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EL GENOMA DE LAS POBLACIONES PIRENAICAS: HISTORIA Y
ENFERMEDAD
La caracterización del genoma de tu comarca es un modo moderno y
eficaz de conocer tu historia y el riesgo de tu población a las
enfermedades responsables de la mayor proporción de muertes
actualmente. Estudios actuales han demostrado la enorme
potencialidad de los estudios del genoma humano. Asimismo,
actualmente se admite que es necesario utilizar muestras poblacionales
cuidadosamente recogidas para que la variación genómica sea
informativa sobre eventos demográficos recientes y para evidencia
OBJETIVO
Mínimo: 4.000 €
Óptimo: 12.000 €
UBICACIÓN
Barcelona
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1
Descripción
La caracterización genética de los pobladores del Pirineo catalán
permitirá desvelar la historia reciente de esta región y determinar la
predisposición genética que tienen sus habitantes a padecer las
enfermedades más comunes.
¿Qué está ocurriendo?
En humanos, la subestructura de poblaciones juega un papel
fundamental a la hora de explicar el patrón de variantes genéticas
neutras en las poblaciones actuales, y está íntimamente ligada a
fenómenos geográficos como el aislamiento por distancia o las
barreras naturales y a factores culturales como la religión o la lengua.
La explosión científica reciente con el desarrollo de técnicas de
análisis genético masivo (arrays de genotipado), el muestreo de
grandes datasets de individuos a nivel mundial (Human Diversity
Project, 1000Genomes Project), y el desarrollo de nuevos algoritmos
para definir la subestructura de poblaciones ha permitido caracterizar,
a niveles sin precedentes, la estructura macro-espacial de la
diversidad genética de las poblaciones humanas, respondiendo
cuestiones como el origen de la humanidad, los principales patrones
de migración que hemos seguido a través de los milenios y las
relaciones y diferencias entre distintos grupos humanos (ver, por
ejemplo, Auton et al 2009; Li et al 2008; Novembre et al 2008). Sin
embargo, estudios recientes han demostrado que la subestructura de
poblaciones (análisis micro-espacial) puede aportar muchísima más
información que los estudios macro-espaciales sobre la historia
reciente (impacto de migraciones históricas, existencia de barreras
geográficas a pequeña escala, etc.), así como ayudar a distinguir la
huella genética producida por fenómenos demográficos antiguos, y
será de gran importancia para futuros estudios de susceptibilidad a
enfermedades. Desgraciadamente, cuando se trata de analizar datos
genéticos a estas escalas geográficas reducidas, como pueden ser los
Pirineos, los métodos de análisis comunes y el tipo de muestras
utilizadas no son suficientemente precisos como para responder tales
cuestiones.
Además, enfermedades complejas (es decir, cuyas causas son tanto
genéticas como ambientales) como la obesidad, la diabetes o la
enfermedad cardiovascular se imponen actualmente en occidente
como las principales causas de muerte, pero no se han llevado a cabo
estudios de susceptibilidad genética a dichas enfermedades a nivel
poblacional que permitan diseñar campañas de salud pública ad hoc.
Auton A, Bryc K, Boyko AR, et al. (2009) Global distribution of genomic
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diversity underscores rich complex history of continental human
populations. Genome Res 19(5):795-803
Li JZ, Absher DM, Tang H, Southwick AM, et al. (2008) Worldwide
human relationships inferred from genome-wide patterns of variation.
Science 22;319.
Novembre J, Johnson T, Bryc K et al. (2008) Genes mirror geography
within Europe. Nature 456(7218):98-101.
¿Por qué?
Generalmente, en el caso de la especie humana, a mayor proximidad
geográfica entre dos poblaciones existe también una mayor similitud
genética, es decir, las distancias genética y geográfica están
correlacionadas. Cuando se analizan las diferencias y relaciones entre
grupos humanos cercanos en el espacio la información genética que
se suele utilizar para compararlos son los Single Nucleotide
Polymorphisms, o SNPs: es decir, nucleótidos (la unidad estructural
del material genético) que tienen dos variantes posibles, las cuales
pueden presentar distintas frecuencias en cada población con lo cual
pueden servir para diferenciarlas. Sin embargo, normalmente se
analizan los SNPs como unidades independientes unas de otras, lo
cual resta poder a los estudios y no permite hacer clasificaciones de
estas poblaciones cercanas.
En cuanto a las enfermedades complejas, el envejecimiento
poblacional (propiciado a su vez por las mejoras en sanidad, seguridad
laboral, alimentación, etc.), el estilo de vida sedentario y la cada vez
mayor presencia de alimentos procesados y ricos en sal, grasas y
azúcares son claras causas ambientales que explican por qué las
antiguas causas de muerte predominantes han sido sustituidas por las
mencionadas. Parte de la componente genética de dichas
enfermedades ha sido establecida en muestreos urbanos, cuyas
deducciones se pueden aplicar a la población general, pero ello obvia
la existencia de diferencias genéticas interpoblacionales que sería de
alto interés determinar, para así conocer la predisposición genética
propia de cada región a la enfermedad.
¿Y ahora qué podemos hacer?
Estudios recientes (Leslie et al 2015; Winney et al 2012) están
demostrando que el uso de muestras con información genealógica (el
lugar de nacimiento de los 4 abuelos de cada individuo), antropológica
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y clínica pueden proporcionar información nueva y complementaria a
los estudios tradicionales basados en grandes colecciones de
muestras, la mayoría de origen urbano, representado una alternativa
muy prometedora para estudios poblacionales y biomédicos.
En este contexto, las poblaciones humanas de los Pirineos aparecen
como un sistema particularmente interesante dentro de Europa y
prácticamente único dentro de la Península Ibérica. En primer lugar,
porque son básicamente de naturaleza rural; en segundo lugar, porque
constituyen un sistema socio-ecológico complejo; en tercer lugar
porque son barrera geográfica, tanto respecto a la Península Ibérica
con el resto de Europa, como entre valles dentro de los Pirineos y,
finalmente, porque presentan unas características genéticas
particulares en comparación con otras poblaciones españolas.
El objetivo principal de este proyecto es el análisis de la variación
genómica de las poblaciones humanas rurales del Pirineo catalán con
el fin de: (i) reconstruir el impacto genético de eventos demográficos
recientes (analizar a una escala fina la estructura poblacional) y (ii)
analizar los perfiles genómicos de riesgo a enfermedades comunes de
estas poblaciones. Para ello, se parte de un conjunto de muestras
(actualmente disponibles en nuestro departamento de unos 1000
individuos) recogidas con este fin en el marco de un proyecto de
investigación (CGL2011-27866). Estas muestras, cuidadosamente
seleccionadas, proceden de comarcas del Pirineo catalán. La variación
genómica será determinada utilizando un array de genotipación
(500.000 SNPs) de coste razonable y eficiente. La información
genética será analizada con Chromopainter y FineStructure, software
puntero que utiliza la información que dan los bloques de SNPs
(haplotipos), lo cual proporciona mucha más resolución que el clásico
análisis de SNPs por separado. El desarrollo del proyecto
proporcionará nueva información sobre las posibilidades de detectar
estructura genética poblacional a escala muy fina, y desvelará la
posibilidad de evidenciar eventos demográficos (flujos génicos
asociados a intercambios históricos de últimos siglos en la zona
pirenaica) que han modelado la historia de estas poblaciones. Por otro
lado, la estimación y evaluación de los perfiles de riesgo poblacional a
enfermedades comunes proporcionará, por vez primera, un cuadro
panorámico de la susceptibilidad a estas patologías, de gran
importancia para una gestión moderna y eficaz de salud pública.
Leslie S, Winney B, Hellenthal G, et al. (2015). The fine-scale genetic
structure of the British population. Nature 519(7543):309-314.
Winney B, Boumertit A, Day T et al. (2012) People of the British Isles:
preliminary analysis of genotypes and surnames in a UK-control
population. Eur J Hum Genet 20:203-210.
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PRECIPITANDO ¿A qué se dedicará tu aportación?
Con tu ayuda, y si llegamos al mínimo, destinaremos los 4.000 € a la
genotipación de 60 muestras de ADN de habitantes de las comarcas
del Pirineo catalán, lo cual permite llegar al mínimo tamaño muestral
requerido para tener suficiente poder estadístico, el cual es 12
individuos por región (Ripollés, La Garrotxa, Alt Urgell, Berguedà i els
Pallars –Sobirà i Jussà més l’Alta Ribagorça-).
Esto incluye:
● Coste de la genotipación en el array Illumina Infinium
HumanCore_Exome en el Centro Nacional de Genotipado (CEGEN)
Si llegamos a los 12.000 € podremos aumentar el número de
individuos genotipados hasta casi 200 individuos, lo cual proporcionará
un mayor poder estadístico que permitirá obtener resultados más
precisos y robustos.
¿Quieres saber más?
●
●
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●
http://www.1000genomes.org/
http://www.illumina.com/products/humancore_exome_beadchip_kits.html
http://www.paintmychromosomes.com/
https://www.genome.gov/glossarys/index.cfm?id=37
Repercusiones del proyecto
Los resultados permitirán a los habitantes del Pirineo catalán realizar
decisiones sobre su estilo de vida apoyándose en una base científica,
además de emplearse en campañas de salud públicas destinadas a
prevenir la incidencia de las enfermedades comunes para las que
encontremos una mayor predisposición genética. Además, la
información que se obtendrá sobre la historia reciente de las
poblaciones de esta región supondrá un avance en el conocimiento
universal de la historia y evolución humanas.
Otros datos
Algunas de nuestras publicaciones más recientes:
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Miguel M. Álvarez-Álvarez, Robert Carreras-Torres, Daniela Zanetti,
Esteban Vegas, and Pedro Moral. Population variation of LIN28B in the
Mediterranean: novel markers for micro-geographic discrimination. Am
J Hum Biol. 2016 doi: 10.1002/ajhb.22887
Zanetti D, Via M, Carreras-Torres R, Esteban E, Chaabani H, Anaibar
F, Harich N, Habbal R, Ghalim N, Moral P. Analysis of Genomic
Regions Associated With Coronary Artery Disease Reveals
Continent-Specific Single Nucleotide Polymorphisms in North African
Populations. J Epidemiol. 2016
Zanetti D, Carreras-Torres R, Esteban E, Via M, Moral P. Potential
Signals of Natural Selection in the Top Risk Loci for Coronary Artery
Disease: 9p21 and 10q11. PLoS One. 2015 Aug 7;10(8):e0134840.
Zanetti D, Sadiq M, Carreras-Torres R, Khabour O, Alkaraki A,
Esteban E, Via M, Moral P. Human
diversity in Jordan: polymorphic alu insertions in general jordan and
bedouin groups. Hum Biol. 2014 May;86(2):131-8. [PubMed]
Carreras-Torres R, Kundu S, Zanetti D, Esteban E, Via M, Moral P.
Genetic risk scores of NOS gene variants associated to Myocardial
Infarction correlates with coronary incidence across Europe. PLoS
ONE. 2014; 9(5): e96504. doi:10.1371/journal.pone.0096504. [PubMed]
Bachis V, Calò CM, Vona G, Corrias L, Carreras-Torres R, Moral P.
Analysis of 16 STRs of NOS gene regions and around in six sardinian
populations (Italy). Am J Hum Biol. 2014 May;26(3):401-6. [PubMed]
Halima AB, Bahri R, Esteban E, Aribia MH, Moral P, Chaabani H
Ethnic composition and genetic differentiation of the Libyan population:
insights on Alu polymorphisms. Ann Hum Biol. 2014 May;41(3):229-37.
[PubMed]
Rocañín-Arjó A, Rodríguez-Botigué L, Esteban E, Theves C,
Evdokimova LE, Fedorova SA, Gibert M, Crubezy E, Moral P. Close
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global genetic structure in the Western Mediterranean. J Hum Genet.
2013 Nov;58(11):762-5. [PubMed]
Bahri R, Halima AB, Ayadi I, Esteban E, Alfadhli SM, Rebai A, Moral P,
Chaabani H. Genetic position of Bahrain natives among wider Middle
East populations according to Alu insertion polymorphisms. Ann Hum
Biol. 2013 Jan;40(1):35-40. [PubMed]
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Gayà-Vidal M, Athanasiadis G, Carreras-Torres R, Via M, Esteban E,
Villena M, Vasquez R, Dugoujon JM, Moral P. Apolipoprotein
E/C1/C4/C2 gene cluster diversity in two native Andean populations:
Aymaras and Quechuas. Ann Hum Genet. 2012 Jul;76(4):283-95. .
[PubMed]
Bahri R, El Moncer W, Al-Batayneh K, Sadiq M, Esteban E, Moral P,
Chaabani H. Genetic differentiation and origin of the Jordanian
population: an analysis of Alu insertion polymorphisms. Genet Test Mol
Biomarkers. 2012 May;16(5):324-9. [PubMed]
El Moncer W, Bahri R, Esteban E, Abdenni-Guenounou B, Moral P,
Ben Chibani J, Chaabani H. Research of the origin of a particular
Tunisian group using a physical marker and Alu insertion
polymorphisms. Genet Mol Biol. 2011; 34(3): 371-6. [PubMed]
Longás J, Martínez-Laso J, Rey D, Areces C, Casado EG,
Parga-Lozano C, Luna F, de Salamanca ME, Moral P, Arnaiz-Villena A.
Las Alpujarras region (South East Spain) HLA genes study: evidence
of a probable success of 17th century repopulation from North Spain.
Mol Biol Rep. 2011; 3. [PubMed].
Gayà-Vidal M, Moral P, Saenz-Ruales N, Gerbault P, Tonasso L,
Villena M, Vasquez R, Bravi CM, Dugoujon JM. mtDNA and
Y-chromosome diversity in Aymaras and Quechuas from Bolivia:
different stories and special genetic traits of the Andean Altiplano
populations. Am J Phys Anthropol. 2011; 145(2): 215-30. [PubMed].
Ubicación
Grupo de investigación “Genética y epidemiología de las poblaciones
humanas” (http://www4.ub.edu/genpobhum/index.php)
Departamento de Biología Evolutiva, Ecología y Ciencias Ambientales.
Facultad de Biología.
Universidad de Barcelona.
Av. Diagonal 643, 08028 Barcelona.
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¿Quién está detrás de este proyecto?
El proyecto será llevado a cabo por el grupo de Genética y
Epidemiología de las Poblaciones Humanas del Departamento de
Biología Evolutiva, Ecología y Ciencias Ambientales de la Universidad
de Barcelona, con diversas ayudas y colaboraciones. El grupo está
integrado a su vez en el grupo de investigación consolidado de
“Biología de las Poblaciones Humanas” (convocatorias
1998SGR00129, 2000SGR00033, 2001SGR00089, 2005SGR00252 y
2009SGR1408, de la Dirección General de Investigación de la
Generalitat de Catalunya), ambos dirigidos por el Dr. Pedro Moral. En
la actualidad, este grupo de investigación se ha fusionado en uno más
numeroso que ha sido reconocido como grupo de “Biología Evolutiva
de Humanos y otros Primates” (referencia: 358NCKDV9-1).
Hasta la fecha, han colaborado en el proyecto los hospitales
comarcales de Tremp (Pallars Jussà, Sobirà i Alta Ribagorça), La Seu
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d'Urgell (l'Alt Urgell), Berga (Berguedà), Ripoll (Ripollès) y Olot (La
Garrotxa), concretamente en la recogida de muestras y de información
genealógica y clínica. Así mismo, la Fundació Moret i Marguí, la
Universitat de Barcelona y el Ministerio de Educación y Ciencia han
aportado fondos para la realización del muestreo.
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