Su riesgo genético de enfermedad puede ser cambiado por su entorno: Sciencealert

Sentado en la sala de examen de mi médico, me sorprendió cuando me dijo: “La genética realmente no importa para enfermedades crónicas”. Más bien, continuó, “el estilo de vida de una persona, lo que comen y cuánto ejercen, determinan si tienen enfermedades cardíacas”.

Como investigador que Estudia la genética de la enfermedadNo estoy completamente en desacuerdo – Factores de estilo de vida Juega un papel importante en la determinación de quién recibe una enfermedad y quién no.

Pero están lejos de toda la historia. Desde científicos mapeó el genoma humano En 2003, los investigadores han aprendido que la genética también juega un papel importante en el riesgo de enfermedad de una persona.

Estudios que se centran en Estimación de la heredabilidad de la enfermedad – Es decir, cuántas diferencias genéticas explican las diferencias en el riesgo de enfermedad, generalmente atribuyen una fracción sustancial de la variación de la enfermedad a la genética.

Las mutaciones en todo el genoma parecen desempeñar un papel en enfermedades como diabetes tipo 2que se trata 17% heredabley esquizofreniaque se trata 80% heredable.

En contraste con enfermedades como Tay-sachs o fibrosis quísticadonde las mutaciones en un solo gen causan una enfermedad, Las enfermedades crónicas tienden a ser poligénicaslo que significa que están influenciados por múltiples mutaciones en muchos genes en todo el genoma.

Cada enfermedad compleja tiene factores de riesgo genéticos y ambientales. La mayoría de los investigadores estudian estos factores por separado debido a los desafíos técnicos y la falta de conjuntos de datos grandes y uniformes. Aunque algunos han ideado técnicas para superar estos desafíos, aún no se han aplicado a un conjunto integral de enfermedades y exposiciones ambientales.

En nuestra investigación recientemente publicada, mi colega Precio de alkes Y yo Herramientas desarrolladas para aprovechar los conjuntos de datos recién disponibles para cuantificar los efectos articulares que los factores de riesgo genéticos y ambientales tienen en la biología subyacente a la enfermedad.

Aspirina, genética y cáncer de colon

Para ilustrar el efecto que las interacciones gen-ambiente tienen en la enfermedad, consideremos el ejemplo de uso de aspirina y colon cáncer.

En 2001, los investigadores del Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson estaban estudiando cómo Tomando aspirina regularmente disminuyó el riesgo de cáncer de colon. Se preguntaron si las mutaciones genéticas que disminuyeron la velocidad de la rapidez con que el cuerpo rompió la aspirina, lo que significa que los niveles de aspirina en el cuerpo se mantendrían altos por más tiempo, podrían aumentar el efecto protector del medicamento contra el cáncer de colon.

Tenían razón: solo los pacientes con metabolismo lento de aspirina tenían un riesgo disminuido de cáncer de colon, lo que indica que la efectividad de un fármaco puede depender de la genética de una persona.

Esto plantea la cuestión de cómo genética y diferente Combinaciones de exposiciones ambientalescomo los medicamentos, un paciente está tomando, puede afectar el riesgo de enfermedad de una persona y cuán efectivo será un tratamiento para ellos. ¿Cuántos casos de variaciones genéticas influyen directamente en la efectividad de un medicamento?

La interacción gen-ambiente del cáncer de colon y la aspirina es inusual. Implica una mutación en una sola ubicación en el genoma que tiene un gran efecto sobre el riesgo de cáncer de colon. Los últimos 25 años de genética humana han demostrado a los investigadores que este tipo de Las mutaciones de efectos grandes son raras.

Por ejemplo, un análisis encontró que el efecto mediano de una variante genética en la altura es solo 0.14 milímetros. En cambio, generalmente hay cientos de variaciones que tienen efectos pequeños pero acumulativos en el riesgo de enfermedad de una persona, lo que las hace difíciles de encontrar.

¿Cómo podrían los investigadores detectar estas pequeñas interacciones genéticas-ambiente en cientos de puntos en el genoma?

Interacciones genéticas poligénicas

Comenzamos buscando casos en los que las variantes genéticas en todo el genoma mostraron diferentes efectos en la biología de una persona en diferentes entornos. En lugar de tratar de detectar los pequeños efectos de cada variante genética a la vez, datos agregados en todo el genoma Para convertir estos pequeños efectos individuales en un efecto grande en todo el genoma.

Utilizando datos del Biobanco del Reino Unido – Una gran base de datos que contiene datos genéticos y de salud de aproximadamente 500,000 personas, estimamos la influencia de millones de variantes genéticas en 33 rasgos y enfermedades complejas, como la altura y el asma.

Agrupamos a las personas basadas en exposiciones ambientales como la contaminación del aire, el tabaquismo y los patrones dietéticos. Finalmente, desarrollamos pruebas estadísticas para estudiar cómo los efectos de la genética sobre el riesgo de enfermedad y niveles de biomarcadores varió con estas exposiciones.

Encontramos tres tipos de interacciones genéticas-ambientales.

Primero, encontramos 19 pares de rasgos complejos y exposiciones ambientales que están influenciadas por variantes genéticas en todo el genoma. Por ejemplo, el efecto de la genética en los niveles de glóbulos blancos en el cuerpo difería entre fumadores y no fumadores.

Cuando comparamos los efectos de las mutaciones genéticas entre los dos grupos, la fuerza de la interacción gen-ambiente sugirió que el fumar cambia la forma en que la genética influye en los recuentos de glóbulos blancos.

En segundo lugar, buscamos casos en los que la heredabilidad de un rasgo varía según el medio ambiente. En otras palabras, en lugar de algunas variantes genéticas que tienen diferentes efectos en diferentes entornos, todas ellas se hacen más fuertes en algunos entornos.

Por ejemplo, encontramos que la heredabilidad del índice de masa corporal, la relación entre el peso hasta la altura, aumentó en un 5% para las personas más activas. Esto significa que la genética juega un papel más importante en el IMC cuanto más activo esté. Encontramos 28 Tales pares de rasgos-ambienteincluidos los niveles de colesterol HDL y el consumo de alcohol, así como el neuroticismo y el insomnio autoinformado.

En tercer lugar, buscamos un tipo de interacción gen-ambiente llamada Amplificación proporcional o articular. Aquí, los efectos genéticos crecen con mayores exposiciones ambientales y viceversa. Esto da como resultado un equilibrio relativamente igual de efectos genéticos y ambientales en un rasgo.

Por ejemplo, a medida que aumentó el tiempo autoinformado en viendo televisión, la varianza genética y ambiental aumentó para la relación cintura-cadera de una persona. Esto probablemente refleja la influencia de otros comportamientos relacionados con el tiempo dedicado a ver televisión, como la disminución del ejercicio físico.

Encontramos 15 de tales pares de rasgos-ambienteincluida la capacidad pulmonar y el tabaquismo, y los niveles de glucosa y el consumo de alcohol.

También buscamos casos en los que el sexo biológico, en lugar de las exposiciones ambientales, influyó en las interacciones con los genes. El trabajo anterior había mostrado evidencia de estos gen por sexo interaccionesy encontramos ejemplos adicionales de los efectos del sexo biológico en los tres tipos de interacciones genéticas-ambiente. Por ejemplo, encontramos que el neuroticismo tenía efectos genéticos que variaban entre el sexo.

Finalmente, también encontramos que múltiples tipos de interacciones genéticas-ambiente pueden afectar el mismo rasgo. Por ejemplo, los efectos de la genética sobre la presión arterial sistólica variaron según el sexo, lo que indica que algunas variantes genéticas tienen diferentes efectos en hombres y mujeres.

Nuevos modelos de genes genéticos

¿Cómo damos sentido a estos distintos tipos de interacciones genéticas-ambiente? Argumentamos que pueden ayudar a los investigadores a comprender mejor los mecanismos biológicos subyacentes que conducen de los riesgos genéticos y ambientales a la enfermedad, y cómo la variación genética conduce a diferencias en el riesgo de enfermedad entre las personas.

Los genes relacionados con la misma función funcionan juntos en un Unidad llamada ruta. Por ejemplo, podemos decir que los genes involucrados en la fabricación de hemo, el componente de los glóbulos rojos que transportan oxígeno, son colectivamente parte del vía de síntesis de hemo.

Las cantidades resultantes de hemo que circulan en el cuerpo influyen en otros procesos biológicos, incluidos los que podrían conducir al desarrollo de anemia y cáncer. Nuestro modelo sugiere que las exposiciones ambientales modifican diferentes partes de estas vías, lo que puede explicar por qué vimos diferentes tipos de interacciones genéticas-ambiente.

En el futuro, estos hallazgos podrían conducir a tratamientos más personalizados según el genoma de una persona. Por ejemplo, los médicos podrían algún día saber si es más probable que alguien disminuya su riesgo de enfermedad cardíaca tomando medicamentos para perder peso o hacer ejercicio.

Nuestros resultados muestran cómo estudiar las interacciones genéticas-ambientales puede decir a los investigadores no solo sobre qué factores genéticos y ambientales aumentan su riesgo de enfermedad, sino también qué sale mal en el cuerpo donde.

Arun DurvasulaProfesor Asistente de Población y Ciencias de la Salud Pública, Universidad del sur de California

Este artículo se republicó de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el artículo original.