Búsqueda de nuevos genes asociados a la diabetes neonatal

Abstract

El objetivo principal del presente trabajo ha sido identificar las alteraciones genéticas responsables de la diabetes neonatal o de comienzo precoz en pacientes sin alteraciones potencialmente patológicas en genes clásicamente asociados a la enfermedad. Para llevar a cabo este estudio, inicialmente se realizó un estudio genético de los genes clásicamente asociados a la diabetes neonatal en nuestra cohorte de pacientes. Tras realizar la secuenciación de dichos genes y descartar mutaciones que pudieran explicar la clínica de los pacientes, se seleccionaron ocho pacientes para realizar un estudio de exoma completo con el fin de identificar nuevas mutaciones asociadas con la enfermedad. Por último, se realizó el estudio funcional de una de las alteraciones identificadas en el análisis del exoma con el fin de establecer el impacto funcional de dicha variante en la patogénesis de la enfermedad a nivel de célula ¿ pancreática.En nuestra cohorte de 42 pacientes, el estudio estructural de los genes ABCC8, KCNJ11 e INS y el estudio de la región 6q24 revelaron alteraciones en 30 de los afectos (71%). La patogenicidad de las mutaciones se demostró usando los software de predicción y la cosegregación de la mutación en la familia. En doce pacientes (29%) no se detectaron mutaciones en ninguno de los genes analizados. Estos resultados concuerdan con otros estudios realizados previamente, en los que entre un 20 y un 40% de los pacientes con diabetes neonatal no presentaron mutaciones en los genes clásicamente asociados con la diabetes neonatal. Un 43% de los pacientes presentaba alteraciones en los genes que codifican para los canales de potasio (KCNJ11 y ABCC8), mientras que el 30% portaba alteraciones en la región 6q24 y un 23% en el gen de la insulina. Además, en uno de los pacientes que además de padecer diabetes neonatal tenía un cuadro poliglandular autoinmune caracterizado por enteropatía y autoinmunidad tiroidea, detectamos una alteración en el gen FOXP3, que ha sido previamente asociado al síndrome IPEX, un cuadro multisitémico autoinmune que incluye las patologías que padecía el paciente (enteropatía que causa diarrea severa y desnutrición, eczema, autoinmunidad tiroidea, etc.). En concordancia con la prevalencia descrita por otros autores, la mayoría de los casos de diabetes neonatal permanente presentan alteraciones en los canales de potasio, siendo las alteraciones en la insulina la segunda causa mas común. También de acuerdo con otros estudios, los pacientes con DNT de nuestra cohorte presentan mayoritariamente alteraciones en la región 6q24. Teniendo en cuenta las características clínicas de nuestros pacientes, concretamente la edad al diagnóstico y el peso al nacimiento, podemos concluir que en nuestra cohorte, los pacientes con alteraciones en la región 6q24 son los que muestran una clínica más característica. Estos pacientes tienen un menor peso al nacimiento y son diagnosticados en los primeros días de vida, mientras que los pacientes con alteraciones en los canales de potasio o en el gen de la insulina tienen un peso al nacimiento más alto y pueden ser diagnosticados hasta 6 meses después del nacimiento. A la hora de realizar estudios de diagnóstico genético, estas diferencias en las características clínicas pueden ser orientativas de qué genes pueden estar alterados y por tanto, pueden utilizarse para priorizar el análisis de un gen en concreto. En una segunda fase, seleccionamos ocho pacientes en los que no detectamos mutaciones en los genes clásicamente asociados a diabetes neonatal, y realizamos un estudio de exoma completo con la intención de identificar mutaciones potencialmente patogénicas. Gracias al estudio de exoma, identificamos cinco variantes potencialmente patogénicas que podrían explicar la patogénesis de la enfermedad en dichos pacientes (62%). Por último, realizamos la caracterización funcional de una de las variantes y demostramos que tiene un impacto deletéreo en la función de la célula ¿ pancreática y que por lo tanto puede ser la responsable de la clínica de la paciente que la porta. En concreto, el estudio funcional realizado a nivel de célula ¿ pancreática demostró que la mutación P330S en el gen STAT3 identificada en una de las familias gracias al estudio de exoma completo conducía a una disminución de la síntesis de insulina en las células ß pancreáticas y que podría ser la responsable directa del desarrollo de la diabetes neonatal en la paciente portadora de la mutación. Este factor de transcripción inhibía la expresión del factor de transcripción Isl-1, implicado a su vez en la regulación de la expresión de la insulina. De la misma manera, observamos que la inhibición de la expresión de Isl-1 provocada por la mutación en STAT3 resultaba en una disminución en la expresión de la insulina y en una disminución drástica en la secreción de insulina estimulada por glucosa. Aunque el resto de mutaciones identificadas han sido etiquetadas como patogénicas en los análisis de predicción in silico, es necesario realizar estudios funcionales para esclarecer su verdadero impacto en la patogénesis de la enfermedad. Concluimos por tanto que mediante el estudio de los genes clásicamente asociados a diabetes neonatal se resuelven alrededor del 70% de los casos de diabetes neonatal, por lo que el análisis estructural de estos genes debería considerarse siempre que exista sospecha de diabetes neonatal. Además del análisis estructural de las regiones codificantes de los genes asociados a diabetes monogénica, para optimizar el diagnóstico genético de la diabetes neonatal se deberían analizarlas regiones intrónicas y regiones UTR de dichos genes, ya que alteraciones en esas regiones están asociadas con el desarrollo de la patología. También inferimos que la edad al diagnóstico, el peso al nacimiento y el tipo de diabetes neonatal (permanente o transitoria) son características clínicas que se deben tener en cuenta para orientar el estudio genético y priorizar el análisis de unos genes sobre otros. Por otro lado, teniendo en cuenta que un correcto diagnóstico genético de la diabetes neonatal puede suponer una mejora en el tratamiento, es importante optimizar los métodos de diagnóstico. Así, los análisis de exoma completo serían una herramienta útil para aumentar la eficacia del diagnóstico genético de la diabetes neonatal. Aun así, debemos tener en cuenta que para confirmar la patogenicidad de las mutaciones identificadas mediante análisis del exoma completo, es necesario realizar estudios funcionales. En este sentido, los resultados de este trabajo demuestran que la mutación activante identificada en el factor de transcripción STAT3 inhibe la síntesis y secreción de insulina y por tanto, puede ser la responsable etiológica del desarrollo de la DN en la paciente portadora de la misma.