Genetic basis of Parkinson's disease in Southern Spain

En las ultimas dos decadas, hemos sido testigos de una revolucion en el campo de la genetica de la Enfermedad de Parkinson (EP), un trastorno neurodegenerativo que afecta principalmente al movimiento y cuya causa es la muerte de las neuronas dopaminergicas de la substantia nigra pars compacta (SNpc). El descubrimiento de genes asociados a mutaciones deletereas causantes de la variedad familiar o de variantes geneticas de riesgo asociadas a la forma esporadica, ha proporcionado un mejor conocimiento acerca de los posibles mecanismos moleculares implicados en su patogenesis. Conocer las bases moleculares de esta enfermedad orientara el desarrollo de nuevas terapias farmacologicas que frenen, curen o prevengan la neurodegeneracion. El principal objetivo de la presente Tesis Doctoral es el estudio de la arquitectura genetica de la EP familiar y esporadica en el sur de Espana, evaluando de forma detallada una poblacion que hasta el momento ha sido pobremente estudiada en este contexto. El primer objetivo de este trabajo se centro en llevar a cabo un screening mutacional en genes candidatos previamente asociados a la EP. Para ello, se incluyeron 134 pacientes, de los cuales 97 individuos desarrollaron EP con inicio tardio (EP-ta), 28 con inicio temprano (EP-te) y 9 eran casos familiares (EP-fam). El analisis genetico se realizo mediante dos aproximaciones diferentes. La primera se baso en un estudio de secuenciacion de ultima generacion a traves de un panel que incluia los siguientes 8 genes: LRRK2, SNCA, PARK2, PINK1, DJ-1, VPS35, GBA y GCH1, en el grupo EP-te y EP-fam. En segundo lugar, para el grupo EP-ta, se secuenciaron los genes GBA (exones 8-11) y LRRK2 (exones 31 y 41) donde residen la mayoria de las variantes patogenicas conocidas. Se identificaron mutaciones patogenicas en un total de 30 pacientes (22,4%), destacando los genes GBA y LRRK2 donde fueron particularmente frecuentes con respecto a otras poblaciones. Ademas, se detecto la delecion en heterocigosis de los exones 3 y 4 en el gen PARK2 como causa de la EP en un caso familiar de inicio temprano. Uno de los hallazgos mas interesantes fue el descubrimiento de la nueva mutacion R32S en el gen VPS35. Aunque los analisis de simulacion in silico realizados para predecir su grado de patogenicidad, catalogaron el cambio amino acidico como danino tanto para la estructura, estabilidad y funcionamiento de la proteina codificada por este gen, se requieren investigaciones adicionales para establecer su papel en la patogenesis de la EP. El segundo objetivo de la tesis fue el estudio de la variabilidad genetica en determinados loci candidatos relacionados con la EP, en un grupo de 113 casos y 374 controles sanos. Concretamente, se analizaron 64 polimorfismos de tipo SNP (single nucleotide polymorphism) representativos de regiones especificas del genoma implicadas en la patogenesis de la EP, a traves de un array customizado. Nuestros resultados mostraron que las variantes intronicas de riesgo rs356204 y rs2736990 del gen SNCA, estaban asociadas significativamente a la EP en el modelo ajustado. Los analisis haplotipicos desvelaron una asociacion significativa de los haplotipos TTGG y CCAA del gen GBA (rs2990245-rs2049805-rs914615-rs206698), y el haplotipo TGGT del gen SNCA (rs356204-rs356219-rs2736990-rs356220) con la EP. El tercer objetivo de esta tesis se centro en realizar el primer estudio genetico de asociacion a gran escala (GWAS) en enfermos de EP de Espana. Los GWAS constituyen la principal herramienta metodologica para expandir el espectro de las variantes geneticas de riesgo implicadas en la EP idiopatica. Para ello, 240 casos y 192 controles fueron genotipados en el array NeuroX, un chip que contiene alrededor de 240.000 variantes geneticas. Se estudio si existia asociacion entre el genotipo de variantes comunes y la EP, asi como con la edad de inicio de la sintomatologia. Se encontro una leve asociacion (p < 0,05) entre los siguientes loci candidatos y la EP: ACMSD/TMEM163, MAPT, STK39, MIR4697 y SREBF/RAI1. No se detecto ninguna correlacion con la edad de inicio. Se realizo un perfil genetico de riesgo incluyendo 30 variantes geneticas asociadas a la EP a traves de un coeficiente de riesgo acumulativo. Se demostro que aquellos individuos portadores de un mayor numero de alelos de riesgo tenian una predisposicion 3,6 veces superior de desarrollar EP con respecto al grupo de individuos en el quintil mas bajo del analisis. Posteriormente, se estudio si existian posibles regiones en homocigosis sobrerrepresentadas en nuestro grupo de casos que pudieran revelar la presencia de variantes recesivas implicadas en la EP. Se identificaron dos regiones en homocigosis mas frecuentes en casos que en controles: una en el gen HLA-DQB1 (6 casos y 1 control) y otra en el locus GBA-SYT11 (1 caso). Se exploro la presencia de variantes raras y de variantes genomicas estructurales. Los resultados no revelaron ninguna variante rara nueva asociada a la EP. Sin embargo, se identifico un largo espectro de variantes geneticas presentes en los casos y ausentes en controles en los genes PINK1, PARK2, GIGYF2, DNAJC13, SYNJ1 y FBXO7. Cabe destacar las variantes patogenicas GBA N370S y LRRK2 G2019S encontradas en 8 y 7 casos respectivamente. Finalmente, se identifico una delecion en el exon 6 del gen PARK2 en un caso. Los resultados de esta tesis permiten conocer mejor las variantes geneticas presentes en la poblacion estudiada. Los marcadores geneticos descritos pueden ser de utilidad no solo en el diagnostico preclinico de la EP sino que en la identificacion de individuos en riesgo de desarrollarla.