Genètica molecular de l'autisme: recerca de variants de susceptibilitat i estudis funcionals

Abstract

Els trastorns de l’espectre autista (TEA) són trastorns greus del neurodesenvolupament, caracteritzats per una discapacitat en la comunicació, tant verbal com no verbal, la limitació de la interacció social i comportaments i interessos restrictius i repetitius. La seva prevalença s’estima entre el 0,5% i l’1%, amb una mitjana de 4 vegades més homes afectats que dones. Els estudis familiars i de bessons indiquen una àmplia contribució genètica als TEA. Tot i això, el coneixement actual sobre aquests factors genètics és encara limitat, i les causes de la malaltia continuen plantejant una qüestió important.

El treball que es presenta en aquesta Tesi Doctoral ha permès identificar variació genètica de risc als TEA. Així, s’ha avaluat la participació en autisme de variants rares del gen candidat PTCHD1, mitjançant el seu cribratge mutacional, i de gens que codifiquen microRNAs, per seqüenciació massiva. També s’ha estudiat la participació de variants genètiques de susceptibilitat, mitjançant estudis d’associació cas-control poblacionals, en el anteriors candidats: PTCHD1 i els gens de microRNA. S’ha dut a terme el primer estudi sistemàtic de la contribució als TEA de variants rares heretades, mitjançant la seqüenciació d’exomes de 10 famílies múltiplex. Aquest estudi va suggerir nous gens candidats, entre els quals destacava el gen de densitat post-sinàptica YWHAZ. A continuació, es va analitzar la família de gens 14-3-3, a la qual pertany YWHAZ, mitjançant un estudi d’associació cas-control amb polimorfismes dels set gens de la família, i el cribratge mutacional dels mateixos a una mostra de pacients per seqüenciació d’alt rendiment, amb l’objectiu d’avaluar la contribució de variants comunes i rares en aquests gens als TEA.

S’han realitzat estudis funcionals de dues de les variants rares descrites en aquests treballs: una duplicació de 27 pb a la regió promotora del gen PTCHD1, identificada a tres pacients no emparentats mitjançant el cribratge del gen, i una mutació de canvi de pauta de lectura al gen YWHAZ, identificada a dos germans de l’estudi d’exomes a famílies múltiplex.

Autism Spectrum Disorders (ASD) are a severe group of neurodevelopmental disorders characterized by impairments in both verbal and non-verbal communication, limited social interaction and repetitive and restrictive interests and behaviors. Their prevalence is estimated between 0.5 and 1%, with 4 times more affected males than females. Family and twin studies have shown a large genetic contribution to ASD. However, our current understanding of the specific underlying genetic factors remains largely unknown.

The work presented in this Thesis allowed us to identify genetic variation of risk to ASD. We evaluated the involvement of rare genetic variants of the candidate gene PTCHD1 to autism by Sanger sequence analysis, and of genes encoding microRNAs by high-throughput sequencing. We also studied the participation of common susceptibility variants by population-based case-control association studies targeting the former candidates: PTCHD1 and microRNA genes. Additionally, we performed the first systematic study of the contribution to ASD of rare inherited variants by exome sequencing of 10 multiplex families. This study identified new candidate genes, among them the post-synaptic density gene YWHAZ. Subsequently, the 14-3-3 gene family, to which YWHAZ belongs, was analyzed by a case-control association study with polymorphisms covering the different ORFs, and by a mutation screening in a sample of patients using high-throughput sequencing, with the aim to evaluate the contribution of common and rare variants in these genes to ASD.

Finally, we performed functional studies of two rare variants described in these works: a 27-bp duplication in the promoter region of PTCHD1, identified in three unrelated patients, and a frameshift mutation in the YWHAZ gene, identified in two affected siblings from one of the multiplex families.