Cada célula de nuestro cuerpo contiene dos metros de ADN que contienen los seis mil millones de bits del código de ADN necesarios para crear un cuerpo humano sano. Esto se conoce como el genoma humano . Ahora se acepta que lo que hace a las personas diferentes, y contribuye a su susceptibilidad a la mala salud, son las diferencias de 6-10 millones de ADN en el genoma humano que se sabe que existe dentro de la población general.

Un hecho sorprendente es que solo el 1.7% de estos 6 mil millones de bits de código representan los genes que producen proteínas. Las proteínas son los componentes físicos de nuestros cuerpos y son esenciales para mantenernos saludables.

Aunque se han logrado grandes avances en el mapeo de las diferencias de ADN asociadas con afecciones de salud mental como la depresión, la esquizofrenia y la ansiedad crónica gracias a la secuenciación del genoma humano, lo que sorprendió a muchos fue el descubrimiento de que más del 98% de estos cambios de ADN se encuentran dentro del resto oscuro y misterioso del genoma humano que no produjo proteínas.

Esta parte del genoma había sido descartada en gran medida como el genoma «basura» pero, debido a su importancia para la salud, ahora se conoce como «el genoma no codificante». Críticamente, todavía no entendemos completamente qué tipo de información está contenida en el genoma no codificante que es tan esencial para la salud humana y cómo las diferencias de ADN cambian esta información como resultado de mala salud.

Basura útil

Para comprender cómo el genoma no codificante apoya la salud, puede ser útil pensar en el cuerpo humano como una comunidad vasta y extremadamente compleja de diferentes células. Lo que significa que la identidad de una célula y su capacidad para comunicarse de manera efectiva con otras células es esencial para el desarrollo y la salud humanos normales.

En base a esta suposición, muchos científicos han sugerido que aunque los genes contienen la información para producir células, la información requerida para permitir que estas células se comuniquen y se organicen en tejidos reside en el genoma no codificante. Increíblemente, estimaciones recientes sugieren que el genoma humano no codificante contiene más de cinco veces más información crítica para la salud que la que está contenida en los genes.

Ahora sabemos que gran parte de la información en el genoma no codificante está en forma de secuencias de «cambio de genes» que controlan los niveles en que los genes se activan en células específicas y en respuesta a señales específicas. Es muy probable que estos interruptores, al responder a las señales que viajan entre las células, sean responsables de coordinar las interacciones de célula a célula necesarias para formar la estructura y función de órganos como el cerebro.

Sin embargo, identificar estos interruptores y su función en células específicas ha sido un desafío. Ser capaz de identificar y comprender fácilmente estos cambios genéticos, y los efectos de las diferencias de ADN que inducen problemas de salud en su actividad, serán críticos para comprender completamente la base genética de la salud mental.

Alcohol y ansiedad

Se sabe desde hace tiempo que varios genes son responsables de regular comportamientos como el consumo de alcohol y el estado de ánimo. De manera decepcionante, el análisis de estos genes en la población humana no logró identificar cambios en el ADN de estos genes que estaban fuertemente asociados con trastornos como el abuso de alcohol y la ansiedad crónica.

Trabajando en colaboración con Andrew McIntosh en la Universidad de Edimburgo, nuestra investigación buscó determinar qué controlaba la expresión muy específica de neuropéptidos (señales químicas) en partes del cerebro donde son esenciales para controlar el estado de ánimo normal y la ingesta de alcohol.

Notamos que los tipos de células específicas en las que se activaron muchos de estos genes eran compartidos por muchas especies diferentes. Por ejemplo, el gen que produce la ingesta de alcohol y el péptido de galanina para controlar el estado de ánimo se activó en regiones muy específicas del hipotálamo y la amígdala , partes del cerebro que controlan el apetito y el estado de ánimo en ratones, ratas y humanos.

Razonamos que las secuencias de los interruptores de genes que controlaban esta expresión también serían muy similares entre estas especies. Entonces, utilizamos computadoras poderosas que alinearon las secuencias de ADN de más de 100 especies de vertebrados y descubrimos que una secuencia de ADN que no codifica proteínas, junto al gen de la galanina , había cambiado muy poco a través de la evolución, lo que sugiere su importancia para la supervivencia.

Usando la edición CRISPR del genoma , un proceso que nos permite realizar eliminaciones específicas en el ADN de los ratones, eliminamos esta secuencia del genoma del ratón y descubrimos que el gen de la galanina estaba desactivado en estos ratones. Sorprendentemente, también descubrimos que los ratones que carecían de este interruptor bebían menos etanol y que los ratones machos habían reducido el miedo. La observación más importante fue que el interruptor contenía diferencias de ADN en la población humana que alteraron su actividad.

Nuestra investigación mostró que una de las diferencias podría estar relacionada con el abuso de alcohol y la ansiedad en los hombres en la cohorte genética humana del Biobanco del Reino Unido , que refleja nuestras observaciones en ratones. Este estudio fue publicado recientemente en la revista académica Molecular Psychiatry .

Creemos que nuestra capacidad para identificar de manera rápida y precisa los componentes funcionales del genoma humano que no codifica, y cómo pueden equivocarse para contribuir a la susceptibilidad a las condiciones de salud mental, es solo la punta del iceberg en términos de salud humana. Lo que significa que los mismos principios utilizados en nuestros estudios se pueden aplicar para otras enfermedades como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, la diabetes tipo 2 y la susceptibilidad a Covid-19.

Incluso hay evidencia de que la actividad de estos interruptores genéticos puede verse afectada por eventos de la vida como la privación infantil que se sabe que afecta la susceptibilidad a la enfermedad a través de un proceso epigenético conocido como metilación del ADN ; la epigenética es el estudio de mecanismos biológicos que activan y desactivan los genes.

Nunca ha habido un momento más emocionante para estar en genética y se espera que la exploración de la «materia oscura» del genoma no codificante traiga enormes beneficios en términos de poder diagnosticar susceptibilidades a trastornos de salud mental y otras afecciones. y ayúdenos a desarrollar tratamientos nuevos y más personalizados.

https://theconversation.com/discovering-how-genetic-dark-matter-plays-a-role-in-mental-illness-is-just-the-tip-of-the-iceberg-for-human-health-142326