Análisis genético de enfermedades osteoarticulares en animales de compañía

Abstract

El sistema osteoarticular está formado por los huesos, articulaciones y ligamentos. Su función es permitir la estabilidad del cuerpo y la movilidad de sus diferentes partes. Las alteraciones en su desarrollo pueden conllevar a las enfermedades osteoarticulares hereditarias. Estas constituyen un grupo heterogéneo de trastornos que se caracterizan por el crecimiento, desarrollo y remodelación anormales de los huesos y los cartílagos. Tras décadas de desarrollo de la genética y gracias a los recientes avances tecnológicos, se han descubierto los mecanismos moleculares involucrados en numerosas de estas enfermedades, así como también los defectos genéticos subyacentes. La medicina de precisión basada en el ADN que utiliza métodos de vanguardia, como la secuenciación del genoma (WGS) y del transcriptoma completo (RNA-seq), se ha utilizado con éxito en los últimos años para el diagnóstico rutinario tanto en medicina humana como veterinaria. El descubrimiento de las variantes causantes de enfermedades permite a los criadores de perros y gatos evitar la propagación de dichas mutaciones en la raza afectada, mejorando en última instancia la salud de toda la población mediante una mejor gestión de la cría. Adicionalmente, la identificación de biomarcadores permite un diagnóstico más preciso en fase temprana de la enfermedad, mejorando así el bienestar animal y evitando pérdidas económicas en medicina veterinaria. Muchos trastornos osteoarticulares en humanos tienen una contraparte muy similar en los animales domésticos. Los modelos espontáneos en animales de raza pura, como los perros y gatos, que tienen una estructura poblacional única y una similitud física con los humanos son modelos valiosos para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas en humanos. En esta tesis, se ha realizado el análisis de tres enfermedades osteoarticulares en animales de compañía aplicándose diferentes enfoques genéticos, con la ayuda de tecnologías de secuenciación de nueva generación (NGS). El uso intensivo de ciertos reproductores ha conducido a un alto grado de parentesco entre perros y gatos de pedigrí y, por lo tanto, a altos índices de consanguinidad facilitando la propagación de rasgos genéticos indeseables dentro de numerosas razas. La metodología utilizada para el estudio de las dos displasias esqueléticas investigadas se basó en estudios de familia y se trata de patologías heredadas como rasgos monogénicos autosómicos recesivos. Se identificó una variante homocigota en un sitio de empalme (splice site) en el gen PRKG2 en dogos argentinos afectados desde edad infantil por una forma de enanismo desproporcionado, mediante un estudio de análisis de ligamiento y mapeo de homocigosidad y, WGS de un animal afectado. PRKG2 codifica la proteína quinasa cGMP dependiente tipo 2, un conocido regulador de la diferenciación de los condrocitos. Las variantes de pérdida de función de PRKG2 han sido asociadas previamente a enanismo desproporcionado en humanos, bovinos, ratones y ratas. La variante PRKG2:c.1634+1G>T identificada en esta tesis es el primer reporte en animales de compañía. En la familia de británico de pelo corto estudiada, dos gatitos compañeros de camada presentaron a los dos meses de edad paraparesia severa, hernia cerebelosa y coprostasis debido a malformaciones esqueléticas complejas. Los datos de WGS de ambos casos revelaron una variante homocigota de tipo corrimiento del marco de lectura (frameshift) en el gen LTBP3, codificante de la proteína 3 de unión al factor de crecimiento transformante latente β (TGF-β), regulador clave de TGF-β implicado en la morfogénesis y remodelación ósea. Alteraciones en el gen LTBP3 se han observado previamente en displasias esqueléticas similares en humanos. Hasta la realización de esta tesis, la variante descubierta en la raza británico de pelo corto representa el primer reporte en animales domésticos. Finalmente, mediante un estudio de tipo caso-control en ovejeros alemanes, utilizando RNA-seq de sangre periférica como tejido indicador, se identificó el gen THBS4 como posible biomarcador circulante de la osteoartritis (OA) en perros. Estudios previos han reportado un incremento significativo en los niveles de expresión de THBS4 en humanos y modelos murinos con OA avanzada. En conclusión, los resultados obtenidos con el desarrollo de este trabajo de tesis doctoral contribuyen a la identificación de variantes genéticas candidatas a causar dos tipos de displasia esqueléticas y un gen candidato a biomarcador circulante de la OA. Se han aplicado diferentes enfoques genéticos, con la ayuda de tecnologías de NGS. Estos datos facilitan las pruebas genéticas que permitirían evitar la cría no intencionada de mascotas afectadas y aportan nuevas evidencias sobre el perfil de expresión de la OA canina