Identificación de variantes genéticas poco frecuentes y raras en Diabetes mellitus tipo 2 mediante secuenciación de exoma

Resumen

Identificación de variantes genéticas poco frecuentes y raras en diabetes mellitus tipo 2 mediante secuenciación de exoma. La diabetes mellitus tipo 2 (DM2) se ha convertido en una epidemia global que contribuye significativamente a la morbi-mortalidad prematura. La DM2 es resultado de múltiples factores, incluyendo ambientales, genéticos y adquiridos. Se ha demostrado que la heredabilidad de la DM2 se encuentra alrededor del 70%. No obstante, los estudios realizados sólo han podido identificar una pequeña proporción del componente genético de la enfermedad. El resto del componente podría residir, en parte, en variantes genéticas poco frecuentes (MAF <0,05) o variantes raras (MAF <0,01). Sin embargo, la implicación de estas últimas en la enfermedad no ha sido determinada por las limitaciones de los estudios genéticos realizados hasta el momento. Además, más del 90% de las mutaciones y polimorfismos asociados a enfermedades se sitúan en las regiones codificantes de proteínas, y por tanto, en el exoma. Por ello, una fracción importante de las variantes de baja frecuencia y raras puede localizarse en el exoma. Finalmente, este proyecto representa un trabajo pionero en cuanto a la técnica empleada y población a la que se dirige. Objetivos: Identificar variantes genéticas presentes en el exoma, incluyendo variantes poco frecuentes y raras, en relación a la DM2 en población española. Metodología: Secuenciación del exoma (cobertura: 20x) en 200 pacientes con DM2 y 200 controles sanos de población española; todos con un índice de masa corporal de 25 a 34,9 kg/m2 y una edad comprendida entre 40 y 65 años. Las regiones exónicas fueron capturadas y secuenciadas empleando el sistema de secuenciación de nueva generación HiScanSQ de Illumina, generando lecturas de 2x100 pares de bases en cada dirección (paired-end). A continuación, mediante el análisis bioinformático se realizaron los controles de calidad, el alineamiento de las lecturas contra el genoma de referencia y la identificación de las variantes genéticas. Se seleccionaron aquellas variantes con un MAF <20% presentes en controles o en casos, una calidad de genotipado (Q) >20 y con valores predictivos de alteración de la funcionalidad, SIFT y PoliPhen, significativos. Posteriormente, se estudiaron las variantes genéticas de mayor impacto funcional que estuvieran presentes en controles o en casos; centrándonos en las variantes de codón de stop o parada, variantes de splicing, variantes de cambio de sentido o missense, y variantes en regiones codificantes para microARNs. Finalmente, las variantes de codón de stop o parada fueron verificadas mediante el método de secuenciación de Sanger. Resultados: La secuenciación del exoma generó aproximadamente 1.000 GB de datos iniciales que tras el análisis bioinformático se convirtieron en unos 2.000 GB en total. Se identificaron 21.822 SNPs en controles y 17.238 SNPs en casos con efecto funcional, presentes únicamente en uno de los grupos y cumpliendo con los criterios de filtrado establecidos. En concreto, 160 y 132 SNPs fueron identificados como variantes de splicing, en controles y casos, respectivamente. Mientras, 1.817 y 1.614 SNPs fueron identificados como variantes missense para el grupo control y diabéticos, respectivamente. Además, 23 SNPs fueron identificados en secuencias codificantes para microARNs en controles y 11 en casos. Finalmente, 102 variantes de codón de stop fueron identificadas en controles y 50 en casos. Conclusiones: Se han identificado un gran número de variantes genéticas que pueden estar implicadas en el desarrollo de DM2 o en la protección frente a la misma, incluyendo nuevas variantes genéticas de baja frecuencia y raras. Con la finalidad de identificar variantes genéticas válidas será necesario validar los resultados obtenidos mediante otras estrategias, su replicación en un amplio número de muestras de pacientes control y diabéticos así como el diseño de experimentos funcionales.