Las enfermedades raras (ER) constituyen un problema de salud pública y un paradigma de la medicina del siglo XXI. El avance de la genética humana y, más recientemente, de la aproximación genómica, está permitiendo conocer la causa genética de un gran número de ER monogénicas. Sin embargo, aún sigue siendo difícil encontrar la causa y ofrecer un diagnóstico en muchos de los pacientes, incluso cuando se ha encontrado genes candidatos tras la secuenciación de paneles de genes o exomas mediante técnicas de ultrasecuenciación o NGS (Next Generation Sequencing). Por tanto, la mejora del diagnóstico de los pacientes con ER es una necesidad, y esto es especialmente cierto en los trastornos del neurodesarrollo -afectan a la estructura del cerebro y sistema nervioso central- con cuadros malformativos asociados al desarrollo cognitivo, al lenguaje o producen discapacidad intelectual, así como en enfermedades neuromusculares y en trastornos neurometabólicos.

El objetivo principal del proyecto es encontrar variantes en genes candidatos como posible causa de la enfermedad en niños con una enfermedad neurológica rara que no tiene diagnóstico y determinar el efecto patogénico de las mismas en modelos celulares. La validación biológica de las variantes ha de favorecer el proceso de traslación de la
investigación experimental al marco clínico, permitiendo la validación y utilidad clínica de los modelos celulares y moleculares desarrollados en el diagnóstico de los pacientes, mejorando el pronóstico y las opciones terapéuticas, así como el ofrecer un consejo genético a la familia.

En el Instituto Pediátrico de Enfermedades Raras (IPER) del Hospital Sant Joan de Déu y su Instituto de Investigación hemos implementado un modelo de investigación y desarrollo traslacional basado en el triángulo definido por el Fenotipo Clínico – Genómica Clínica – Genómica Funcional que nos permita trasladar la experiencia científica de los grupos de investigación y clínicos en el descubrimiento de genes mutantes de ER en la práctica médica.

En el año 2016 hemos iniciado este proyecto trabajando conjuntamente un equipo clínico compuesto por pediatras, neuropediatras, genetistas clínicos y una gestora de casos, y un equipo científico compuesto por genetistas, biólogos moleculares y biólogos celulares. El proceso se inicia con la selección cuidadosa por parte del equipo clínico del IPER de niños y adolescentes con un trastorno no diagnosticado. Posteriormente se procede al estudio del genoma codificante (exoma) y al análisis funcional biológico de las variantes genéticas que se piensa que son las mejores candidatas para ser la mutación causante de la enfermedad. En el momento actual hemos seleccionado 66 pacientes con trastornos del neurodesarrollo y otros 105 pacientes con una patología neuromuscular no diagnosticada. El proyecto ha dado sus primeros pasos con la investigación de 15 niños de 14 familias distintas caracterizados por la
presencia de discapacidad intelectual, la mayoría de ellos con rasgos dismórficos.

Investigación terapéutica en distrofia muscular de Duchenne: biología, fisiopatología y terapia de las células satélite en músculo esquelético En el ámbito de este proyecto sobre patología neuromuscular, dirigido por el Dr. Juan Vílchez (Hospital La Fe, Valencia), nuestro equipo también ha investigado marcadores específicos en el músculo murino de las células satélites. Se trata de la proteína ANKK1 que se expresa en células progenitoras musculares durante la embriogénesis. Hemos encontrado que ANKK1 está localizada también en el músculo adulto y en las células satélites implicadas en la regeneración muscular. Además, nuestros resultados en modelos celulares muestran la implicación del  ANKK1 en la diferenciación muscular. Recientemente, el análisis de esta proteína en biopsias de músculo de pacientes con diferentes distrofias musculares ha sugerido una correlación entre la aparición de fibras regenerativas y la expresión de ANKK1. El conjunto de este trabajo constituye la base de una tesis doctoral de próxima presentación y de un artículo científico en fase de redacción.

NeuroPaisaje:

Instituto Pediátrico de Enfermedades Raras, Hospital Sant Joan de Déu

Prof. Francesc Palau y Dra. Janet Hoenicka

En el Instituto Pediátrico de Enfermedades Raras (IPER) del Hospital Sant Joan de Déu atendemos un elevado número de niñas y niños con trastornos y condiciones de carácter minoritario. El IPER se estructura bajo el paradigma de una atención integral al paciente y a su familia, fundamentado en el manejo conjunto de la asistencia sanitaria y de la investigación biomédica, a través del cual buscamos resolver problemas y cuestiones planteados desde la práctica asistencial mediante la aproximación científica en el laboratorio. Es nuestra vocación traslacional, que aúna la ciencia con la realidad clínica de los pacientes con enfermedades raras y no-diagnosticadas, con el objetivo de mejorar el diagnóstico y el tratamiento de estos niños. Es en este sentido como está orientado el proyecto NeuroPaisaje, que tiene por finalidad la innovación en el diagnóstico de las  enfermedades raras, con especial énfasis en trastornos neurogenéticos y del neurodesarrollo, en los que el esfuerzo intenso no ha permitido alcanzar el diagnóstico definitivo. Los objetivos concretos del proyecto tienen que ver con (i) nuestra capacidad de estructurar a fondo los síntomas que presentan los pacientes y definir mejor el fenotipo global de los trastornos que les afectan; (ii) extender nuestra capacidad para lograr el diagnóstico genético a través de la aplicación de las técnicas de secuenciación masiva del ADN, a través del análisis del exoma completo en el paciente y sus padres (lo que llamamos WES-trío); y (iii) implementar un modelo de análisis funcional de las variantes genéticas de significado incierto halladas en genes candidatos en el ADN de los pacientes sin diagnóstico. En su conjunto, el proyecto nos ha servido para implementar en el Hospital Sant Joan de Déu un Programa de Diagnóstico Traslacional que nos está permitiendo resolver el diagnóstico de enfermedades en niños sin diagnóstico. Y así, a finales de 2019, hemos llegado a los siguientes resultados: (1) hemos introducido en la práctica clínica del IPER y de otros servicios del hospital la terminología HPO (Human Phenotype Ontology) de los síntomas y signos clínicos de los pacientes, lo que permite reconocer mejor el fenotipo clínico global del paciente y su aplicación en la búsqueda comparativa de la causa genética entre todas las variantes que se obtienen tras la secuenciación masiva del ADN; (2) hemos analizado 23 pacientes sin diagnóstico empleando la aproximación de WES-trío y hemos conseguido el diagnóstico genético definitivo en 11 de ellos; y (3) el Programa de Diagnóstico Traslacional, con estudios de biología experimental funcional, ha incorporado 39 pacientes con variantes genéticas candidatas, pero de significado incierto y, hasta el momento, hemos resuelto los 16 primeros casos clínicos, confirmando en la mayoría de ellos que probablemente la variante es la causa de la enfermedad. La ciencia aplicada bajo este paradigma de traslación entre la clínica y el laboratorio experimental tiene consecuencias inmediatas derivadas del proyecto NeuroPaisaje, como son la mejora en el conocimiento de la enfermedad, con publicaciones en revistas de impacto internacional y acciones de divulgación, y, sobre todo, el impacto en la capacidad de diagnóstico y mejora del manejo clínico y terapéutico de los niños sin diagnóstico.