Avances en la investigación de enfermedades neurodegenerativas
Nuevas ideas genéticas abren la puerta a posibles terapias en enfermedades neurodegenerativas.
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Tabla de contenidos
- ¿Qué son los datos genéticos y genómicos?
- El enfoque de investigación
- Identificación de posibles objetivos de medicamentos
- Análisis de datos genéticos
- La importancia de los datos de múltiples ascendencias
- Resultados y descubrimientos
- Potenciales terapias identificadas
- Abordando limitaciones
- Direcciones futuras
- Conclusión
- Fuente original
- Enlaces de referencia
Las Enfermedades neurodegenerativas (END) son trastornos que hacen que las células nerviosas se descompongan y mueran lentamente. Incluyen enfermedades como el Alzheimer, Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). El impacto de estas condiciones puede ser grave, afectando la capacidad de una persona para pensar, recordar y controlar sus movimientos. La Organización Mundial de la Salud (OMS) predice que el número de casos de demencia aumentará drásticamente en los próximos años. Sin tratamientos efectivos, las consecuencias para la salud, la sociedad y la economía podrían ser terribles.
Actualmente, solo hay unas pocas terapias que pueden cambiar el curso de estas enfermedades. El lecanamab es una adición reciente aprobada para el tratamiento del Alzheimer. Hay una gran necesidad de terapias más efectivas que puedan basarse en las causas genéticas subyacentes de estas enfermedades. La investigación muestra que los medicamentos respaldados por Datos Genéticos tienden a funcionar mejor en ensayos clínicos. Para ayudar a identificar nuevos objetivos de tratamiento, los científicos han comenzado a combinar varios tipos de datos genéticos y genómicos.
¿Qué son los datos genéticos y genómicos?
Los datos genéticos se refieren a la información relacionada con genes específicos y sus funciones. Pueden provenir de grandes estudios que analizan la composición genética de muchas personas, conocidos como estudios de asociación del genoma completo (GWAS). Estos estudios buscan conexiones entre genes y enfermedades. Los Datos Genómicos examinan cómo se expresan los genes en diferentes tejidos. Por ejemplo, puede mostrar cómo la actividad de un gen específico afecta a las células del cerebro en comparación con cómo afecta a las células del hígado.
Al analizar tanto los datos genéticos como los genómicos, los investigadores esperan encontrar nuevos objetivos potenciales para el desarrollo de medicamentos. Este proceso puede ayudar a aclarar los mecanismos detrás de estas enfermedades y cómo podrían tratarse.
El enfoque de investigación
Para desarrollar nuevos recursos, los investigadores combinaron datos genéticos de varios estudios, incluyendo millones de muestras de personas con END. También analizaron datos de bancos de tejidos que observaron cómo se expresan los genes y cómo varían en respuesta a diferentes condiciones.
Los investigadores usaron un método llamado aleatorización mendeliana basada en datos resumidos (SMR). Este método ayuda a identificar posibles conexiones entre variaciones genéticas y riesgo de enfermedad al conectar datos de los estudios GWAS y genómicos. Al incorporar datos de personas de diferentes ascendencias, los investigadores buscaron crear una comprensión más completa de cómo las END afectan a diferentes poblaciones.
Identificación de posibles objetivos de medicamentos
Los investigadores se enfocaron en encontrar genes que pudieran servir como posibles objetivos para la terapia. Clasificaron estos genes en tres categorías según qué tan bien se conocen y si hay medicamentos conocidos que puedan actuar sobre ellos:
Objetivos novedosos: Son genes que no han sido objetivo de terapias existentes pero que muestran potencial según los datos de investigación.
Objetivos conocidos: Estos genes ya tienen terapias aprobadas que los apuntan.
Objetivos difíciles: Son genes que pueden ser significativos para entender la enfermedad pero que actualmente carecen de tratamientos disponibles.
Para cada objetivo novedoso, los investigadores miraron otros genes cercanos que también podrían ser importantes para el tratamiento. Este enfoque buscaba crear una amplia red de terapias potenciales.
Análisis de datos genéticos
Los investigadores analizaron grandes cantidades de datos de diferentes tipos de END. Al examinar variaciones genéticas asociadas con el Alzheimer, Parkinson, ELA y otros, pudieron identificar objetivos potenciales para nuevas terapias. Usaron métodos estrictos para asegurarse de que los genes que identificaron estaban realmente relacionados con las enfermedades.
En total, encontraron un número significativo de genes candidatos en las seis principales enfermedades neurodegenerativas. Cada gen candidato fue evaluado según su potencial para el desarrollo de medicamentos.
La importancia de los datos de múltiples ascendencias
Un problema en el estudio de las END es que la mayoría de la investigación genética se ha centrado históricamente en poblaciones de ascendencia europea. Esto presenta un desafío para entender cómo estas enfermedades pueden variar en personas de diferentes orígenes. Para abordar esto, los investigadores incluyeron datos de diversas ascendencias para hacer que sus hallazgos fueran más completos y aplicables a una población más amplia.
Resultados y descubrimientos
A través del análisis, los investigadores descubrieron numerosos genes que son significativos en múltiples enfermedades neurodegenerativas. Se encontró que algunos genes estaban vinculados a más de una enfermedad, sugiriendo que podrían desempeñar un papel crucial en la categoría más amplia de neurodegeneración. Notablemente, genes como MAPT y CRHR1 aparecieron como significativos en el Alzheimer, Parkinson y otras enfermedades, indicando mecanismos compartidos que podrían ser apuntados para el tratamiento.
El análisis también identificó genes que no están actualmente apuntados por ninguna terapia aprobada. Estos podrían representar importantes oportunidades para el desarrollo de medicamentos, especialmente mientras los investigadores buscan nuevos tratamientos para estas enfermedades desafiantes.
Potenciales terapias identificadas
Entre los objetivos identificados, algunos fueron clasificados como con tratamientos conocidos, mientras que muchos fueron señalados como posibles objetivos futuros. Los investigadores propusieron 41 genes novedosos que no tienen ninguna terapia existente que los apunte pero que mostraban asociaciones significativas con enfermedades neurodegenerativas. Esto incluyó genes que estaban relacionados con diversas funciones y procesos biológicos relevantes para las END, como la autofagia, la señalización celular y la inflamación.
Nuevas avenidas para el tratamiento
Los hallazgos indican que las terapias contra el cáncer existentes también podrían ser útiles para las enfermedades neurodegenerativas. Este enfoque abre la puerta a reutilizar medicamentos contra el cáncer para condiciones como el Alzheimer y el Parkinson. Por ejemplo, los medicamentos que apuntan a genes específicos identificados en el nivel novedoso ahora pueden explorarse por sus efectos en las enfermedades neurodegenerativas.
El papel del análisis de redes
Al crear redes de genes y sus interacciones, los investigadores pudieron identificar genes compañeros que pueden jugar un papel en el descubrimiento de medicamentos y el tratamiento. Muchos de los genes compañeros identificados ya se sabía que son aprovechables, ampliando aún más las oportunidades para desarrollar tratamientos efectivos.
Abordando limitaciones
Si bien la investigación proporciona ideas prometedoras, hay algunas limitaciones. La disponibilidad de datos genéticos completos en todas las enfermedades neurodegenerativas sigue siendo un desafío. A medida que se realicen más estudios y más datos estén disponibles, será esencial actualizar y refinar continuamente los hallazgos.
El problema más apremiante sigue siendo la falta de datos de poblaciones diversas. La investigación futura deberá centrarse en aumentar la representación de diferentes ascendencias en los estudios genéticos para eliminar sesgos y comprender mejor cómo estas condiciones afectan a varios grupos.
Direcciones futuras
El objetivo final de esta investigación es crear un recurso impulsado por la comunidad que pueda ayudar a identificar nuevos objetivos de medicamentos para enfermedades neurodegenerativas. Al integrar múltiples formas de datos y fomentar la colaboración entre investigadores, la esperanza es acelerar el descubrimiento de tratamientos efectivos.
Este recurso ayudará a eliminar barreras para el descubrimiento de medicamentos al permitir que los investigadores accedan y analicen fácilmente información vital, contribuyendo en última instancia a enfoques de medicina de precisión más efectivos en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas.
Conclusión
A medida que el mundo enfrenta un número creciente de enfermedades neurodegenerativas, es esencial encontrar terapias efectivas. Esta investigación representa un paso significativo hacia la identificación de nuevos objetivos de medicamentos basados en información genética. Con una colaboración continua y un enfoque en poblaciones diversas, hay esperanza de desarrollar mejores tratamientos que puedan mejorar la vida de quienes se ven afectados por estas condiciones devastadoras.
Título: omicSynth: an Open Multi-omic Community Resource for Identifying Druggable Targets across Neurodegenerative Diseases
Resumen: Treatments for neurodegenerative disorders remain rare, although recent FDA approvals, such as Lecanemab and Aducanumab for Alzheimers Disease, highlight the importance of the underlying biological mechanisms in driving discovery and creating disease modifying therapies. The global population is aging, driving an urgent need for therapeutics that stop disease progression and eliminate symptoms. In this study, we create an open framework and resource for evidence-based identification of therapeutic targets for neurodegenerative disease. We use Summary-data-based Mendelian Randomization to identify genetic targets for drug discovery and repurposing. In parallel, we provide mechanistic insights into disease processes and potential network-level consequences of gene-based therapeutics. We identify 116 Alzheimers disease, 3 amyotrophic lateral sclerosis, 5 Lewy body dementia, 46 Parkinsons disease, and 9 Progressive supranuclear palsy target genes passing multiple test corrections (pSMR_multi < 2.95x10-6 and pHEIDI > 0.01). We created a therapeutic scheme to classify our identified target genes into strata based on druggability and approved therapeutics - classifying 41 novel targets, 3 known targets, and 115 difficult targets (of these 69.8% are expressed in the disease relevant cell type from single nucleus experiments). Our novel class of genes provides a springboard for new opportunities in drug discovery, development and repurposing in the pre-competitive space. In addition, looking at drug-gene interaction networks, we identify previous trials that may require further follow-up such as Riluzole in AD. We also provide a user-friendly web platform to help users explore potential therapeutic targets for neurodegenerative diseases, decreasing activation energy for the community [https://nih-card-ndd-smr-home-syboky.streamlit.app/].
Autores: Hampton Leonard, C. X. Alvarado, M. B. Makarious, C. A. Weller, D. Vitale, M. J. Koretsky, S. Bandres Ciga, H. Iwaki, K. Levine, A. Singleton, F. Faghri, M. A. Nalls
Última actualización: 2023-07-14 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.04.06.23288266
Fuente PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.04.06.23288266.full.pdf
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