Medicina molecular y genética

Las modificaciones epigenéticas, reguladores cruciales de la expresión génica y la identidad celular, han surgido como objetivos prometedores en la medicina molecular para el tratamiento de diversas enfermedades. Este artículo de investigación explora el intrincado mundo de los modificadores epigenéticos, elucidando sus roles en la conformación de los patrones de expresión génica y las funciones celulares. Profundizamos en los mecanismos por los cuales la metilación del ADN, las modificaciones de las histonas y los ARN no codificantes orquestan la regulación epigenética. A través de un análisis exhaustivo, destacamos el papel dinámico de las modificaciones epigenéticas en la patogénesis y progresión de enfermedades, que abarcan el cáncer, los trastornos neurodegenerativos y las enfermedades cardiovasculares. El artículo subraya el potencial de los modificadores epigenéticos como intervenciones terapéuticas, discutiendo estrategias emergentes como la edición del epigenoma y las terapias dirigidas. Al examinar estudios de casos clínicos y ensayos en curso, ilustramos cómo el aprovechamiento de las modificaciones epigenéticas puede revolucionar el tratamiento de las enfermedades. También se abordan las consideraciones éticas y los desafíos en la terapia epigenética, enfatizando la importancia de la innovación responsable. En conclusión, este artículo de investigación proporciona una exploración exhaustiva del impacto transformador de los modificadores epigenéticos en el avance de la medicina molecular y allanando el camino para terapias de precisión.

Las enfermedades complejas, caracterizadas por patrones de herencia multifactorial, están influenciadas por una combinación de factores genéticos y ambientales. Los modificadores genéticos, variaciones genéticas secundarias que interactúan con las mutaciones causantes de enfermedades primarias, desempeñan un papel fundamental en la conformación de las manifestaciones clínicas y los resultados de las enfermedades complejas. Este artículo de investigación explora el concepto de modificadores genéticos, sus mecanismos de acción y sus implicaciones en la patogénesis de la enfermedad y las estrategias de tratamiento. Profundizamos en estudios de casos en diversos dominios de enfermedades, incluida la fibrosis quística, los trastornos cardiovasculares y las enfermedades neurodegenerativas, para dilucidar cómo los modificadores genéticos contribuyen a la variabilidad fenotípica, la gravedad de la enfermedad y la respuesta a las intervenciones terapéuticas. Además, analizamos las metodologías de investigación emergentes, como los estudios de asociación de todo el genoma y la genómica funcional, que están avanzando en nuestra comprensión de los modificadores genéticos. A través de una exploración exhaustiva, este artículo subraya el potencial de los modificadores genéticos como objetivos terapéuticos y herramientas de diagnóstico para la medicina personalizada, enfatizando la necesidad de colaboraciones interdisciplinarias e investigación continua para desentrañar la intrincada genética de las enfermedades complejas.

En este artículo, presentamos una nueva herramienta de optimización del ensamblaje del genoma llamada LOCLA. Identifica lecturas alineadas localmente con alta calidad en flancos de brecha o límites de andamiaje, y las ensambla en contigs para el llenado de brechas o la conexión de andamiaje. LOCLA mejora la calidad de un ensamblaje basado en lecturas de diversas técnicas de secuenciación, ya sea 10x Genomics (10xG) Linked-Reads, lecturas PacBio HiFi o ambas. Por ejemplo, con 10xG Linked-Reads, la información de largo alcance proporcionada por los códigos de barras permite a LOCLA reclutar lecturas adicionales que pertenecen a la misma molécula de ADN genómico, lo que resulta en un llenado de brechas preciso y una mayor cobertura de secuencia.

En nuestros experimentos, comenzamos creando un borrador preliminar de ensamblaje para cada conjunto de datos utilizando herramientas de ensamblaje como Supernova y el ensamblador Canu en función del tipo de lecturas de secuenciación. El borrador preliminar de ensamblaje podría ser un ensamblaje de novo o un ensamblaje basado en referencia. Luego, realizamos LOCLA en el ensamblaje generalmente en el orden de llenado de espacios y luego andamiaje. Validamos LOCLA en cuatro conjuntos de datos, incluidas tres muestras humanas y un organismo no modelo. Para la primera muestra humana (LLD0021C) y el organismo no modelo ( B. sexangula ), los borradores de ensamblajes se generaron con el ensamblador Supernova utilizando solo 10xG Linked-Reads. Mostramos que LOCLA mejoró el borrador de ensamblaje de LLD0021C al agregar 23,3 millones de bases, que cubrieron 28 746 regiones codificantes de proteínas, particularmente en regiones pericentroméricas y teloméricas. En cuanto a B. sexangula , LOCLA mejoró el ensamblaje publicado por Pootakham W, et al. y disminuyendo en un 41,4% sus brechas.

Para la segunda muestra humana, la línea celular HG002 (NA24385), utilizamos principalmente lecturas de PacBio HiFi. A diferencia de la primera muestra humana, experimentamos con ensamblajes basados ??en referencia en lugar de ensamblajes de novo . Empleamos la herramienta de andamiaje guiada por referencia RagTag para generar dos ensamblajes preliminares y luego rellenamos los espacios vacíos con LOCLA. Los resultados indicaron que el algoritmo de detección de contigs candidatos de LOCLA en los flancos de los espacios vacíos era sólido, ya que pudo recuperar una cantidad de contigs que RagTag no había utilizado, que eran 27,9 millones de bases (22,26 %) y 35,7 millones de bases (30,93 %) para los dos ensamblajes respectivamente. Para evaluar la precisión de los ensamblajes rellenados con LOCLA, los alineamos con el ensamblaje haploide materno de HG002 publicado por el Consorcio de Referencia del Pangenoma Humano. Demostramos que el 95% de todas las secuencias completadas por LOCLA tienen más del 80% de similitud con la referencia.

El tercer conjunto de datos humanos incluyó lecturas 10x G Linked-Reads y lecturas PacBio HiFi de la línea celular CHM13. Al utilizar lecturas de ambas técnicas de secuenciación a través de módulos de relleno de espacios y de andamiaje de LOCLA, agregamos 46,2 millones de bases al conjunto Supernova. El contenido adicional nos permitió identificar genes vinculados a enfermedades complejas (por ejemplo, ARHGAP11A) y vías biológicas críticas.

Antecedentes: La galactosemia es un trastorno genético metabólico poco frecuente debido a una deficiencia de la galactosa-1-fosfato uridiltransferasa (GALT). El trastorno suele afectar a muchos sistemas con consecuencias agudas y a largo plazo. La galactosemia se hereda con un patrón autosómico recesivo. Se han identificado más de cien mutaciones, algunas asociadas con un cuadro clínico grave y otras con mutaciones benignas o tal vez asintomáticas. Aquí presentamos un lactante clínicamente normal con un cribado neonatal anormal y una mutación positiva que probablemente causa la galactosemia de tipo Duarte. El pronóstico de la galactosemia clásica es malo con una alta tasa de morbilidad y mortalidad, mientras que es benigna con la galactosemia de tipo Duarte, que está relacionada con una deficiencia enzimática completa o parcial.

Material y métodos: Informamos de un caso de una niña de origen saudí producto de matrimonio consanguíneo (doble consanguinidad) con un resultado anormalmente bajo (GALT) en pruebas de detección neonatal repetidas mediante gota de sangre seca (DBS), lo cual es consistente con una variante genética descubierta por secuenciación completa del exoma (WES).

Resultado: La constelación de presentación clínica y hallazgos bioquímicos confirmados por investigaciones de genética molecular mostraron una variante homocigótica rara c.940A>G p.(Asn314Asp) en el gen GALT (OMIM:606999) que es consistente con la galactosemia de Duarte.