Proyectos destacados

Investigan efecto funcional de enfermedades hereditarias del músculo esquelético

Fernando Morales Montero
Rebeca Malavassi

Ooccito de Xenopus laevis. Oocito en estación de trabajo para analizar las propiedades biofísicas de canales iónicos.

Fuente: Dr. Fernando Morales Montero

Nombre del proyecto

Análisis funcional de mutaciones responsables de canalopatías miotónicas

Objetivo general

Entender el efecto funcional de mutaciones presentes en canales iónicos identificadas en familias afectadas con miotonías hereditarias no-distróficas para comprender mejor las correlaciones genotipo-fenotipo.

Equipo investigador: De izq a der: Dr. Michael Pusch, Dra. Adarli Romero, Dr. Fernando Morales, Dr. Óscar Brenes.

Fuente:
Dr. Fernando Morales Montero

Descripción del proyecto

Las canalopatías miotónicas son un grupo heterogéneo de enfermedades hereditarias del músculo esquelético. Estas se caracterizan principalmente por presentar el signo de miotonía, que consiste es una relajación muscular retrasada, lo que lleva a una rigidez muscular. En algunos casos hay un crecimiento anormal de las fibras musculares y aunque no son enfermedades progresivas, de acuerdo con la severidad de los síntomas, pueden presentar condiciones discapacitantes.

Estas enfermedades son causadas por mutaciones en genes que producen proteínas que funcionan como un canal iónico (proteínas que participan en el transporte de iones, cloruro y sodio) de un lado de la membrana al otro. Al estar presentes estas mutaciones, los canales no funcionan adecuadamente, lo que conlleva a un desbalance iónico, y ese desbalance provoca una comunicación defectuosa entre las células, ya sea del mismo tejido como de tejidos diferentes.

Y como consecuencia de esa mala comunicación, se desarrollan los síntomas. Además, son causadas por mutaciones en los genes que producen canales de cloruro y canales de sodio, por lo que tendríamos canalopatías de cloruro y canalopatías de sodio, y al haber miotonía de por medio, entonces las podemos agrupar en canalopatías miotónicas.

Ha sido difícil establecer correlaciones clínicas certeras en las miotonías no distróficas. Esto es fundamentalmente debido a que la misma mutación puede producir diferentes fenotipos en diferentes familias, y que ciertas mutaciones podrían no estar asociadas con fenotipos clínicos específicos. Esta pobre correlación es más evidente en las canalopatías de Cl-, donde la misma mutación puede ser heredada como dominante o recesiva con diferentes manifestaciones clínicas.

Mediante el registro y análisis de las corrientes iónicas de canales mutantes expresados heterólogamente en diferentes sistemas de expresión "in vitro", se ha logrado mucho progreso en el entendimiento de cómo las mutaciones afectan la función de un canal iónico particular, y en el papel que cumplen los canales iónicos dependientes del voltaje en el grado de excitabilidad de la membrana de tejidos excitables. 

Estos análisis, han posibilitado en cierto grado, mejorar esas correlaciones clínicas, pues ha permitido entender mejor la disfunción del canal mutado y su consiguiente cuadro clínico asociado. Sin embargo, una importante limitación para el mejoramiento de las correlaciones genotipo-fenotipo ha sido la carencia de un número suficiente de individuos portando cada mutación. La situación se vuelve aún más compleja cuando aparecen nuevas mutaciones.

Por lo tanto, no solo es importante estudiar tantos individuos o mutaciones como sea posible, sino también tratar de agrupar toda la información de mutaciones cercanas, y determinar y establecer las posibles funciones de los diferentes dominios en las proteínas correspondientes. 

Los resultados de estos estudios, además de explicar de una mejor forma los diferentes síntomas asociados con mutaciones particulares, contribuirían con mejorar las correlaciones clínicas. Mejoras en las pruebas clínicas, el reconocimiento de los diferentes fenotipos que resultan de mutaciones particulares, y la comprensión de cómo una mutación afecta la estructura y función del canal iónico, junto al tamizaje genético, podrían mejorar la capacidad diagnóstica, y permitiría además, diseñar tratamientos apropiados para los individuos afectados. Esto, finalmente podría significar un mejor manejo clínico y una mejor calidad de vida para los pacientes afectados y para sus familiares.

Parte del Laboratorio de Electrofisiología. Se observa la estación de registro y el equipo para general las corrientes eléctricas.

Fuente: Dr. Fernando Morales Montero

Logros destacados

Después de varias gestiones a nivel nacional e internacional,  se logra la compra del equipo básico y el establecimiento del primer Laboratorio de Electrofisiología en Costa Rica.

Luego de terminar el tamizaje de los genes CLCN1 y SCN4A en 13 probandos con sospecha de padecer una miotonía hereditaria, se lograron identificar tres mutaciones (dos en CLCN1 y una en SCN4A) en tres de ellos. Además, se identificó otra mutación en el gen SCN4A en un paciente perteneciente a una familia donde se encontró una mutación en el gen CLCN1. 

Las mutaciones encontradas son: 

Mutaciones en el gen CLCN1: 

1- c.966G>A, p.W322X (mutación nueva)

2- c.1063G>A, p.G355R (mutación ya reportada)

Mutaciones en el gen SCN4A:

1- c.3938C>T, p.T1313M (mutación ya reportada)

2- c.4388G>A, p.R1463H (mutación ya reportada)

Una de estas mutaciones resultó ser nueva (no reportada en la literatura), y mediante el ensayo de fragmentos de restricción de longitud polimórfica (RFLP), se confirmó que esta variante era una mutación y que estaba presente en el ADN genómico del paciente. Además de los probandos, cada mutación se buscó en el ADN de los parientes disponibles para cada uno.

Área geográfica de influencia

Población beneficiaria

Familias donde se encuentran pacientes afectados con una canalopatía miotónica.

Otra información relevante

La investigación contó con la participación de:

M.Sc. Melissa Vásquez Cerdas, INISA-UCR

M.Sc. Rebeca Vindas Smith, INISA-UCR

Dr. Óscar Brenes García, Dpto Fisiología, Escuela de Medicina, UCR

Dr. Michael Pusch, Istituto di Biofísica, Génova, Italia

Participación de instancias e instituciones internas y externas:

Instituto de Investigación en Salud (INISA) de la UCR, Dpto Fisiología, Escuela de Medicina, UCR e Istituto di Biofisica, Genova, Italia