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# Biología # Genética

El choque entre genes y ambiente en la salud

Explora cómo la genética y el ambiente influyen en nuestros riesgos de salud.

W. James Gauderman, Yubo Fu, Bryan Queme, Eric Kawaguchi, Yinqiao Wang, John Morrison, Hermann Brenner, Andrew Chan, Stephen B. Gruber, Temitope Keku, Li Li, Victor Moreno, Andrew J Pellatt, Ulrike Peters, N. Jewel Samadder, Stephanie L. Schmit, Cornelia M. Ulrich, Caroline Um, Anna Wu, Juan Pablo Lewinger, David A. Drew, Huaiyu Mi

― 7 minilectura


Genes vs. Entorno: Genes vs. Entorno: Riesgos de Salud en los resultados de salud. Desentrañando el impacto de la genética
Tabla de contenidos

Los genes y el entorno juegan roles significativos en nuestra salud. A veces, nuestra composición genética nos hace más sensibles (o resistentes) a influencias ambientales específicas. Esta relación se conoce como interacción gen-ambiente, a menudo abreviada como interacción GxE. Imagina tus genes como un libro y el entorno como un lector. Dependiendo de cómo el lector interprete el texto, el significado puede cambiar. En este caso, ciertas exposiciones pueden aumentar o disminuir el riesgo de desarrollar enfermedades según nuestras predisposiciones genéticas.

¿Qué es un Puntuación de Riesgo Poligénico?

Para medir cómo los genes afectan nuestro riesgo de problemas de salud, los científicos desarrollaron una herramienta llamada Puntuación de Riesgo Poligénico (PRS). Puedes pensar en esto como una "boleta de calificaciones genética". Esta puntuación toma varias variantes genéticas—como pequeños marcadores en un mapa gigantesco de tu ADN—y las combina para dar una visión general de cuán probable es que desarrolles un rasgo o enfermedad específica. Estas variantes genéticas a menudo se identifican en grandes estudios que buscan vínculos entre genes y condiciones de salud.

Por ejemplo, si recibieras un informe de salud que diga, “Tienes un mayor riesgo de hipertensión,” eso es similar a cómo funciona un PRS – resume tu riesgo genético basado en una colección de variantes genéticas conocidas.

Análisis de Interacción Gen-Entorno

Un análisis GxE se centra en identificar grupos de personas con ciertos rasgos genéticos que podrían reaccionar de manera diferente a factores ambientales específicos. Piensa en esto así: dos personas podrían estar expuestas a la misma condición ambiental, digamos, fumar. Una persona, debido a su trasfondo genético, podría desarrollar problemas respiratorios, mientras que la otra pasa sin toser.

El objetivo de estos análisis es ver cómo el entorno interactúa con ciertos antecedentes genéticos al evaluar el riesgo de enfermedades. Esto puede ser crucial para desarrollar estrategias de prevención efectivas.

El Papel del PRS en Estudios de Gene-Environment

En los últimos años, los investigadores han estado utilizando el PRS para profundizar en estas interacciones GxE a través de varias condiciones de salud como el cáncer de pulmón, la diabetes, el TDAH y problemas cardíacos. Al analizar cómo el riesgo genético de una persona interactúa con influencias ambientales, los investigadores pueden identificar mejor quién podría estar en riesgo y qué estrategias de prevención podrían funcionar mejor para ellos.

Imagina tener una bola de cristal que te dice no solo que podrías resfriarte este invierno, sino que te sería más fácil atraparlo si estás rodeado de personas que están estornudando y moqueando. Esa es la visión que los científicos esperan ofrecer a través de estos análisis.

Desafíos al Detectar Interacciones Gene-Environment con PRS

Sin embargo, usar PRS para explorar estas interacciones no siempre es sencillo. Un desafío surge del hecho de que el PRS estándar incluye una amplia variedad de variantes genéticas, muchas de las cuales pueden no ser directamente relevantes para el factor ambiental específico que se está estudiando.

Por ejemplo, si piensas en el PRS como una olla de sopa, podría contener muchos ingredientes que no encajan. Algunos ingredientes podrían diluir el sabor de los sabores que quieres resaltar, especialmente cuando buscas interacciones específicas. Esto puede hacer que sea más difícil identificar qué factores genéticos realmente importan al considerar influencias ambientales en el riesgo de enfermedad.

Entrando a los Puntuaciones de Riesgo Poligénico por Vía (pPRS)

Para abordar estos desafíos, los investigadores proponen usar algo llamado Puntuaciones de Riesgo Poligénico por Vía, o pPRS. Mientras que un PRS observa la imagen general, un pPRS reduce la vista a vías biológicas específicas—piensa en esto como hacer zoom en una sección particular de la sopa donde viven todos los buenos sabores.

Un pPRS solo incluye variantes genéticas que se sabe que interactúan con ciertos factores ambientales. Al centrarse en estos conjuntos específicos de SNPS, los investigadores esperan identificar mejor las interacciones y aumentar la capacidad para detectar estas asociaciones.

Análisis Basado en Vías en Acción

Para ilustrar cómo funciona esto, los investigadores examinaron el Cáncer colorrectal (CRC) usando tanto PRS como pPRS. Se centraron en un factor protector bien conocido: el uso de medicamentos antiinflamatorios no esteroides (AINEs), que suelen ofrecerse sin receta (piensa en ibuprofeno).

Los investigadores analizaron un grupo sustancial de personas con CRC y aquellas que no lo tenían. Al recopilar datos detallados sobre el uso de AINEs y analizar los datos genéticos de estas personas, buscaron ver cómo los genes podrían influir en el efecto de los AINEs sobre el riesgo de CRC.

Para el análisis, identificaron 204 variantes genéticas vinculadas al CRC de un gran estudio genético. Luego crearon un PRS general basado en estas variantes y un pPRS que se basó en variantes genéticas específicas conocidas por estar asociadas con ciertas vías biológicas.

Los Resultados del Estudio de CRC

Descubrieron que, mientras que el PRS general no mostraba una interacción significativa con el uso de AINEs, ¡el pPRS sí! Específicamente, dos vías relacionadas con TGF-β y el receptor de hormona liberadora de gonadotropina mostraron un vínculo significativo con el uso de AINEs en la protección contra el CRC.

Esto significa que si tienes ciertos perfiles genéticos asociados con estas vías, podrías recibir más protección al tomar AINEs contra el cáncer colorrectal. ¡Piensa en esto como tener un superpoder contra el CRC si tienes la composición genética correcta y usas AINEs adecuadamente!

Impacto de Entender Interacciones GxE en Prevención

Los hallazgos de investigaciones como esta pueden influir significativamente en cómo abordamos la medicina preventiva. Al reconocer factores genéticos específicos que modifican el impacto de las exposiciones ambientales, los proveedores de atención médica pueden personalizar mejor las estrategias de prevención.

Por ejemplo, si el trasfondo genético de una persona sugiere que tiene un mayor riesgo de desarrollar CRC, incluso con el uso de AINEs, los profesionales de la salud podrían sugerir estrategias de detección más específicas o medidas protectoras adicionales.

Direcciones Futuras en la Investigación Gen-Environment

A medida que los investigadores continúan esta línea de investigación, esperan refinar aún más sus métodos. Sería valioso explorar varias variantes genéticas, más allá de aquellas asociadas con enfermedades, y examinar cómo interactúan con otros factores ambientales.

Por ejemplo, considera cómo la dieta, la actividad física, o incluso la ubicación geográfica podrían entrelazarse con factores genéticos al evaluar el riesgo de enfermedad. Entender esta complejidad puede ayudar a construir un mejor marco para la medicina personalizada.

Conclusión

Las Interacciones gen-ambiente presentan un rompecabezas fascinante para los investigadores. Revelan cómo nuestra genética y el entorno pueden trabajar juntos para influir en nuestra salud de maneras profundas. Al aprovechar herramientas como PRS y pPRS, los científicos están mejor equipados para desglosar estas interacciones y descubrir información que, en última instancia, puede llevar a mejorar las estrategias de prevención y los resultados de salud.

A medida que seguimos en este camino, las posibilidades para entender y mitigar los riesgos para la salud crecen, abriendo puertas a enfoques personalizados que se adaptan a los antecedentes genéticos individuales. ¿Quién sabe? Tal vez un día, todos tengamos nuestra propia receta de salud para una vida larga y saludable, personalizada según nuestros ingredientes genéticos únicos.

Fuente original

Título: Pathway Polygenic Risk Scores (pPRS) for the Analysis of Gene-environment Interaction

Resumen: A polygenic risk score (PRS) is used to quantify the combined disease risk of many genetic variants. For complex human traits there is interest in determining whether the PRS modifies, i.e. interacts with, important environmental (E) risk factors. Detection of a PRS by environment (PRS x E) interaction may provide clues to underlying biology and can be useful in developing targeted prevention strategies for modifiable risk factors. The standard PRS may include a subset of variants that interact with E but a much larger subset of variants that affect disease without regard to E. This latter subset will water down the underlying signal in former subset, leading to reduced power to detect PRS x E interaction. We explore the use of pathway-defined PRS (pPRS) scores, using state of the art tools to annotate subsets of variants to genomic pathways. We demonstrate via simulation that testing targeted pPRS x E interaction can yield substantially greater power than testing overall PRS x E interaction. We also analyze a large study (N=78,253) of colorectal cancer (CRC) where E = non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), a well-established protective exposure. While no evidence of overall PRS x NSAIDs interaction (p=0.41) is observed, a significant pPRS x NSAIDs interaction (p=0.0003) is identified based on SNPs within the TGF-{beta} / gonadotropin releasing hormone receptor (GRHR) pathway. NSAIDS is protective (OR=0.84) for those at the 5th percentile of the TGF-{beta}/GRHR pPRS (low genetic risk, OR), but significantly more protective (OR=0.70) for those at the 95th percentile (high genetic risk). From a biological perspective, this suggests that NSAIDs may act to reduce CRC risk specifically through genes in these pathways. From a population health perspective, our result suggests that focusing on genes within these pathways may be effective at identifying those for whom NSAIDs-based CRC-prevention efforts may be most effective. Author SummaryThe identification of polygenic risk score (PRS) by environment (PRSxE) interactions may provide clues to underlying biology and facilitate targeted disease prevention strategies. The standard approach to computing a PRS likely includes many variants that affect disease without regard to E, reducing power to detect PRS x E interactions. We utilize gene annotation tools to develop pathway-based PRS (pPRS) scores and show by simulation studies that testing pPRS x E interaction can yield substantially greater power than testing PRS x E, while also integrating biological knowledge into the analysis. We apply our method to a large study of colorectal cancer to identify a significant pPRS x NSAIDs interaction (p=0.0003) based on SNPs within the TGF-{beta} / gonadotropin releasing hormone receptor (GRHR) pathway. Our findings suggest that focusing on genetic susceptibility within biologically informed pathways may be more sensitive for identifying exposures that can be considered as part of a precision prevention approach.

Autores: W. James Gauderman, Yubo Fu, Bryan Queme, Eric Kawaguchi, Yinqiao Wang, John Morrison, Hermann Brenner, Andrew Chan, Stephen B. Gruber, Temitope Keku, Li Li, Victor Moreno, Andrew J Pellatt, Ulrike Peters, N. Jewel Samadder, Stephanie L. Schmit, Cornelia M. Ulrich, Caroline Um, Anna Wu, Juan Pablo Lewinger, David A. Drew, Huaiyu Mi

Última actualización: 2024-12-20 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.16.628610

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.16.628610.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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