacer una analogía con el cambio climático, sólo con que la temperatura del planeta aumente en 1 o 2 grados, en los trópicos lloverá mucho menos y en las zonas templadas mucho más. El equilibrio completo del clima en el planeta puede ser modificado por un elemento muy pequeño".

"Este avance ha sido posible por el gran desarrollo de las técnicas de análisis genómico, que nos permiten estudiar la actividad del genoma con una gran resolución", ha señalado Roderic Guigó, jefe del grupo de Biología Computacional del Procesamiento del RNA del CRG, que se encargó del análisis bioinformático de los datos de secuenciación de RNA de las muestras para determinar la expresión de los diferentes genes en cada una de ellas.