Cromosoma del autismo: una mirada a los estudios del genoma sobre el autismo

La ciencia nos dice que nuestros genes contribuyen a los déficits de comunicación, cognición social y comportamiento. Esto podría llevarte a preguntarte: ¿existe un cromosoma del autismo? Bueno, se están realizando un número creciente de estudios fisiológicos y genéticos para determinar la causa del autismo y abordar la ruta biológica de sus síntomas, así que averigüémoslo.

Las características centrales del trastorno del espectro autista (TEA) incluyen déficits persistentes en la comunicación social y la interacción social y patrones de comportamiento o intereses restringidos y repetitivos. Otros síntomas incluyen discapacidad intelectual, algunos experimentan retraso en el desarrollo, retraso en el desarrollo del cerebro, síntomas generalizados del desarrollo, etc. Debido a todas estas anomalías, el autismo generalmente se considera un trastorno del desarrollo.

Las características centrales del trastorno del espectro autista (TEA) incluyen déficits persistentes en la comunicación social y la interacción social y patrones de comportamiento o intereses restringidos y repetitivos.

Según Rylaarsdam, et al. (2019), otras afecciones que ocurren con el autismo incluyen anomalías motoras, epilepsia, discapacidad intelectual, trastornos del sueño y problemas gastrointestinales.

Los estudios genéticos que se centran en las anomalías relacionadas con el autismo sugieren que el TEA está relacionado con la interacción entre los genes y el medio ambiente y se estima que el porcentaje de heredabilidad oscila entre el 40% y el 80%.

¿Qué es un gen?

Dentro de todo el ADN, hay varios segmentos llamados genes que codifican proteínas específicas y funciones críticas para el funcionamiento celular. Cuando el ADN se enrolla alrededor de las proteínas, forma los cromosomas que se encuentran en el núcleo de la célula; en otras palabras, el cromosoma es el hiperalmacén que contiene cientos de genes.

Analicemos eso:

  • El ADN es una fibra larga que contiene segmentos llamados genes.
  • Cuando el ADN se enrolla alrededor de las proteínas, forma una estructura llamada cromosomas.
  • Los cromosomas se encuentran dentro del núcleo de las células y los genes que se encuentran dentro de los cromosomas cumplen funciones específicas. Por lo tanto, la regulación genética es importante ya que determina qué genes están activados y cuáles deberían estar desactivados en la célula.

El organismo humano está diseñado a través de la información del ADN que forma los genes. Cuando se produce la fertilización, la mitad de la información genética se extrae del óvulo y la otra mitad proviene del espermatozoide; la información transmitida se conoce como herencia. Por tanto, el óvulo de la fecundación porta dos copias de cada gen; uno heredado de cada padre. En el cuerpo humano promedio, hay un total de 23 pares de cromosomas y el par 23 son los cromosomas sexuales, donde un conjunto proviene de la madre y el otro del padre.



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Dato curioso: la mujer siempre tiene cromosomas XX y el hombre tiene cromosomas XY. En la fertilización, si el cromosoma Y del macho fertiliza con el cromosoma X de la hembra, el par de XY produce una descendencia masculina; o si el cromosoma X del macho se fertiliza con el cromosoma X femenino, el par XX produce una descendencia femenina. Por tanto, el cromosoma sexual masculino informa el sexo de la descendencia.

Estudios genéticos sobre el autismo.

Tras una extensa investigación sobre el autismo y los vínculos genéticos, se ha descubierto que varios genes están potencialmente relacionados con el TEA. Rylaarsdam, et al. (2019) destaca varios hallazgos de estudios genéticos; estos se destacan a continuación:

En la génesis de los estudios del genoma, los estudios genéticos sobre la herencia se llevaron a cabo a través de estudios de gemelos, es decir, gemelos monocigóticos y gemelos dicigóticos. Los gemelos monocigóticos (idénticos) se derivan de un óvulo fertilizado que se ha dividido en dos; y los gemelos dicigóticos (también conocidos como gemelos fraternos) se derivan de dos óvulos separados liberados al mismo tiempo y fertilizados por dos espermatozoides separados. Se ha descubierto que los gemelos monocigóticos tienen más probabilidades de compartir un diagnóstico que los gemelos dicigóticos, lo que sugiere una influencia genética.

Gracias al crecimiento de la investigación genética, los estudios genómicos han aumentado con hallazgos que citan que la etiología del trastorno del espectro autista es multigénica (la enfermedad o el trastorno resulta de una mutación que ocurre en múltiples genes, todos los cuales conducen a un rasgo fenotípico) y heterogéneo.

Se han realizado estudios genéticos a gran escala en pacientes con TEA y en sus familias. A través de estos estudios se han identificado varios genes de riesgo. De estas, se ha encontrado que dos amplias clases de proteínas están relacionadas, a saber: la formación de sinapsis y la regulación transcripcional y las vías de remodelación de la cromatina. Además, varios estudios han encontrado una variedad de cambios en la estructura y el número de cromosomas en algunas muestras de niños autistas.

Analicemos las dos clases y veamos por qué los genes de riesgo de autismo están relacionados con estas clases:

1. Genes de riesgo relacionados con la sinapsis

Como se analiza en The Pathophysiology of Autism Unpacked, una sinapsis es el punto final de un nervio que transmite flujos de información neuronal de una neurona a la siguiente. Para que la información neuronal se transmita, intervienen determinadas proteínas para que el proceso se produzca sin problemas. Recuerde que los genes regulan y codifican ciertas proteínas, por lo tanto, si la proteína codificada es anormal, afectará el funcionamiento general de esa célula. Por tanto, si un gen de riesgo está presente en la región sináptica, dependiendo de la función de ese gen, puede dar lugar a trastornos. En este caso, algunos genes de riesgo han sido implicados con la aparición del autismo.

Los genes de riesgo relacionados con la sinapsis implican aquellos que codifican la proteína de adhesión celular. Como se define en Ren, et al. (2011), las proteínas de adhesión «desempeñan un papel importante en el inicio y mantenimiento de una respuesta inmune eficaz contra patógenos extraños». Estos procesos “median la interacción entre las células, o entre las células y la matriz extracelular (MEC)”. Además, las proteínas de adhesión celular trabajan juntas para regular los procesos de señalización que detectan y responden a cualquier cambio en el entorno.

Estudios genéticos realizados a través de En vivo (dentro del organismo) han encontrado que anomalías en la sinapsis, así como la formación anormal de redes neuronales, tienen alguna implicación en el trastorno del espectro autista.

2. Regulación transcripcional y vías de remodelación de la cromatina.

Los procesos que abarcan la regulación transcripcional y la remodelación de la cromatina son complejos. En resumen, estos dos procesos controlan qué genes pueden expresarse para formar la proteína correspondiente.

El seguimiento preciso de estos procesos es importante ya que, si alguno de los pasos involucrados en la regulación transcripcional o en la vía de remodelación de la cromatina se ve afectado, dará lugar a la formación de genes de riesgo, algunos de los cuales han sido potencialmente relacionados con el autismo. .

Por ejemplo, el proceso de regulación transcripcional convierte (transcribe) ADN en ARN. Una vez que se transcribe el ARN, pasa por procesos celulares para coordinar la actividad celular. Cuando se transcribe el ARN, puede ocurrir edición o modificación del ARN mediante lo cual pueden tener lugar cambios discretos dentro de la molécula de ARN. En el estudio de Tran et al. (2019), se descubrió que mutaciones como FMRP (proteína de retraso mental X frágil) y FXRP1 (proteína 1 relacionada con X frágil) pueden causar una actividad de modificación del ARN anormal.

Según Rylaarsdam, et al. (2019), los genes que afectan la transcripción y las vías de remodelación de la cromatina incluyen “MeCP2, UBE3A, proteína de unión al ADN cromodominio helicasa 8 (CHD8), homeobox neuroprotector dependiente de actividad (ADNP), elemento transponible pogo derivado con dominio ZNF (POGZ), frágil X proteína de retraso mental (FMRP) y genes de la caja forkhead de unión a ARN (RBFOX)”.

¿Es el autismo un trastorno cromosómico?

Según El-Baz, et al. (2016) estudios genéticos clínicos han realizado investigaciones sobre las causas genéticas del autismo y encontraron genes de autismo en “5% con anomalía cromosómica de alta resolución, 5% con síndrome de x frágil, 5% con síndrome de Rett, 10% con otros síndromes genéticos (tuberoso esclerosis) y el 10% con deleciones o duplicaciones genómicas estructurales…”

Desde un punto de vista genético, la anomalía cromosómica encontrada en el autismo explica por qué existe un número tan elevado de variedades en la expresión fenotípica del autismo. Por lo tanto, se considera que el autismo es poligénico (la expresión fenotípica (lo que vemos) está influenciada por más de un gen) y multifactorial (hay muchos factores involucrados que causan anomalías, es decir, ambientales y genéticos).

Si bien se cree que algunos genes del cromosoma X contribuyen al desarrollo del autismo, los estudios señalan el hecho de que hay genes en todo el genoma humano capaces de realizar una modulación epigenética que están involucrados en la susceptibilidad al autismo. Los cambios epigenéticos son aquellos que no cambian la secuencia de ADN, sino la manera en que se lee esa secuencia.

Hay genes que intervienen en la regulación de la aparición de un cambio epigenético. Si hay alguna mutación en estos genes, puede dar lugar a otros genes de riesgo relacionados con trastornos como el autismo. Según Rylaarsdam, et al. (2019) hay dos genes clave que aumentan la susceptibilidad o predisposición de un individuo al autismo si mutan, a saber: MeCP2 y UBE3A.

  1. El gen MeCP2 es un «modificador de la cromatina» que está implicado en el TEA. Esto se debe a su función de regular genes implicados en la función sináptica, así como muchos otros. Además, este gen también está reducido en la corteza prefrontal de personas con TEA.
  2. El gen UBE3A es una proteína ligasa de ubiquitina E3 (una ligasa es una clase de enzima que provoca la unión de dos moléculas); en este caso, UBE3A se une a las proteínas ubiquitina E3. UBE3A también está fuertemente implicado en la patología del TEA porque es un regulador epigenético; y también está modulado por MeCP2.
  • «UBE3A se encuentra en la región cromosómica 15q11-13, que comúnmente se duplica en el autismo», según Rylaarsdam, et al. (2019)

A partir de estos dos genes, podemos ver cómo la mutación en un regulador epigenético puede afectar toda la función del genoma de un individuo, lo que eventualmente conduce al desarrollo de trastornos.

En resumen

Los estudios genéticos y epidemiológicos han logrado grandes avances para determinar qué factores ambientales y factores o predisposiciones genéticas contribuyen a la aparición del trastorno del espectro autista. A través de estudios del genoma, los científicos han descubierto varias mutaciones en genes, particularmente genes reguladores, que están involucrados en la susceptibilidad al desarrollo del TEA.

El genoma humano es grande y, aunque la ciencia ha logrado grandes avances, todavía queda mucho por descubrir para determinar qué gen en particular es el único responsable de la aparición del TEA. Desde un punto de vista genético, no existe un enfoque único que sirva para todos para comprender la etiología del autismo.

El estudio de los genes requiere analizar y comparar cómo funciona cada gen y hacer comparaciones entre la función genética sana y la función genética anormal en una población determinada o en una muestra de población. Por lo tanto, esto ayuda a los científicos a estudiar la aparición de anomalías y cómo eso afecta la fisiología de la persona para causar la patología que observamos. Esencialmente, estudiar el efecto microscópico, así como analizar la consecuencia celular y molecular de la expresión fenotípica.

Leer sobre estos estudios y comprenderlos puede ayudar a los padres a comprender la etiología del autismo y también a comprender la razón por la cual el autismo es una condición tan compleja y heterogénea.