1 Genética, Genómica y Trastornos AdictivosActualidad y Perspectivas Futuras Dr. Julio J. Flores A. Médico Psiquiatra Universidad Central de Venezuela SVP Humana MA/CNS/OVSA

2 Agenda Introducción Estudios de ligamiento GenéticoEstudios de asociación Estudios del genoma en toda su extensión Aplicabilidad Conclusiones

3 Genitograma de un paciente con diagnóstico de trastorno de dependencia

4 Trastornos Adictivos y GenéticaLos familiares consanguíneos de un individuo afectado con frecuencia tienen una incidencia mayor que la población general Los trastornos adictivos son enfermedades complejas

5 Enfermedades Complejas, Fenotipos ComplejosTienden 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

6 Estudios de Ligamiento y Mapeo GenéticoDentro 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

7 Marcadores Genéticos Micro satélites: A T G C C G T A T A T A GSecuencia de ADN: A T G C C G T A G T G A G 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 Haplo-Tipos: Patrón particular de SNPs secuenciales encontrados en un cromosoma

8 Desequilibrio en el LigamientoCosegregación de marcadores genéticos en una frecuencia mayor a lo esperado por segregación independiente en individuos con un rasgo específico

9 Estudios de Ligamiento: 1Son 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

10 Estudios de Ligamiento: 21/2 1/3 1/2 1/3 1/2 1/3 1/2 1/3 1/3 1/4 2/3 2/3 IDB 0 IDB 1 IDB 2

11 The Collaborative on the Genetics of Alcoholism (COGA): 1Primera 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,

12 The Collaborative on the Genetics of Alcoholism (COGA): 21295 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,

13 *Localización en el Mapa de MarshfieldConfirmación 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 cM Intervalo conformado por pares de bases *Localización en el Mapa de Marshfield Lappalainen y cols. Molecular Psychiatry (2004) 9, 312–319

14 Estudios de asociación: 1Casos 1/3 1/2 1/1 2/2 2/3 3/2 1/3 3/3 2/2 2/1 Controles

15 Estudios de Asociación: 2Bajo 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

16 Productos de los genes candidatos más importantes estudiados por asociación con trastornos adictivosSistema Conexión con los trastornos adictivos Producto Genético Función Opioide Objetivo de opioides exógenos MOP DOP KOP Proencefalina Prodinorfina Receptor Ligando endógeno Dopaminérgico Sistema de recompensa Objetivo de anfetaminas y cocaína D2 D4 DAT1 DBH MAO-A COMT Transportador Metabolismo 5HT Involucrada en conductas agresivas como las observadas en alcohólicos HT1B 5-HTT TPH Síntesis GABA Posible objetivo para el alcohol GABR-A1 GABR-A6 GABR-B1 Sub unidad de receptor OH metabolismo Esencial para desintoxicación alcohólica ADH1B ADH1C ADH2 ALDH2 Primer paso metabólico Remueve metabolito tóxico Canabinoide Objetivo para los compuestos presentes en el cannabis FAAH 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.

17 Estudios de Asociación: 3Dos ejemplos importantes: Polimorfismo del gen que codifica para la enzima aldehído deshidrogenasa Receptores de opiáceos: variante A118G (Asn40Asp) del receptor -opioide

18 Estudios Genéticos de Asociación con la Variante A118G (Asn40Asp) del Receptor -OpioideCaso asociación Población (número y grupos etnicos) Autor y fecha de pub. Dependencia a Opiáceos 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 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 Schinka JA 2002 Supersensibilidad Dopaminérgica Si 667 Alemanes Ronnelspacher H. 2001 Respuesta a la naloxona en alc. 141 Europeos Oslin DW 2003 Respuesta a la terapia sustitutiva con nicotina 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

19 Estudios del Genoma en Toda su ExtensiónEstudios 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

20 Abuso de Múltiples Substancias: Cartografiado del Genoma1004 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):     

21 Análisis de ligamiento en toda la extensión del genoma para el trastorno bipolar25 familias multinucleares de origen portugués Cartografiado simultaneo de SNPs a intervalos de 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:

22 Aplicabilidad Asesoramiento Terapia Genética Farmacogenética

23 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

24 Muchas Gracias