52- REPETICIONES GAA Y FRATAXINA. Por La Doctora Bronya Keats. Copiado de Generations, (verano 2000) de la National Ataxia Foundation. Traducción de María José Planas.

La Doctora Bronya Keats es Profesora de Genética y Presidente Suplente de la Sección de Biometría y Genética en el Estado de Louisiana. También es Directora del Centro de Genética Molecular y Humana en el Centro de Ciencias de Salud de Nueva Orleans. Recibió su doctorado en genética humana por la Universidad Nacional Australiana en 1976, y estuvo cinco años trabajando en el Laboratorio de Genética de Poblaciones en la Universidad de Hawaii. Desde que llegó a Louisiana en 1982, su investigación se ha enfocado en desórdenes genéticos con una frecuencia relativamente alta en la población Acadiana de Louisiana del Sur, y más concretamente en la Ataxia de Friedreich y en el desorden sordera/ceguera conocido como síndrome Usher.

Recientemente, ha trabajado con el congresista Billy Tauzin y otros miembros de la comisión de Louisiana con el fin de obtener fondos para el Centro de Genética Acadiana. La misión del centro es facilitar diagnósticos, servicios clínicos y educación, acerca de los desórdenes genéticos en la población Acadiana que vive en las poblaciones rurales de Louisiana con niveles muy bajos en servicios médicos.

La Dra. es Asesor Médico y de Investigación de la National Ataxia Foundation y está trabajando en actividades del grupo asociativo de Louisiana, junto con Denise Drake y el Dr. Michael Wilensky.

Hablaré brevemente sobre la relación entre la genética y la ataxia de Friedreich (FA), y en particular sobre las repeticiones GAA y Frataxina. El genoma humano se refiere a todo el material genético que hay en el núcleo de la mayoría de nuestras células. Estimamos que hay ente 80.000 y 120.000 genes, pero no sabemos exactamente cuántos. Dentro del núcleo de la célula hay unas estructuras llamadas cromosomas que contienen el ADN. Las bases o nucleótidos que constituyen el ADN son C's, A's, G's, y T's (Citosina, Adenina, Guanina y Timina). Éstos se constituyen en pares: Los C's se juntan con G's y los A's se unen con los T's. La meta del Proyecto del Genoma Humano es determinar la secuencia de todos los C's, A's, G's, y T's que constituyen nuestro genoma. Cuántos serán?. Hay tres mil millones de bases de nucleótidos en el genoma. Cómo es de grande?. Si se teclearan 300 letras por minuto, teclear todo el C's, A's, G's, y T's a 10 horas diarias y 360 días por año, llevaría 40 años. Dicho de otra forma: si se tuviera una biblioteca, a 6.000 caracteres cada página, y 500 páginas por libro, la secuencia completa ocuparía más de 1.000 volúmenes. El Proyecto del Genoma Humano es una tarea enorme. Los seres humanos tenemos 23 pares de cromosomas, uno heredado de la madre y el otro del padre. Todo nuestro ADN se acumula en el núcleo de la célula, en los cromosomas.

El gen de la Ataxia de Friedreich (ataxia por repeticiones GAA) está situado en el cromosoma nueve. Es una porción diminuta de todo el ADN en nuestras células. Qué sabemos sobre este gen? Sabemos que dentro del gen hay lo que llamamos repeticiones GAA. Si se tiene un número elevado de estas repeticiones, se padecerá Ataxia de Friedreich si se hubiera heredado una copia del padre y otra de la madre con alto número de repeticiones GAA). Todos tenemos algunas repeticiones GAA dentro de este gen. La gama es de 5 a 1.700 repeticiones en los humanos. Cada individuo tiene dos genes, uno heredado de cada padre. Es posible hallar el número de repeticiones en cada uno de estos genes haciendo trabajo de laboratorio. La enfermedad se hereda en una forma recesiva.

Dos copias (una de la madre y otra del padre) del gen afectado, significan que se será afectado. Si se tiene una normal y otra copia afectada, se será portador. Si se tiene las dos copias normales, se será sano y no podrá pasarse a la descendencia. Cada persona con respeto al del gen de la Ataxia de Friedreich puede tener dos copias normales, una normal y una afectada, o las dos afectadas. En la herencia recesiva, los padres de una persona afectada son ambos portadores: tienen una copia normal y otra expandida.

Hay cuatro posibles maneras de transmitir hereditariamente los genes: 1- El hijo podría heredar una copia normal de cada uno de los padres (sano). 2- y 3- una copia normal de la madre y otra expandida del padre, o una expandida de la madre y otra normal del padre (en esos dos casos el hijo sería portador como ambos padres. 4- el hijo también podría heredar una copia expandida de cada uno de los padres (entonces padecería la enfermedad). Hay una de cada cuatro posibilidades (25 %) de que un hijo de padres portadores se vea afectado. Por cada embarazo siendo ambos padres portadores hay un 25 % de posibilidades de que el hijo sea afectado.

He trabajado con la población Acadiana, los cuales originalmente emigraron desde Francia a la región de Acadia de Canadá (Nova Scotia, Nuevo Brunswick) hacia 1.600. La población era pequeña al principio, pero creció rápidamente y se estima que había en esta región de Canadá aproximadamente 18.000 Acadianos a mitad del siglo XVIII. En 1.765, los británicos les obligaron abandonar Canadá. Aproximadamente 4.000 vinieron a Louisiana. Cuando llegaron, se establecieron a lo largo del Río de Mississippi entre Nueva Orleans y Baton Rouge. Debido a la compra de Louisiana en 1.803 y a su unión al Estado en 1.812, muchos se desplazaron hacia el oeste, cruzando la región de Atchafalaya. Atchafalaya es una área muy pantanosa y tenían que vivir a su manera en los pantanos, y sobrevivir a los peligros antes de que se pudieran establecer en las llanuras del sudoeste de Louisiana. El Triangle Acadiano es donde vive la mayoría de la población. La religión católica es muy importante para los Acadianos, los cuales vivieron muy unidos y cerrados. Los Acadianos tendieron a casarse con otros Acadianos. Hoy, si observáramos la información genealógica entre dos individuos, veríamos que es muy probable que tengan antecesores comunes. Quizá bastante estrechamente relacionados si se mira a varias generaciones atrás. Pueden ser primos terceros, cuartos, quintos, o sextos a través de muchas líneas familiares diferentes. En esta situación, las probabilidades aumentan de que dos personas elegidas al azar de esta población estén portando el mismo gen para un desorden recesivo como Ataxia de Friedreich. Dos personas se unen, no tienen idea de estar relacionados, pero si ambos son de linaje Acadiano, hay mayor probabilidad de que puedan portar el gen defectuoso de la Ataxia de Friedreich.

Para la prueba genética de Ataxia de Friedreich, tomamos una muestra de sangre, extraemos el ADN y usamos el método de PCR para amplificar (hacer miles y miles de copias de una pieza particular de ADN) para ver cuántas repeticiones GAA tiene el individuo. Todos tenemos algunas. El número más pequeño que hemos visto en los humanos es cinco. Tenemos una familia con dos hijos que padecen Ataxia de Friedreiich. Cada hijo es diferente, aunque los dos heredaron el mismo gen de sus padres. Sabemos que las repeticiones GAA en la forma expandida son muy inestables. Se puede apreciar un número diferente de repeticiones en la descendencia que en los padres. Ninguno de los padres tiene el mismo número de expansiones que su descendencia debido a esta inestabilidad. En los genes normales, hay una gama de entre 5 y 20 o 30 repeticiones GAA. Raramente hemos hallado a alguien con más de 30 en lo considerado normal según el tamaño de repeticiones GAA. La gama de afectados por la enfermedad es de 400 a 1.700. Es una gama grande e inestable. La mayoría se encuentra en una gama de 600 a 800 repeticiones. Si observamos la inestabilidad de los genes de los padres en la transmisión a la descendencia, tenemos un hallazgo intrigante. Comparando el tamaño de repeticiones el gen materno en la descendencia, a veces encontramos un aumento en el número de repeticiones y otras, una disminución. Es igualmente frecuente lo uno que lo otro. En cambio, si miramos al padre, casi siempre vemos una disminución. De vez en cuando, también observamos un aumento, pero la mayoría de las veces es una disminución. Esto sugiere que hay alguna clase de mecanismo en la selección, que debe estar en el esperma. El esperma con el número más pequeño de repeticiones podría tener más probabilidades de fertilizar el óvulo. Hay todavía mucho trabajo por hacer para entender lo que realmente está ocurriendo. De vez en cuando, vemos repeticiones entre 35 y 45 en la muestra de ADN de un individuo. Se ha comprobado en varias familias en las que la madre tiene tamaños normales, sin genes afectados, con unas 40 repeticiones, que aumentan hasta 1.000 en su descendencia. Un aumento dramático en el tamaño. Está siendo considerado ahora que hay algunos individuos que tienen este tamaño inestable, grande pero normal, que puede afectar a una generación próxima. El padre no es portador de la forma expandida, pero es portador de una permutación inestable y puede llevar a una forma expandida en la próxima generación.

Aún nos queda mucho por dilucidar en cuanto a los mecanismos involucrados. Sabemos dónde está el gen y sabemos el tamaño. En general, cuantas más repeticiones, más afectado estará el individuo. Este gen es responsable de una proteína que llamamos Frataxina. El ADN hace ARN, y el ARN hace la proteína. Si observamos las células de diferentes tejidos encontraremos Frataxina y ARN en los tejidos y órganos que tienden a estar mas afectados en pacientes de Ataxia de Friedreich. El ADN está prácticamente en todas nuestras células, pero la proteína, el MRNA, y la Frataxina está expresada en mayor nivel en unos órganos y tejidos que en otros. Encontramos las mayores repeticiones en los niveles más bajos de la proteína MRNA , lo cual explicaría por qué los síntomas tienden a ser más severos en alguien que tiene más repeticiones. Éstos están haciendo disminuir el MRNA, disminuyendo la proteína, por tanto tienen un problema más severo. También sabemos que hay una proteína muy similar a la Frataxina en la levadura. Ésta es una proteína muy bien conservada, que se encuentra en los humanos y en la levadura. Si se extrae el gen de ADN de la levadura para que no siga presente, se encuentra con que hay una acumulación grande de hierro en la mitocondria donde se encuentra la Frataxina. La Frataxina es requerida por la mitocondria para que nuestros cuerpos funcionen debidamente. Si no tenemos bastante, entonces la mitocondria no funcionará adecuadamente. Es responsable de la producción de energía. Esto está basado en varios estudios realizados en años anteriores. Parece aumentar el daño oxidativo, y se piensa que la Frataxina protege a la mitocondria de algún modo contra la tensión oxidativa en este proceso. Necesitamos Frataxina para reducir el daño de la oxidación. Basado en estos resultados, estamos llegando hacia un punto dónde se ha considerando un ensayo clínico con Idebedona. La esperanza está en que encontremos efectos no sólo en las cardiopatías, sino también los síntomas neurológicos de la ataxia de Freidreich.