Instalados en Estrasburgo, Francia, el Dr. José Tomás Ahumada y la Dra. Alexandra Jiménez Armijo, Ayudantes en el área de Histología, del Departamento de Patología y Medicina Oral de la Facultad de Odontología de la Universidad de Chile, realizan Doctorado en cotutela en el ámbito de las Rares Diseases. Los académicos son financiados por Becas ANID (ex-conicyt) en el Laboratorio IGBMC que corresponde a la unidad de investigación más grande de Francia, que reúne al Inserm, el CNRS y la Universidad de Estrasburgo.
Síndrome de Down y anomalías craneofaciales
En Francia desde septiembre de 2018, el Dr. José Tomas Ahumada comenzó “estudios del Magister Biología para la Salud en la Facultad de Medicina y Facultad de Odontología de la Universidad de Estrasburgo, el que terminé en junio de este año; además, en paralelo, tuve la oportunidad de realizar un Diploma Universitario de Implantología clínica”.
Tras adjudicarse la Beca ANID (ex-Conicyt) para Doctorado en el extranjero 2020, inició sus estudios en el “Laboratorio IGBMC, la unidad de investigación más grande de Francia, que reúne al Inserm, el CNRS y la Universidad de Estrasburgo”.
El Dr. Ahumada desarrolla el Proyecto de Investigación “Base molecular de los cambios a nivel craneofacial observados en la trisomía 21, diseñado para comprender la base molecular que subyace al fenotipo craneofacial y, posteriormente, la gestalt facial presente en individuos con trisomía 21 o síndrome de Down, utilizando un análisis 3D morfométrico comparativo combinado con el análisis diferencial de la expresión de genes de las estructuras óseas craneofaciales de varios modelos de ratas / ratones diseñados genéticamente para imitar la trisomía 21 parcial”.
Según explicó el investigador, “el síndrome de Down es el trastorno cromosómico más común con un aumento de una copia del cromosoma 21 completo (HSA21) y la principal causa de discapacidad intelectual, que ocurre en uno de cada 700 nacimientos en todo el mundo. Sin embargo, hoy en día se considera una enfermedad rara que afecta a 1/2000 personas (Orphanet), abarca un conjunto complejo de patologías que involucran prácticamente a todas las estructuras y órganos; y el patrón de características físicas observables y alteraciones sistémicas es muy sugerente”.
No todas las alteraciones están presentes en cada individuo afectado, dijo el Dr. Ahumada, “las anomalías craneofaciales generan rasgos faciales distintivos en pacientes con síndrome de Down: presentan reducción global de las dimensiones de la cabeza, microcefalia, cara media pequeña, región orbitaria mediolateral reducida, amplitud bizigomática reducida, maxilar pequeño, braquicefalia (neurocráneo relativamente ancho), mandíbula pequeña, mayor variabilidad individual. Los individuos tienen también una masa ósea baja asociada con una actividad de osteoblastos reducida y recambio óseo”.
Varios estudios en ratones y humanos han intentado identificar genes sensibles que explican, individualmente, cada una de las características clínicas. En la búsqueda de generar un modelo más cercano a la trisomía 21 humana, el equipo del Dr. Yann Hérault, en el Institut Clinique de la Souris (ICS) -Illkirch, ha creado un nuevo modelo de rata con síndrome de Down, utilizando tecnología CrispR / Cas9 duplicando dos regiones homólogas al cromosoma humano 21 -ubicado en los cromosomas 11 y 20 en el genoma de la rata-”.
La hipótesis actual para explicar la base genética que subyace al fenotipo del síndrome de Down, indicó el Dr. Ahumada, “es que una copia adicional de uno o más de los 310 genes presentes en HSA21, por lo tanto, el desequilibrio de la dosis de genes causa los diferentes fenotipos. La identificación de los genes sensibles a la dosis dirigidos a la cabeza conducirá a una mejor comprensión de la enfermedad”. Por ello, la Tesis que desarrolla el investigador, “explorará los aspectos relacionados con la morfogénesis craneofacial específica encontrados en varios modelos animales de trisomía 21 desde el análisis morfométrico hasta la genómica y la proteómica con el fin de identificar los genes impulsores y las vías involucradas en esta característica específica.
Trastornos neurodegenerativos y amelogénesis imperfecta
Bajo el título “ROGDI- una nueva proteína -con un dominio de cremallera de leucina- que regula dualmente el desarrollo neurológico y orofacial”, la Dra. Alexandra Jiménez Armijo realiza su Doctorado en Estrasburgo.
La baja prevalencia define a las enfermedades raras, que se caracterizan por una diversidad de manifestaciones clínicas que incluyen manifestaciones a nivel orofacial. Europa explicó la Dra. Jiménez, “una enfermedad se considera rara cuando afecta a 1 persona de cada 2000 o menos. En el caso de muchas enfermedades raras, debido a un profundo déficit de conocimientos médicos y científicos, muchos pacientes no son diagnosticados y su enfermedad permanece sin identificar. Un examen cuidadoso de la cavidad oral puede proporcionar información invaluable para el diagnóstico de enfermedades raras”.
Los objetivos de su Proyecto de Tesis son “investigar la etiología de una enfermedad rara y comprender la genética molecular de los procesos biológicos básicos que afectan la salud humana. Trabajo con la Pr. Agnès Bloch-Zupan, especialista en odontogenética del Centro de Referencia de Enfermedades Raras, con más de 63 publicaciones internacionales y quien identificó pacientes con mutaciones de pérdida de función del gen ROGDI que causan el síndrome de Kolschutter Tonz , que involucra trastornos neurodegenerativos -demencia progresiva, epilepsia-, que expresa un defecto del esmalte generalizado llamado amelogénesis imperfecta”.
La Dra. Jiménez espera “dilucidar la/s función/es de esta nueva vía de señalización utilizando un modelo de ratón Rogdi mutado. La microscopía electrónica de barrido y la espectrometría de dispersión de energía de rayos X -técnicas para determinar el contenido mineral- confirmaron una severa hipomineralización del esmalte como se observa en pacientes. Basándome en la localización sináptica neuronal, determinaré si ROGDI también se requiere en la secreción de proteínas del esmalte, uniendo diversos defectos de discapacidad intelectual, epilepsia y fenotipos con defecto en el esmalte que requieren exocitosis de proteínas”.
En su modelo de ratón mutado, continuó la investigadora, “los experimentos de localización de proteínas del esmalte muestran aumento de su expresión en ameloblastos indicando secreción de proteínas interrumpida. Para confirmarlo se efectuará un análisis ultraestructural utilizando conjugación oro-coloidal de las proteínas del esmalte visualizadas por microscopía electrónica de transmisión; al analizar los resultados de la secuenciación de ARN (RNA-seq), una técnica que analiza los niveles de ARNm de todo el genoma, se observan alteraciones importantes en la expresión de factores de transcripción (incluidos Tbx1, Wdr72, Tfap2b) en la ruta bioinformática (DAVID, Ingenuity IPA); mientras que eEl empleo de RT-PCR permitirá confirmar si la activación transcripcional de Rogdi (a través de su dominio cremallera de leucina) es el principal modo de acción”.
Considerando “el fenotipo de epilepsia observado en los pacientes, probaremos mediante electroencefalograma (EEG) la actividad eléctrica en el cerebro de los ratones. Se registrará la actividad del EEG del ratón. Dada la baja amplitud de la actividad bioeléctrica del cerebro, la amplificación de las señales permite medir la frecuencia y la amplitud de la señal recogida. Otras cuantificaciones de señales, como hipnogramas, duraciones acumulativas de eventos paroxísticos o fisiológicos, se pueden lograr en la grabación posterior”, especificó la Dra. Alexandra Jiménez.
Valiosos Proyectos de vanguardia
Como cirujano dentista,el Dr. José Tomás Ahumada ha “adquirido las habilidades para promover la salud, prevenir, diagnosticar y resolver enfermedades orales y maxilofaciales prevalentes en la población, sin embargo, hay una gran población en nuestro país afectada por malformaciones y enfermedades genéticas que involucran área craneofacial y, aunque existen programas y leyes gubernamentales específicos, que permiten financiar el tratamiento de estas enfermedades, no hay capital humano para generar redes que permitan la comunicación entre los actores que llevarán a cabo los diagnósticos y terapias más adecuados”.
A su juicio, “en el campo que puede desarrollar el dentista, la ortodoncia y la ortopedia craneofacial, la terapia de implantes que mejora la funcionalidad fundamental para la integración de estas personas como individuos socialmente activos”. De este modo, las habilidades que podré adquirir con el Doctorado me permitirán, no solo evaluar clínicamente las características fenotípicas de los afectados por esta enfermedad, sino también tener un amplio conocimiento de los aspectos moleculares que podrían estudiarse generando modelos animales. Tener este tipo de conocimiento y material puede darme la posibilidad de generar proyectos que me permitan competir y tener los medios necesarios para adquirirlos y mantenerlos en las instalaciones de la FOUCH, llevando a cabo investigaciones de vanguardia en nuestra Facultad”.
Asimismo, subrayó, “esto también tendrá un impacto directo en la forma de enfrentar la enseñanza en estas materias en la FOUCh, y allí veo otro de mis roles fundamentales, compartirlo con los docentes y enriquecer el campo de capacitación de nuevos profesionales para el país”.
-Valor y aporte de esta investigación a la Odontología
Por su parte, la Dra. Alexandra Jiménez espera “obtener mejores conocimientos y más actualizados como aporte a la investigación en Chile, sobre genética y enfermedades raras. Mi investigación de Postgrado implica comprender la etiología de estas enfermedades, dilucidar estrategias preventivas y mejorar el tratamiento principalmente de defectos orales con biomateriales y farmacología avanzada”.
La investigadora planea “continuar participando en proyectos en colaboración entre Programas chilenos y redes internacionales (O-Rares) para el descubrimiento y tratamiento de enfermedades raras. En Chile, luego de la promulgación de la Ley 20.850, este tema es de gran contingencia nacional, cada día, gracias a la ciencia, se descubren nuevas enfermedades que necesitan el mejor enfoque terapéutico posible, para entregar una mejor calidad de vida y disminuir la mortalidad en la población”.
Junto a la Dra. María Angélica Torres, Directora del Departamento de Patología y Medicina Oral desarrollarán “el uso avanzado de secuenciación genómica utilizado por la Pr. Bloch-Zupan como parte de la mejora de los programas de detección de enfermedades raras. Además, desde el Departamento de Patología, propongo realizar investigación utilizando modelos animales, aprovechando importantes recursos del bioterio especializado y la nueva infraestructura de la Universidad de Chile, manteniendo la colaboración con Francia, comprometida además a divulgar estos conocimientos en la ciencia a nivel nacional e internacional”.
La Dra. Jiménez aseguró que continuará “aportando con los conocimientos adquiridos en Medicina Molecular y el uso de Medicina Genómica en el diagnóstico clínico durante los años de formación en el extranjero, participando como docente en cursos integrados básicos y en genética de Pregrado y Postgrado.Y, durante los próximos años de estudios de Doctorado, participar en proyectos para divulgar mis resultados, obtenidos acá en Francia, en seminarios y congresos en Chile”.