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Genética molecular humana

Presentación

La actividad investigadora del grupo ha permitido identificar las alteraciones genéticas responsables o implicadas en distintas patologías hereditarias oculares, entre las que se encuentran el glaucoma congénito, glaucoma juvenil y varios tipos de distrofias corneales. Los resultados han permitido establecer un diagnóstico genético personalizado de la enfermedad y asesorar genéticamente más de un centenar de pacientes. Además, se están desvelando rutas moleculares implicadas en la enfermedad, que pueden contribuir a identificar nuevas dianas terapéuticas y por tanto al desarrollo de nuevos fármacos.

Por otra parte, las investigaciones realizadas fomentan sinergias con el SNS, gracias a la colaboración con grupos clínicos, especialmente en el marco de tres redes temáticas de investigación (RETIC) sobre enfermedades oculares financiadas por el Instituto de Salud Carlos III, desde el año 2008. Además, ha favorecido la realización de varias tesis doctorales por parte tanto de personal con formación clínica (oftalmólogos), como científica (biólogos, bioquímicos, químicos, biotecnólogos, etc.).

Finalmente, el grupo ha participado en el desarrollo de 4 patentes, lo que muestra su potencial de transferencia tecnológica al sector productivo.

Miembros

Nombre

Puesto 

Mail

Ext.

Dr. Julio Escribano Martínez

CU

Julio.escribano@uclm.es

2928

Dr. Jose Daniel Aroca Aguilar

CDI (Acred. TU)

Josedaniel.aroca@uclm.es

2993

Dr. Juan Manuel Bonet Fernández

Investigador contratado

JuanM.Bonet@uclm.es

2927

Maria José Cabañero Valera

Técnico de Laboratorio

MJosefa.Cabanero@uclm.es

2927

Susana Alexandre Moreno

Becaria Predoctoral

Susana.Alexandre@uclm.es

2927

Raquel Atienzar Aroca

Investigador contratado

Raquel.Atienzar@uclm.es

2927

Xiomara Recalde Rodriguez

Estudiante de Máster

xiomysr14@hotmail.com

2927

 

 

Estudio de las bases genéticas y moleculares del glaucoma.

El pez cebra como modelo de enfermedades genéticas oftalmológicas.

Identificación de genes candidato de glaucoma congénito mediante secuenciación masiva de exomas y secuenciación masiva dirigida.

Análisis de la expresión y el efecto fenotípico de nuevos genes candidato de glaucoma en el desarrollo embrionario de pez cebra.

Papel de los genes MYOC, CYP1B1, WDR36, FOXC1, FOXC2, GPATH3, CPAMD8 y GUCA1C en glaucoma de herencia compleja (crónico) y monogénico (juvenil, congénito).

Mecanismos moleculares de glaucoma producido por mutaciones en MYOC, CYP1B1 y FOXC1 (relación genotipo fenotipo).

Bases genéticas de distrofias corneales hereditarias.

Estudio de la función biológica de la proteína PEDF (Pigment Epithelium-Derived Factor) y de sus posibles aplicaciones terapéuticas.

Nuestro grupo desde el año 2003 ha tenido como una de las principales líneas de investigación el estudio de las bases moleculares y las alteraciones genéticas implicadas en distintos tipos de glaucoma. Para ello hemos contado con financiación competitiva ininterrumpida tanto nacional como regional. Además, formamos parte desde su creación en 2007 de la red temática de investigación en enfermedades oculares OFTARED, recientemente renovada (RD16/0008/0019). Gracias a un proyecto financiado por el FIS (PI052494) realizamos uno de los primeros estudios del papel de las variantes raras del gen CYP1B1 en glaucoma primario de ángulo abierto. Dos de los últimos proyectos financiados competitivamente por el Instituto de Salud Carlos III (PI11/00662 y PI15/01193) se han centrado en la identificación de genes implicados en glaucoma congénito mediante secuenciación masiva de exomas. En el último de ellos hemos empleado el pez cebra como modelo para evaluar funcionalmente los genes candidato identificados. Los resultados más recientes nos han permitido identificar variantes potencialmente causantes de la enfermedad en 3 genes candidato (GPATCH3, LRP2 y GUCA1C), presentes en menos del 10% de los pacientes. Los resultados obtenidos sobre el gen GPATCH3 han sido publicados recientemente (Ferre-Fernández et al. 2017). Estos datos, junto con los de otros investigadores (Souma et al. 2016) indican la existencia de una elevada heterogeneidad genética como en otras enfermedades oculares hereditarias, tales como la retinosis pigmentaria y apoyan que la pérdida de función del gen CYP1B1 es la alteración genética conocida más prevalente en distintos países, afectando aproximadamente al 30% los pacientes españoles. Entre los resultados más relevantes obtenidos en relación con las bases genéticas del glaucoma congénito podemos destacar la identificación de mutaciones nulas e hipomorfas del gen CYP1B1 como causa de la enfermedad en aproximadamente 1/3 de los pacientes españoles (Campos-Mollo et al. 2009. Mol. Vis. 15: 417-431; Lopez-Garrido et al. 2013. Ophthalmology 20: 716-723). Por otra parte, hemos puesto de manifiesto el papel de variantes raras de los genes FOXC2 y PITX2, como factores genéticos modificadores en glaucoma congénito (Medina-Trillo et al., 2019). Además hemos demostrado la presencia de variantes del gen FOXC1 que originan alteraciones funcionales leves en glaucomas dominantes (Medina-Trillo et al. 2015; Medina-Trillo et al. 2015b; Medina-Trillo et al. 2015c), el papel de variantes de los genes CYP1B1, WDR36 y P53 como factores de riesgo en glaucoma crónico (Blanco-Marchite et al. 2011) y la correlación entre el grado de alteración del ángulo iridocorneal y el nivel de actividad residual de la enzima CYP1B1 en pacientes con glaucoma congénito (García-Antón et al. 2017). En conjunto los resultados muestran la elevada complejidad genética del glaucoma congénito y la existencia de mecanismos moleculares comunes con formas más frecuentes de la enfermedad. El empleo del pez cebra como modelo animal y la inhibición transitoria de la expresión génica morfolinos nos ha permitido identificar a GPATCH3 como un nuevo gen implicado en el desarrollo ocular y craneofacial y apoyar su papel como gen candidato en glaucoma congénito. Por otra parte, uno de los investigadores, el Dr. José Daniel Aroca realizó una estancia postdoctoral en el laboratorio del Prof. Kawakami (National Institute of Genetics, Japón), que permitió la incorporación a nuestro grupo del pez cebra como modelo animal. Además, la estancia de uno de los antiguos miembros del grupo, el Dr. Jesús Ferre Fernández, en el grupo del Prof. Steve Wilson (University College of London) ha permitido incorporar la tecnología de edición genómica CRISPR/Cas9 para generar líneas de peces knock-out. Recientemente hemos demostrado que la proteína miocilina está presente en el plasma sanguíneo y que in vitro actúa como un inhibidor de la adhesión de leucocitos humanos a células endoteliales en cultivo (Aroca-Aguilar et. al., 2018). Estos resultados permiten proponer una posible función de esta proteína en el sistema inmune.


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ANÁLISIS DE LAS BASES GENÉTICAS Y MOLECULARES DEL GLAUCOMA CONGÉNITO Y JUVENIL: IMPLICACIONES DIAGNÓSTICAS Y TERAPÉUTICAS.

 

 Referencia: PI19/00208.

 INVESTIGADOR PRINCIPAL (Grupo de la Facultad de Medicina de Albacete): Dr. Julio Escribano.

 ENTIDAD FINANCIADORA: Instituto de Salud Carlos III.

 CENTRO: Facultad de Medicina, UCLM, Albacete.

 Fecha inicio: 2020.

 Fecha fin: 2022.

 Objetivo principal: identificar las alteraciones genéticas implicadas en el desarrollo del glaucoma congénito primario (PCG) y JOAG.

Objetivos secundarios:

1.- Analizar las alteraciones genéticas implicadas en PCG y JOAG y la relación genotipo-fenotipo de los genes candidatos identificados.

2.- Evaluación funcional in vitro y en pez cebra de los genes candidatos más relevantes.

3.- Evaluar en un modelo de pez cebra KO para el gen cyp1b1 generado en nuestro grupo el rescate fenotípico inducido por el tratamiento con el metabolito(s) defectuoso(s) identificado(s) en pacientes con PCG portadores de mutaciones bialélicas en CYP1B1.

METODOLOGÍA: En un grupo de pacientes seleccionados a partir de dos cohortes de PCG y JOAG se analizarán las alteraciones genéticas mediante secuenciación de nueva generación empleando un panel de genes hecho a medida. Se aplicarán diferentes filtros (frecuencia, impacto funcional previsto y genotipo) para identificar las variantes candidatas, y se evaluará su patogenicidad mediante ensayos funcionales. Los parámetros clínicos se compararán estadísticamente entre los portadores de diferentes mutaciones y controles para evaluar posibles correlaciones genotipo-fenotipo. Las diferentes líneas de pez cebra KO se generarán mediante el sistema de edición del genoma CRISPR/Cas9 y las mutaciones identificadas se generarán mediante mutagénesis dirigida o se clonarán directamente a partir del ADN de los pacientes. Los análisis funcionales específicos se adaptarán en función de las características de la proteína identificada. Una línea de pez cebra KO para el gen cyp1b1 desarrollada en nuestro grupo se tratará con diferentes concentraciones del metabolito(s) defectuoso(s) identificado(s) en el subproyecto 3. Se analizarán los cambios fenotípicos oculares tanto macroscópicos como histológicos.

 

TITULO: OFTARED, RED TEMATICA DE INVESTIGACION COOPERATIVA EN SALUD. PREVENCIÓN, DETECCIÓN PRECOZ, TRATAMIENTO Y REHABILITACIÓN DE LAS PATOLOGÍAS OCULARES

Referencia: RD16/0008/0019.

INVESTIGADOR PRINCIPAL (Grupo de la Facultad de Medicina de Albacete): Dr. Julio Escribano.

ENTIDAD FINANCIADORA: Instituto de Salud Carlos III.

CENTRO: Facultad de Medicina, UCLM, Albacete.

Fecha inicio: 2017.

Fecha fin: 2021.

MAIN OBJETIVES: the Scientific Program is divided in four sub-programs: 1) Retinal diseases, involving Age Related Macular Degeneration (AMD) (early detection, genetics, diet influence, therapeutical and follow-up protocols), Diabetic Retinopathy (DR)(early detection, screening and image diagnosis); evaluation and practical benefits of new image-based diagnostic techniques for retina and choroid; contribution to create a database of retinal degenerative diseases; development of animal models of retinal degenerations oriented towards drug evaluation. 2) Ocular diopter, includes diagnostic and treatment of the loss vision due to corneal, lens and pesudophakic defects; rare diseases; prevention, treatment and correction of high myopia; corneal regenerative surgery and diagnosis and treatment of corneal ectatic diseases. 3) Glaucoma, basically oriented towards the analysis of the progression of the disease (estimating structural changes, evaluating the role of the neuro-inflammation, analyzing cellular and molecular mechanisms involved in glaucoma progression, clinical detection of early signs, identification of clinical risk factors, analysis of best diagnostic tool to estimate progression at each phase of the disease, medical treatment and new topical approaches to avoid progression, and finally evaluation of surgical techniques. 4) Ocular surface diseases and dry eye.

 

TITULO: Análisis funcional in vitro y en un modelo de pez cebra de genes candidato en glaucoma congénito primario. Identificación de nuevos genes mediante secuenciación masiva de exomas.

Ref.:PI15/01193

INVESTIGADOR PRINCIPAL: Dr. Julio Escribano.

ENTIDAD FINANCIADORA: Ministerio de Ciencia e Innovación. Instituto de Salud Carlos III/FEDER.

CENTRO: Facultad de Medicina, UCLM, Albacete.

Fecha inicio: 2016.

Fecha fin: 2019.

Cantidad total EUR: 126.445 EUROS.

LOS OBJETIVOS PRINCIPALES DE ESTE PROYECTO SON LOS SIGUIENTES: 1) Analizar funcionalmente las mutaciones de los tres genes candidato, identificadas previamente por nuestro grupo en el estudio del exoma de 26 pacientes con glaucoma congénito primario grave. 2) Estudiar en larvas de pez cebra los fenotipos oculares resultantes de reducir o incrementar la expresión de los genes ortólogos de los 3 genes mencionados anteriormente. 3) Analizar la presencia de mutaciones de los genes candidato en 90 pacientes con glaucoma congénito sin mutaciones conocidas. 4) Identificar nuevos genes implicados en la enfermedad mediante reanálisis de 23 de los exomas ya secuenciados, siguiendo una estrategia de análisis de tríos formados por el probando y sus progenitores sanos.

RESULTADOS: Uno de los resultados más interesantes obtenidos hasta este momento ha sido la identificación de un nuevo gen implicado en el desarrollo ocular y craneofacial, así como la identificación de variantes hipermorfas de este gen en pacientes con glaucoma congénito. Además se han identificado otros genes candidato, cuyo papel en la enfermedad está siendo analizado.

 

TÍTULO: Establecimiento y caracterización de una línea de pez cebra knock-out para el gen cyp1b1: obtención de un modelo animal para el estudio del glaucoma congénito y para el desarrollo de nuevos tratamientos farmacológicos.

Ref.: SBPLY/17/180501/000404

INVESTIGADORES PRINCIPALES: Dr. Julio Escribano y Dr. José Daniel Aroca Aguilar.

ENTIDAD FINANCIADORA: Consejería de Educación, Cultura y Deportes JCCM.

CENTRO: Facultad de Medicina, UCLM, Albacete.

Fecha inicio: 2018.

Fecha fin: 2021.

Cantidad total EUR: 153.804 EUROS.

 

LOS OBJETIVOS PRINCIPALES DE ESTE PROYECTO SON LOS SIGUIENTES: 1) Establecer y caracterizar fenotípicamente una línea de pez cebra knock-out para el gen cyp1b1. 2) Identificar genes regulados por cyp1b1 mediante análisis del transcriptoma de la línea KO. 3) Identificar los metabolitos alterados en la línea KO. 4) Analizar el papel de cyp1b1 en herencias digénicas con otros genes de glaucoma como myoc, gpatch3 y otros.

 

Título: contrato predoctoral Susana Alexandre Moreno.

Referencia: PREJCCM2016/28

Investigador Principal: ESCRIBANO MARTINEZ, JULIO.

Fecha inicio: 01/04/2017 Fecha fin: 31/03/2021.

Organismo: Consejería de Educación, Cultura y Deportes Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha. EUR: 82400