Un estudio demuestra que “nuestros órganos envejecen a diferentes ritmos", que el envejecimiento podría ser específico de un órgano o incluso de una célula, lo que podría conducir a mejoras en la medicina de precisión y en el diseño de ensayos clínicos

Un equipo de investigadores ha mapeado casi 6.000 proteínas de diferentes tipos de células dentro del ojo mediante el análisis de pequeñas gotas de líquido ocular que se extraen de forma rutinaria durante la cirugía.

Según el estudio, publicado este mes en la revista Cell, el equipo utilizó un modelo de IA para crear un "reloj proteómico" a partir de estos datos que puede predecir la edad de una persona sana en función de su perfil proteico.

Los investigadores observaron que el reloj reveló enfermedades como la retinopatía diabética y la uveítis que causan un envejecimiento acelerado en tipos de células específicas. Además, los científicos también encontraron proteínas asociadas con la enfermedad de Parkinson dentro del líquido ocular, que según ellos podrían ofrecer una vía para diagnósticos más tempranos de Parkinson.

"Lo sorprendente del ojo es que podemos mirar dentro y ver las enfermedades que suceden en tiempo real", dijo en el comunicado de prensa el autor principal Vinit Mahajan, cirujano y profesor de oftalmología de la Universidad de Stanford. "Nuestro objetivo principal era conectar esos cambios anatómicos con lo que sucede a nivel molecular dentro de los ojos de nuestros pacientes".

Los investigadores señalaron que puede ser un desafío tomar muestras del ojo en pacientes vivos ya que, al igual que el cerebro, no es regenerativo y obtener una biopsia de tejido causaría un daño irreparable. Como resultado, un método alternativo requeriría el uso de biopsias líquidas: muestras de líquido tomadas cerca de las células o tejidos de interés.

Según el estudio, las biopsias líquidas pueden proporcionar una instantánea de qué proteínas se encuentran en el área de interés. Sin embargo, los investigadores notaron que hasta ahora su capacidad para medir grandes cantidades de proteínas dentro de pequeños volúmenes de líquido ha sido limitada y tampoco pueden proporcionar información sobre qué células produjeron qué proteínas, lo cual es importante para diagnosticar y tratar enfermedades.

Importancia

Mientras la suplementación con vitamina A se considera que potencialmente ralentiza la pérdida de funcionalidad de la retina en adultos con retinitis pigmentosa y normal funcionalidad hepática, se dispone de pocos datos sobre esta enfermedad en niños.

Objetivo

Comparar el desarrollo de la enfermedad en niños con retinitis pigmentosa que toman o no suplementos de vitamina A.

Diseño, marco y participantes: Retrospectivo, comparación no aleatorizada de vitamina A y control cohortes seguidos durante una media de 4 a 5 años por el Servicio de Electrorretinografía del Enfermería de Ojos y Oídos de Massachusetts.El estudio incluyó a niños con diferentes tipos genéticos de retinitis pigmentosa típica: 55 tomando vitamina A y 25 no tomándola. Las fechas para la evaluación de los pacientes fue desde junio de 1976 hasta julio de 2016, y el análisis de los datos tuvo lugar en octubre de 2016.

Intervenciones: Dosis ajustada por edad de palmitato de vitamina A oral (15000 UI/ día).

Principales resultados y medidas

Las tasas medias de cambio exponencial en la amplitud del campo completo del cono del electrorretinograma a destellos de 30 Hz estimados mediante regresiones longitudinales de medidas repetidas sin y con el ajuste de posibles factores de confusión.

Resultados

De los 55 niños en la cohorte de vitamina A, 38 (69%) eran hombres; la edad media [SD] fue de 9.1 [1.9] años; y 48 (87%) eran blancos, 6 (11%) asiáticos y 1 (2%) de raza negra.  De los 25 integrantes en la cohorte de control, 19 (76%) eran hombres; la edad media [SD] fue de 9.2 [1.7] años; y 25 (100%) eran blancos. Las tasas medias estimadas de cambio del modelo no ajustado fueron de -0.0713 log _e / año (-6.9% por año) para la cohorte de vitamina A y de -0.1419 log _e / año (-13.2% por año) para la cohorte control (diferencia 0.0706 log por año; 95% IC para la diferencia, 0.0149-0.1263 log por año; P=.01). El modelo ajustado confirmó una tasa media de disminución más lenta en la cohorte de vitamina A (diferencia, 0.0771 log por año; 95% IC para la diferencia, 0.0191-0.1350 log por año; P=.009). Respecto a la seguridad ocular, las tasas medias de cambio exponencial en el área del campo visual y agudeza visual y las incidencias de caer en un campo visual con un diámetro de 20° o menos, o una agudeza visual de 20/200 o inferior en al menos un ojo, no difieren según la cohorte.

Conclusiones y relevancia

Una suplementación con palmitato de vitamina A está asociada con una pérdida más lenta de la amplitud del electrorretinograma de cono en niños con retinitis pigmentosa.

A pesar de la pequeña muestra, el diseño retrospectivo y no aleatorizado no permite establecer una causalidad y está sujeta a posibles sesgos, estos hallazgos apoyan la consideración de una dosis de vitamina A ajustada a la edad en el tratamiento de la mayoría de los niños con formas comunes de retinitis pigmentosa.

Traducción: MARTA CARAVACA FEBRERO

Escrito por el Dr. Francis Collins el 5 de noviembre de 2019

Sistema de modificación genética: el sistema de modificación (izquierdo) contiene tres partes: dos enzimas, Cas9 y transcriptasa inversa, y una guía de ingeniería de ARN, pegRNA. A diferencia de la modificación regular de genes CRISPR, la modificación primaria mella solo con una hebra de la molécula de ADN (derecha) y luego utiliza el ARN de una célula.

Créditos: Broad Institute of MIT y Harvard, Cambridge, MA. 

Recientemente ha habido un tremendo entusiasmo sobre el potencial de CRISPR y las tecnologías de modificación genética para tratar o incluso curar la enfermedad de células falciformes (SCD), la distrofia muscular, el VIH y una amplia gama de otras condiciones devastadoras. Ahora menciona otro notable avance -llamado "edición genética"- que nos acerca todavía más a alcanzar esa meta.

A pesar de lo innovador que ha sido el CRISPR/Cas9 en la innovación de genes específicos, el sistema tiene sus limitaciones. La versión inicial es la más adecuada para hacer una ruptura de doble cadena con el ADN, seguida de una reparación propensa a errores. El resultado es, en general, derrotar al objetivo, que sería genial si lo que se pretende es acabar con el oponente. Pero, ¿y si el objetivo es arreglar una mutación editándola de nuevo a la secuencia normal?

El nuevo sistema de edición principal, que fue descrito recientemente por investigadores financiados por el NIH en la revista Nature, es revolucionario porque ofrece un control mucho mayor para realizar una amplia gama de ediciones dirigidas con precisión al código del ADN, que consiste en las cuatro bases químicas: A, C, G y T [1].

Ahora, exiten pruebas que afectan a las células humanas almacenadas en el laboratorio, los investigadores han utilizado la primera técnica de edición para corregir las mutaciones genéticas que causan dos enfermedades hereditarias: SCD, un doloroso trastorno sanguíneo que pone en peligro la vida, y la enfermedad de Tay-Sachs, un trastorno neurológico mortal. Es más, se dice que la versatilidad del nuevo sistema de edición genética significa que puede, en principio, corregir alrededor del 89 % de las más de 75 000 variantes genéticas conocidas y asociadas a las enfermedades humanas.

Los investigadores se centraron en las células fotorreceptoras (PRC), que son células que detectan la luz que se encuentran en la retina.

Los investigadores han analizado imágenes y datos genómicos del Biobanco del Reino Unido para encontrar información sobre enfermedades raras del ojo humano. Estos incluyen distrofias de retina, un grupo de trastornos hereditarios que afectan a la retina, que también son la principal causa de certificación de ceguera en adultos en edad laboral.

Para este estudio,1 publicado en la revista  PLOS Genetics, los investigadores se centraron en las células fotorreceptoras (PRC, por sus siglas en inglés), que son células que detectan la luz que se encuentran en la retina. Estas células se pueden obtener imágenes no invasivas mediante tomografía de coherencia óptica (OCT), un servicio que ahora se ofrece comúnmente en muchos ópticos. Utilizando datos de imágenes OCT y datos genómicos almacenados en el Biobanco del Reino Unido, los investigadores pudieron generar el mayor estudio de asociación de PRC de todo el genoma.

Distrofias retinianas raras

Según un comunicado de prensa, las enfermedades raras de la retina son frecuentemente causadas por mutaciones heredadas en genes expresados por PRC. Estas mutaciones hacen que la retina funcione incorrectamente, lo que resulta en deterioro de la vista o incluso ceguera. Aunque estas enfermedades individuales son raras, juntas son la principal causa de ceguera en adultos en edad laboral.

"Tuvimos acceso a imágenes acopladas y datos de genotipo a una escala que no se había visto en un estudio de este tipo", dijo Hannah Currant, PhD, ex estudiante del Instituto Europeo de Bioinformática del EMBL (EMBL-EBI) y becaria postdoctoral en el Centro de Investigación de Proteínas (CPR) de la Fundación Novo Nordisk de la Universidad de Copenhague.

"El acceso a esta enorme cantidad de datos fue fundamental para el estudio y nos permitió identificar vínculos genéticos con distrofias retinianas raras", dijo Currant. "Este trabajo ha identificado nuevas vías para la investigación y ha generado nuevas preguntas sobre las distrofias retinianas raras".

Vinculación genotipo y fenotipo

OCT produce imágenes de alta resolución que se pueden utilizar para identificar las diferentes capas y estructuras dentro de la retina. Estas imágenes se utilizan comúnmente en la clínica para ayudar al diagnóstico de trastornos oculares. Para este estudio, los investigadores utilizaron imágenes de OCT y la información genómica y médica correspondiente de más de 30.000 participantes almacenados en el Biobanco del Reino Unido.

"El Biobanco del Reino Unido es un recurso rico e invaluable que tiene un enorme potencial para permitir la medicina genómica", dijo Ewan Birney, PhD, subdirector general del Laboratorio Europeo de Biología Mollecular (EMBL). "Hay mucho potencial esperando ser liberado de los datos almacenados allí, lo que nos permite comprender la biología humana y cómo y cuándo sale mal en la enfermedad".

Impulsando la medicina genómica

Los investigadores realizaron estudios de asociación de genoma completo (GWAS) en los datos del Biobanco del Reino Unido para buscar variaciones genéticas relacionadas con las diferencias en el grosor de las capas de PRC. Esto los llevó a identificar variaciones genómicas asociadas con el grosor de una o más de las capas de PRC, incluidas aquellas con asociaciones previas con enfermedades oculares conocidas. Las asociaciones genómicas recién identificadas se almacenan y se puede acceder abiertamente a través del Catálogo SIG.

Se sabía que algunas de estas variantes genéticas estaban relacionadas con enfermedades oculares, pero sorprendentemente, varias variantes genéticas relativamente comunes estaban cerca de genes conocidos por causar enfermedades oculares genéticas raras cuando se interrumpían. En un caso, los investigadores pudieron explorar cómo las combinaciones de variantes comunes cerca de genes que se sabe que están involucrados en enfermedades oculares raras cambian la estructura de la retina. Esto da más confianza al buscar colecciones específicas de enfermedades raras para ver cómo estas variantes comunes específicas podrían afectar la enfermedad.

Además, Omar Mahroo, PhD, profesor de Neurociencias de la Retina en el University College de Londres y oftalmólogo consultor en el Moorfields Eye Hospital, señaló que el análisis bioinformático sistemático de cohortes de datos de participantes a gran escala está impulsando el futuro de la medicina genómica.

"Tener acceso a estos datos y poder hacer estas conexiones entre los fenotipos de la enfermedad y la variación genética abrirá muchas nuevas oportunidades para el diagnóstico y la terapéutica moderna de la enfermedad", dijo Mahroo.

LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL (IA) CON IMÁGENES DE AUTOFLUORESCENCIA DE FONDO DE OJO DE CAMPO ULTRA AMPLIO PUEDE SER ÚTIL PARA ESTIMAR OBJETIVAMENTE LA PROGRESIÓN DE LA RP Y LA FUNCIÓN VISUAL

La inteligencia artificial (IA) con imágenes de autofluorescencia de fondo de ojo de campo ultra amplio puede ser útil para estimar objetivamente la progresión de la retinosis pigmentaria (RP) y la función visual,1 según Daisuke Nagasato, MD, PhD, y sus colegas. Es de los Departamentos de Oftalmología, Hospital Saneikai Tsukazaki, Himeji, Japón, y el Instituto de Ciencias Biomédicas, Escuela de Graduados de la Universidad de Tokushima, Tokushima, Japón, y el Departamento de Tecnología y Design Thinking para Medicina, Escuela de Graduados de la Universidad de Hiroshima, Hiroshima, Japón.

Los investigadores señalaron que debido a que no hay un tratamiento efectivo disponible para detener la progresión de la RP, la evaluación y la estimación adecuadas de la función visual residual son importantes clínicamente.

A la luz de esto, realizaron un estudio multicéntrico, retrospectivo y transversal para recopilar datos entre el 1 de enero de 2012 y el 31 de diciembre de 2018. El objetivo era determinar si la IA puede estimar con precisión la función visual de los pacientes con RP mediante el uso de imágenes de fondo de ojo de campo ultra amplio obtenidas en visitas simultáneas. Se incluyeron 695 pacientes consecutivos con RP (385 mujeres; 1.274 ojos; edad media del paciente, 53,9 años).