Análisis Genómico de Fenotipos de la Hemostasia Relacionados con la Enfermedad Tromboembólica Venosa

Abstract

La trombosis es el principal factor responsable de la enfermedad tromboembólica venosa (VTE). Esta enfermedad es la tercera causa de muerte cardiovascular a nivel mundial. Se describe como una enfermedad compleja y multifactorial, donde factores genéticos y ambientales, y la interacción entre éstos, dan lugar a la susceptibilidad para padecer VTE. Por lo tanto, estamos ante una patología compleja y muy frecuente cuyo diagnóstico, prevención y tratamiento son importantes retos de la medicina actual, a los que se dedican grandes esfuerzos asistenciales y económicos. Anteriormente, como parte del Proyecto Genetic Analysis of Idiopathic Thrombophilia 1 (GAIT-1), en el que se incluyen familias extensas reclutadas a partir de un individuo con trombofilia idiopática, se estimó una heredabilidad del 0,61±0,16 para el riesgo de padecer VTE. Sin embargo, los componentes genéticos son los menos conocidos entre las causas de enfermedad cardiovascular. La presente tesis doctoral se enmarca en este contexto. En el Proyecto GAIT-1 se cuantificó también el componente genético de fenotipos intermediarios, así como sus implicaciones en el riesgo de padecer VTE. Es por ello que la presente tesis doctoral tiene como objetivo identificar factores genéticos responsables de la variabilidad de fenotipos intermediarios relacionados con la cascada de la coagulación y la fibrinólisis, utilizando las más modernas técnicas de análisis genético. Como parte del Proyecto Genetic Analysis of Idiopathic Thrombophilia 2 (GAIT-2) se ha evaluado de nuevo el componente genético del riesgo de VTE. De esta manera, se ha estimado una heredabilidad del 0,67±0,17, lo que indica que los genes juegan el papel más importante en la variación del riesgo de padecer esta enfermedad. A continuación, se han estudiado en diferentes grupos de familias fenotipos intermediarios individuales como el factor VIII de la coagulación (FVIII), el factor XI (FXI) y el plasminógeno. Asimismo, a través de los parámetros derivados del test de generación de trombina (TGT) y el estudio de “metafenotipos” se ha aplicado una visión global e integradora para el análisis en conjunto de distintos parámetros implicados en el mecanismo de la VTE. Los métodos actuales aplicados en la investigación genética de las enfermedades complejas son diversos y complementarios. Por este motivo, se ha empleado una estrategia para el estudio de genoma completo sin evidencias previas que engloba tanto los análisis de ligamiento como los análisis de asociación en familias. Además, se ha profundizado en el análisis de genes candidatos mediante la técnica de secuenciación masiva. A partir de esta estrategia, se ha identificado por primera vez al gen CIB4 en relación con los niveles de FVIII. Por otra parte, el gen F2 se ha confirmado como el principal determinante genético de la variabilidad de los niveles de TGT y, a partir del análisis genético de “metafenotipos”, KNG1 se ha postulado como uno de los principales determinantes genéticos implicados en la variabilidad de diversos parámetros de la vía intrínseca de la coagulación. A continuación, a partir de datos de secuenciación masiva de los genes CIB4, KNG1 y F11 se ha identificado un conjunto de variantes genéticas comunes, de baja frecuencia alélica y raras asociadas a la variabilidad de los niveles de FVIII y FXI. Por último, se han identificado potenciales mutaciones patogénicas en KNG1, F11 y PLG que se han caracterizado in silico mediante programas de predicción de funcionalidad. En resumen, el análisis genético de fenotipos intermediarios ha aportado un conjunto de datos que podrían esclarecer parte de la ”heredabilidad” perdida de la VTE. Por lo tanto, estos estudios podrían tener importantes repercusiones clínicas.

Venous thromboembolism (VTE) is a common disease world-wide. It involves genetic and environmental risk factors and their interaction. Research efforts have been focusing on the improvement of diagnostic techniques, prevention and therapeutic approaches to VTE. We know that VTE has a heritability of approximately 61%. However, the known genetic variants involved in the risk of VTE explain only a small proportion of the genetic variance. My thesis identifies genetic determinants involved in the variability of intermediate phenotypes related to the coagulation cascade and the fibrinolysis system. First, it was estimated using a new set of families that the risk of VTE has a heritability of approximately 67%. Then, the genetic determinants involved in the variability of individual intermediate phenotypes were analyzed. These include coagulation factor VIII (FVIII), factor XI (FXI) and plasminogen. Also, the results demonstrated that the thrombin generation assay is a useful global intermediate phenotype and the “metaphenotypes” were used for the combined analyses of different coagulation parameters. In this thesis both linkage and family-based association studies were performed using whole genomes. In addition, Next Generation Sequencing (NGS) was used to analyze candidate genes. The strategy identified the CIB4 gene as a candidate related to FVIII levels. In addition, the results confirmed that the major genetic determinant of thrombin generation was the F2 gene. From the genetic analysis of “metaphenotypes” it was found that the KNG1 gene was related to the variability of several parameters of the coagulation cascade and fibrinolysis. Moreover, using NGS of CIB4, KNG1 and F11 genes it has been identified a set of common, low-frequency and rare genetic variants associated to FVIII and FXI levels. Finally, functional effects of putative pathogenic mutations in KNG1, F11 and PLG genes were evaluated using in silico predictions. In summary, the genetic analyses of the intermediate phenotypes can help to identify the missing heritability of the risk of VTE. This, in turn, could ultimately have considerable clinical applications.