Genética, Genómica y Trastornos Adictivos

Actualidad y Perspectivas Futuras

Dr. Julio J. Flores A.

Médico Psiquiatra

Universidad Central de Venezuela

SVPHumana

MA/CNS/OVSA

Agenda Introducción Estudios de ligamiento Genético Estudios de asociación Estudios del genoma en toda su

extensión Aplicabilidad Conclusiones

Genitograma de un paciente con diagnóstico de trastorno de dependencia

Dependencia alcohólica

Dependencia a alcohol y otras sust.

Consumo perjudicial alcohol

Consumo perjudicial alcohol y otras sust

Dependencia alcohólica

Dependencia a alcohol y otras sust.

Consumo perjudicial alcohol

Consumo perjudicial alcohol y otras sust

Trastornos Adictivos y Genética

Los familiares consanguíneos de un individuo afectado con frecuencia tienen una incidencia mayor que la población general

Los trastornos adictivos son enfermedades complejas

Enfermedades Complejas, Fenotipos Complejos

Tienden a agruparse en individuos de una misma familia

No ocurren en proporciones mendelianas dentro de un mismo pedigrí

Pueden manifestarse en forma continua o dicotómica

Su expresión no puede predecirse por el efecto aislado de factores individuales

Estudios de Ligamiento y Mapeo Genético

Dentro de un mismo

cromosoma los genes se encuentran unidos en grupos de encadenamiento que se heredan como una unidad aislada.

Los genes que se heredan de esta forma se dice que están ligados

Thomas Hunt Morgan: 1926

Marcadores Genéticos

1. Micro satélites: A T G C C G T A T A T A G

2. Secuencia de ADN: A T G C C G T A G T G A G

2. SNP: A T G C C G C A G G G A

Secuencia de ADN: A T G C C G T A G G G A G

3. Haplo-Tipos: Patrón particularde SNPs secuenciales encontrados enun cromosoma

Desequilibrio en el Ligamiento

Cosegregación de marcadores genéticos

en una frecuencia mayor a lo esperado

por segregación independiente en

individuos con un rasgo específico

Estudios de Ligamiento: 1

Son estudios de cosegregación de marcadores genéticos en sujetos que presentan enfermedades que afectan a más de un miembro de una misma familia

Su objetivo es precisar en que regiones particulares del genoma humano podrían localizarse genes que predisponen al padecimiento de una enfermedad

Estudios de Ligamiento: 2

1/2 1/3 1/3 1/4 2/3 2/3

1/2 1/3 1/2 1/3 1/2 1/3

IDB 1 IDB 2IDB 0

The Collaborative on the Genetics of Alcoholism (COGA):

1 Primera Fase: 987 personas (población general USA.)

pertenecientes a 105 familias cada una con al menos tres miembros con Dx de dependencia alcohólica (DSM III R)

291 marcadores genéticos examinados Los resultados sugieren un fuerte ligamiento con el riesgo

de dependencia alcohólica en los cromosomas 1 y 7, menos intenso para el cromosoma 2

Evidencia de locus de protección con ligamiento a genes que codifican para la enzima alcohol deshidrogenasa en el cromosoma 4

Reich y cols. Am J med Genet (1998) 81, 207-215

The Collaborative on the Genetics of Alcoholism (COGA):

2 1295 personas de 157 familias Dx de dependencia alcohólica (DSM III R y CIE-10) Identificadas las mismas regiones de los cromosomas

1 y 7 (menos soporte estadístico en esta muestra) La data combinada aumenta el soporte estadístico en

estos cromosomas Datos que apuntan a los cromosomas 2 y 3 en solo

uno de los análisis Fuerte evidencia en la data combinada para el

cromosoma 1 en individuos con Dx CIE-10 El intervalo de DNA del cromosoma 1 en el que se

realizaron estos hallazgos es de 30 millones de pares de bases

Foroud y cols. Alcohol Clin (2000) 24, 933-945

Confirmación de la Existencia de Genes de Riesgo

para la Dependencia Alcohólica en el Cromosoma 1 87 familias europeo

norteamericanas (173 padres y 93 hijos)

Método de mapeo: 30 marcadores STR y Prueba de Desequilibrio en la Transmisión (TDT)

Dx dependencia alcohólica (DSM III R y DSM IV)

El o los genes que confieren riesgo para dependencia alcohólica en el cromosoma 1 se ubican próximos al área 126.1 cM

Intervalo conformado por 350.000 pares de bases

*Localización en el Mapa de Marshfield

Lappalainen y cols. Molecular Psychiatry (2004) 9, 312–319

Estudios de asociación: 1

1/3 1/2 1/3 1/1 1/2 1/2 2/2 1/1 1/2 1/2

2/3 3/2 1/3 3/3 2/2 3/2 2/3 2/1 2/2 3/2

Casos

Controles

Estudios de Asociación: 2 Bajo esta aproximación se seleccionan genes

(“candidatos”) sobre la base del conocimiento de la fisiología de los mismos o por estudios previos de ligamiento

Usualmente se seleccionan aquellos involucrados en las acciones farmacodinámicas de la droga en estudio (receptores, mensajeros intracelulares, enzimas etc.)

La frecuencia de las variantes alélicas de los marcadores dentro de los genes candidatos es determinada en los sujetos afectados y se compara con la obtenida de los controles

Productos de los genes candidatos más importantes estudiados por asociación con trastornos adictivos

SistemaConexión con los

trastornos adictivosProducto Genético Función

Opioide Objetivo de opioides exógenos

MOP

DOP

KOP

Proencefalina

Prodinorfina

Receptor

Receptor

Receptor

Ligando endógeno

Ligando endógeno

DopaminérgicoSistema de recompensa

Objetivo de anfetaminas y cocaína

D2

D4

DAT1

DBH

MAO-A

COMT

Receptor

Receptor

Transportador

Metabolismo

Metabolismo

Metabolismo

5HT

Involucrada en conductas agresivas

como las observadas en alcohólicos

HT1B

5-HTT

TPH

Receptor

Transportador

Síntesis

GABAPosible objetivo para el

alcohol

GABR-A1

GABR-A6

GABR-B1

Sub unidad de receptor

Sub unidad de receptor

Sub unidad de receptor

OH metabolismoEsencial para desintoxicación

alcohólica

ADH1B

ADH1C

ADH2

ALDH2

Primer paso metabólico

Primer paso metabólico

Primer paso metabólico

Remueve metabolito tóxico

CanabinoideObjetivo para los compuestos

presentes en el cannabisFAAH Síntesis de ligandos

endógenos

5HTT: transportador de serotonina; ADH: alcohol deshidrogenasa; ALDH: aldehído deshidrogenasa; COMT: catecol-o-metil transferasa; DAT: Transportador de dopamina; DBH: dopamina beta hidroxilasa; DOP: receptor de opioides ; FAAH: acido graso amino Hidroxilasa; GABA: ácido aminobutírico; KOP: receptor de opiáceos ; MAO: mono amino oxidasa; MOP: receptor de opioides ; TPH: triptófano hidroxilasa.

Estudios de Asociación: 3

Dos ejemplos importantes:

- Polimorfismo del gen que codifica para la enzima aldehído deshidrogenasa

- Receptores de opiáceos: variante A118G (Asn40Asp) del receptor -opioide

Estudios Genéticos de Asociación con la Variante A118G (Asn40Asp) del Receptor -Opioide

Caso asociaciónPoblación (número y grupos

etnicos)Autor y fecha

de pub.Dependencia a

OpiáceosNo

No

Si (-)

Si (+)

No

No

No

No

Si (-)

Si (+)

300; Afro-Americanos, Euro-Americanos, Hispanos

891; Afro-Americanos, Euro Americanos, Hispanos, Japoneses, Etíopes, Beduinos, Judíos

540; Chinos

297; Chinos

552; Alemanes

193; Chinos

409; Afro- Americanos, Euro Americanos

109; Afro- Americanos, Euro Americanos

500; Hindúes

309; Suecos

Bond C. 1998

Gelernter J. 1999

Li T. 2000

Szeto CY. 2001

Franke P. 2001

Shi J. 2002

Crowley JJ. 2003

Compton P. 2003

Tan EC. 2003

Bart G 2004

Dependencia Alcohólica No

No

Si (+)

No

No

Si (+)

791; Euro Americanos, Finlandeses, Indios Americanos del suroeste

667; Alemanes

230; Euroamericanos

647; Alemanes

586; Alemanes

476; Euro-Americanos

Bergen AW. 1997

Sander T. 1998

Town T. 1999

Gscheidel N. 2000

Franke P. 2001

Schinka JA 2002

Supersensibilidad Dopaminérgica

Si 667 Alemanes Ronnelspacher H. 2001

Respuesta a la naloxona en alc.

Si 141 Europeos Oslin DW 2003

Respuesta a la terapia sustitutiva con nicotina

Si 320 Europeos Lerman C 2004

(+) indica que el alelo A118G es un factor de riesgo; (-) indica que el alelo A118G es un factor de protección

Estudios del Genoma en Toda su Extensión

Estudios en los que se cartografían miles de SNP´s a través de todo el genoma

Cada SNP puede ser evaluado a través de distintos grupos de pruebas de múltiple sobrecruzamiento para cada uno de los alelos y su orientación en la cadena de ADN

De esta manera se pueden determinar patrones de transmisión genética en los pedigríes

Dichos patrones son de utilidad en los análisis de ligamiento y ligamiento por desequilibrio en fenotipos complejos

Abuso de Múltiples Substancias: Cartografiado del Genoma

1004 sujetos y 1490 SNPs monitoreados

Identificación de marcadores cromosómicos cuyos alelos distinguen a los individuos afectados de los controles

Entre los marcadores identificados positivamente están el locus de la alcohol deshidrogenasa y los

flancos del locus del BDNF

Uhl GR; Am J Hum Genet 2001 Dec;69(6):1290-300    

Análisis de ligamiento en toda la extensión del genoma para el trastorno bipolar

25 familias multinucleares de origen portugués Cartografiado simultaneo de 11560 SNPs a intervalos de

210.000 pares de bases (HMA10K) Este estudio encontró evidencia de ligamiento en regiones

cromosómicas de baja cobertura y poco contenido informativo en estudios previos con microsatélites

Las medidas estadísticas de ligamiento más altas se encontraron en el cromosoma 6q22 en la posición 128 Mb

Otras regiones sugestivas de ligamiento se hallaron en los cromosomas: 2, 4 y 20

Middleton FA: Am J. Genet 74: 886-897 2004

Aplicabilidad

Asesoramiento

Terapia Genética

Farmacogenética

Conclusiones En la actualidad aún no ha sido posible localizar de una

manera exacta y reproducible un gen que confiera riesgo para los trastornos de dependencia

Tampoco es posible distinguir entre los genes que confieren riesgo de dependencia en general y los relacionados con el consumo perjudicial de sustancias específicas

Existen resultados de estudios clínicos y nuevas herramientas a la mano que ofrecen la posibilidad de identificar genes y combinaciones que contribuyen al proceso de producción de los trastornos de dependencia

Estos hallazgos tendrán un impacto de gran importancia en la identificación de personas susceptibles y en el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas

Muchas Gracias