La Epigenética y su aplicación a la Clínica Médica

Presentación del tema: "La Epigenética y su aplicación a la Clínica Médica"— Transcripción de la presentación:

1 La Epigenética y su aplicación a la Clínica Médica
Dr. Néstor González Ochoa Unidad Cardiovascular HPO

2 En 1953, James Watson y Francis Crick publicaron
el primer modelo estructural de la molécula de ADN, (Premio Nobel de Medicina en 1962)

3 NUCLEOTIDO

4 Cadena de ADN CITOSINA GUANINA ADENINA TIMINA ACIDOS FOSFORICOS

5 “El Código Genético” La secuencia del material genético se compone de cuatro bases nitrogenadas distintas, que tienen una función equivalente a letras en el código genético: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C) en el ADN y adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina (C) en el ARN.

6 El ADN utiliza un lenguaje basado en la existencia de cuatro letras, que se combinan a su vez en palabras de tres letras para dar lugar a las proteínas, las moléculas que dotan de estructura y funciones específicas a los organismos.

7 GUANINA citosina

8 Durante décadas la cuestión de la herencia biológica se ha respondido a través del lenguaje del ADN.

9 Esta visión situaba al ADN como único material hereditario que determina los rasgos que diferencian un organismo de otro y que se transmite de generación en generación.

10 LOS GENES Un gen es una secuencia lineal organizada de nucleótidos en la molécula de ADN , que contiene la información necesaria para la síntesis de una macromolécula con función celular específica, normalmente proteínas. Los genes son programas biológicos microscópicos que regulan cómo cada una de las millones de células funciona. Trabajan como software de una computadora, programando las decenas de miles de agentes bioquímicos en nuestros cuerpos

11 A lo largo de los últimos años se ha evidenciado que esta visión era incompleta.
Así por ejemplo, aunque todas y cada una de las células de un organismo poseen la misma información almacenada en su ADN, resulta evidente que una célula de la piel es muy distinta de una neurona o de un glóbulo blanco sanguíneo. ¿Qué diferencia, entonces, una célula sanguínea de una neurona, si no es su ADN?

12 ¿Nuestro ADN contiene nuestro destino?

13 Mutación: Cambio en la secuencia normal del ADN
Mutación: Cambio en la secuencia normal del ADN. Alteración en la función de la proteína codificada. Polimorfismo: Variación normal de la secuencia de ADN presente en una proporción variable de la población (mínimo 1%). Puede reflejarse en pequeñas diferencias cuantitativas o funcionales de la proteína codificada.

14 Proyecto del Genoma Humano
Comenzando en 1990 y completado en abril del 2003 (Hito de los descubrimientos). El Código Genético humano, de unos millones de genes del ADN ha sido trazado. Este evento fue mostrado en todos los medios de comunicación al mundo

15 Diagnóstico de portadores de riesgo Estrategias para la terapia génica
16 de Febrero de 2001 Celera Genomics Proyecto genoma humano Beneficios médicos tras el conocimiento de la estructura de cada gen humano Diagnóstico de portadores de riesgo Estrategias para la terapia génica

16 ¿Y? ¿ Dónde están los grandes avances
en la lucha contra las Enfermedades?

17 Preguntas que no resuelve el conocer el Genoma Humano
¿ Cómo explicar que aunque dos personas tengan la misma mutación genética una desarrolle una enfermedad y la otra no?. ¿Cómo explicar para la distinta incidencia de dolencias en gemelos monocigóticos, que comparten el mismo genoma?. Si dos hermanas heredan la mutación de un gen que les confiere el riesgo del cáncer de mama, ¿Por qué una de ellas desarrolla el tumor a los 25 años y otra a los 70.

18 “No Todo es Código Genético”

19 No todo es secuencia de ADN

20 Lo importante es la expresión de los Genes

21 Expresión génica La Epigenética tiene la respuesta.
Todas las células del cuerpo contienen la totalidad de la información genética, pero solo expresan cerca de un 20% de los genes en un momento dado Diferentes proteínas son expresadas en diferentes células de acuerdo con la función de cada célula La expresión génica es estrictamente controlada y regulada. La Epigenética tiene la respuesta.

22 Estudio de los mecanismos que regulan la expresión de los genes
EPIGENETICA Estudio de los mecanismos que regulan la expresión de los genes

23 EPIGENETICA El ADN es idéntico en todas las células de un individuo.
Pero los genes activos son diferentes en cada tipo celular y en cada momento del desarrollo.

24 “El ADN no es más que una cinta que almacena información, pero no hay manera de sacar provecho de esta información sin un aparato para su reproducción. La epigenética se interesa por el reproductor de cintas.” Bryan Turner (Birmingham, RU)

25 EPIGENETICA Mapear la secuencia del AND no debe ser visto como el final de la comprensión de los Genes sino como el comienzo

26 “Interruptor de los genes”
on INTERRUPTOR BIOQUIMICO DE LOS GENES La Metilación (adición de CH3-) a las bases nitrogenadas, apaga o enciende los GENES off

27 EPIGENOMA La expresión génica puede verse modificada a lo largo de la vida de un individuo sin necesidad de alteraciones en la secuencia de ADN por medio de los llamados cambios epigenéticos, fundamentalmente a través de de la metilación del ADN y la acetilación y metilación de histonas.

28 EPIGENOMA Estos patrones de modulación de la expresión génica (represión o expresión) son mantenidos de forma estable a lo largo del tiempo y son transmitidos transgeneracionalmente

29 Genoma y epigenoma El genoma es heredado e inmutable
El epigenoma varía a lo largo de la vida El epigenoma es susceptible a los efectos ambientales (en el sentido más amplio) El epigenoma es modificable según estilos de vida, fármacos, etc.

30 La clave no está solo en el GENOMA sino también en el EPIGENOMA
EPIGENETICA La clave no está solo en el GENOMA sino también en el EPIGENOMA

31 EPIGENETICA La epigenética nos permite ahora explicar por qué el hombre y el chimpancé son tan distintos, compartiendo como comparten el 99% de los genes, y también la epigenética es lo que permite entender porqué un individuo clonado no es exactamente igual a su progenitor.

32 Esto puede aumentar o disminuir el riesgo.
La hipótesis epigenética sugiere que factores dietéticos, de estilo de vida o medioambientales inducen cambios transcripcionales a través de la reorganización de los patrones de metilación del ADN, y de modificaciones post-traducionales de histonas. Esto puede aumentar o disminuir el riesgo.

33 LA ACTIVIDAD DE LOS GENES EN UN DETERMINADO MOMENTO O LUGAR DEPENDE DE LA REGULACION EPIGENETICA

34 APLICACIONES CLINICAS
DE LA EPIGENETICA

35 especialmente en condiciones de sobreaporte energético
Hipotéticamente, el entorno nutricional fetal adapta al feto para sobrevivir a largo plazo en un entorno postnatal de similares características. La malnutrición materna durante la gestación desencadena una serie de adaptaciones metabólicas fetales ("fenotipo ahorrador") que en la edad adulta aumentan el riesgo de desarrollar enfermedades cardiovasculares hipertensión arterial, obesidad, hiperinsulinemia e hiperleptinemia y resistencia a la insulina y DM2, especialmente en condiciones de sobreaporte energético Cuando este entorno difiere del de la vida adulta (predicción errónea), las adaptaciones fetales resultan inapropiadas y como consecuencia se desarrolla la enfermedad (Predictive Adaptative Response Hypothesis DESNUTRICION EN EL EMBARAZO

36 ALGUNAS APLICACIONES INCIPIENTES
CANCER Las células malignas van acompañadas de una hipometilación global (20-60%) y una hipermetilación local (islas CpG) y ambos sucesos son graduales

37 ALGUNAS APLICACIONES INCIPIENTES
“La aparición de esta enfermedad dependen de cuan activados este los genes favorecedores de la misma” ALGUNAS APLICACIONES INCIPIENTES ATEROESCLEROSIS Proceso complejo con intervención de múltiples factores: (1) Alteraciones del GENOMA. (2) Alteraciones del EPIGENOMA.

38 ALGUNAS APLICACIONES INCIPIENTES
!Algo esta pasando en el ambiente que está cambiando nuestro EPIGENOMA! ALGUNAS APLICACIONES INCIPIENTES ALZHEIMER- PARKINSON Otras alteraciones del Sistema Nervioso Central Puede crecer hasta un 75% en los próximos 25 años si se mantienen las tendencias demográficas actuales. Según los expertos, la población con enfermedad de Alzheimer, que afecta a entre el 5 y el 7% de las personas mayores de 65 años y que puede llegar hasta el 20% entre aquellas que superen los 80 años.

39 Variantes genéticas que influencian la respuesta a medicamentos
Variantes genéticas que influencian la respuesta a medicamentos. Ej para estatinas: Citocromos P450 (CYPs) HMGCR APOE Medicamentos biológicos agonistas o inhibidores de ciertas moléculas Farmacogenómica

40 ¿Es la vejez es una desconfiguración de los genes o de la expresión de ellos?.
A nivel microscópico, el envejecimiento ocurre en gran parte debido al deterioro de nuestros genes y su capacidad para proveer instrucciones exactas a las células. Es como tener instrucciones genéticas que cada vez están más llenas de errores tipográficos.

41 Quizás la alteración en la regulación epigenética, potencialmente transmitida de padres a hijos y a nietos, sea una de las claves que expliquen el aumento de la prevalencia de la obesidad en las últimas generaciones.

42 !Un peligro permanente! Una vez que aparecen patrones aberrantes en la regulación epigenética, no sólo es posible que éstos se mantengan a lo largo de la vida del sujeto, sino que sean heredados en las siguientes generaciones.

43 NUTRIGENOMICA Puede que siempre tengamos los mismos genes con los que nacimos, pero lo que comemos o no comemos, afecta cómo estos se comportan. ¿Podemos usar a los nutrientes como una terapia genética natural y segura que nos ayude a que nuestros genes trabajen mejor y así conservar la salud?

44 Peter A. Jones, presidente de la American Association for Cancer Research
No sabemos cómo está organizado el epigenoma. Saberlo nos dará una nueva comprensión sobre la biología de las células madre, el proceso de envejecimiento, el proceso de desarrollo del cáncer, la aterosclerosis y sobre muchas cosas más...

45 !Muchas Gracias!