Análisis del núcleo celular en neuropatologías infrecuentesbúsqueda de biomarcadores y dianas en enfermedad de huntington y gliomas

Resumen

PARTE I La enfermedad de Huntington (EH) es una patología neurodegenerativa causada por una expansión aberrante de repeticiones CAG en el exón 1 del gen de la Huntingtina (HTT). Entre los múltiples procesos celulares alterados por esta expansión, la desregulación transcripcional es uno de los eventos más tempranos en la enfermedad que afecta a la expresión de genes involucrados en funciones neuronales y de supervivencia a lo largo de la progresión de la patología. En los últimos años, diversos estudios se han centrado en los factores epigenéticos y modificadores de la cromatina como una posible explicación causal de dicha desregulación, ofreciendo potenciales dianas de interés para futuras terapias farmacológicas. En esta primera parte de la tesis, examinamos los perfiles de expresión génica en la corteza prefrontal, estriado, hipocampo y cerebelo de las cepas murinas transgénicas R6/1 y N171-82Q, modelos de progresión rápida de la EH, con la finalidad de identificar las firmas transcripcionales tempranas asociadas con los estadios prodrómicos de la enfermedad. Estas firmas fueron validadas en los perfiles transcripcionales de otros modelos animales, así como en cerebros post-mortem de pacientes de EH y contenían genes específicos de área cerebral y de poblaciones neuronales. Tras un meta-análisis exhaustivo de sets de datos transcriptómicos de libre acceso, observamos que nuestras firmas tempranas mostraron una similitud significativa con los cambios transcripcionales observados en cepas de ratón deficientes en genes reguladores de la epigenética. Los casos más destacados fueron el knockout condicional de la acetiltransferasa de lisinas CBP en neuronas post-mitóticas del cerebro anterior, el doble knockout de las histonas metiltransferasas Ezh1 y Ezh2, componentes del complejo represivo Polycomb de tipo 2 (PRC2), y los mutantes condicionales de las histonas metiltransferasas G9a (Ehmt2) y GLP (Ehmt1). Confirmamos que en estos estadios tempranos de manera incipiente se producía una reducción en los niveles proteicos de CBP y una hipoacetilación histónica de los sitios de inicio de la transcripción de determinados genes alterados transcripcionalmente en los cerebros de ratones R6/1. En base a estas observaciones, proponemos que el estado epigenético neuronal está comprometido en los estadios prodrómicos de la EH, dando lugar a un programa transcripcional alterado implicado principalmente en identidad neuronal. PARTE II Los gliomas comprenden astrocitomas, oligodendrogliomas y glioblastomas, siendo estos últimos los más agresivos, de peor pronóstico y de mayor recurrencia a pesar de los procedimientos actuales de intervenciones quirúrgicas y terapéuticas. Con la finalidad de identificar los factores potenciales de utilidad diagnóstica que subyacen a la alta malignidad del glioblastoma, en esta segunda parte de la tesis combinamos un examen molecular de nuestra propia colección de resecciones quirúrgicas tumorales con un análisis de los sets de datos depositados en The Cancer Genome Atlas (TCGA), llegando a determinar que los niveles de las diferentes variantes de la histona H3, como componente estructural esencial de los nucleosomas, se asocian a gliomas de diferente malignidad. Siendo más precisos, se determinó una reducción neta en los niveles de la variante no canónica H3.3 en glioblastoma en comparación con los astrocitomas y oligodendrogliomas de bajo grado con un concomitante aumento en los niveles de las variantes canónicas H3.1/H3.2. Este incremento puede ser potencialmente útil en el diagnóstico clínico de gliomas de alto grado y puede ser explicado, al menos parcialmente en nuestra cohorte, por la inducción de múltiples genes histónicos que codifican para estas formas canónicas. Además, las alteraciones en los niveles de las variantes de histona H3 se correlacionaron con alteraciones moleculares relevantes tanto para el diagnóstico como para el pronóstico de los gliomas (como son las mutaciones somáticas en los genes ATRX, TP53, PIK3CA y la hipermetilación del promotor MGMT), y con patrones específicos de metilación del DNA, lo que sugiere un posible efecto de dichas variantes en la modulación del paisaje epigenético de los gliomas. En conclusión, este estudio identificó un ratio desequilibrado en la expresión de las variantes de la histona H3 asociadas con malignidad del glioma y propone el examen de los niveles de H3.3 y H3.1/H3.2 para refinar aún más el diagnóstico y pronóstico de los gliomas de bajo y alto grado en futuros estudios.