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Jul ¿Se puede predecir la apariencia o el carácter a través de los genes? “De tal palo tal astilla”
Recientemente, un artículo de divulgación publicado por la revista Quo sobre un trabajo recientemente publicado de Mark D Shriver [1] me hizo recordar una serie de debates que tuve con mis antiguos compañeros de trabajo junto con los que trabajaba en la predicción forense de Características Externas Visibles o EVCs. Debatíamos entonces acerca de ese mismo paper en el año de su publicación, Shriver proponía una serie de secuencias del ADN humano implicadas en el desarrollo del rostro y un primer intento de predecir la fisionomía humana a partir del análisis de variantes en el ADN.
Debatíamos por que nos parecía ciencia-ficción, pero una ciencia-ficción muy cercana y firmemente asentada en las bases sobre las que nosotros mismos trabajábamos.
Y es que en mayor o menor medida todos nos parecemos a nuestros padres o familiares, parece lógico pensar que la fisionomía tiene un claro componente hereditario. El salto de esta sencilla premisa a la predicción de la estructura del rostro analizando variantes del genoma tenía que llegar a la fuerza.
Con todo, establecer un protocolo para la predicción de un EVC a través el análisis genético requiere un trabajo de investigación exhaustivo. Primero hay que identificar posibles secuencias del ADN con asociación al carácter, como hizo el grupo de Kayser con Liu F al frente antes de siquiera considerar la predicción del rostro [2].
Generalmente esto se hace mediante el análisis de secuencias relacionadas con patologías del carácter en estudio (sabemos a ciencia cierta que tienen relación) combinado con estudios GWAS (Genome wide association study) en los que se realiza el análisis de un elevado número de variantes de secuencia de una base repartidas por todo el genoma en un gran número de personas. Se buscan aquellas posiciones variables en las que el hecho de que aparezca una base u otra no es aleatorio, si no que para un grupo de personas con una misma característica (digamos frente alta) hay una mayor probabilidad de encontrar una variante de secuencia particular. Esto nos permite encontrar secuencias con variabilidad asociada al carácter en estudio.
Seguidamente se estudian esas regiones asociadas al carácter y se halla la variabilidad de secuencia que contienen algunas de estas variantes estarán directamente implicadas en el carácter, otras simplemente asociadas por proximidad física, pero todas ellas pueden llegar a ser útiles para la predicción.
También se debe, para poder realizar estos estudios, definir el carácter en estudio de forma objetiva y medible, que nos permita hacer grupos en nuestra muestra poblacional de estudio según el fenotipo exhibido de forma completamente objetiva. En este caso, para la estructura del rostro se aplicaron medidas de distancia anatómica entre puntos fijos de la cara (distancia entre los pómulos, longitud de la nariz… etc). En nuestro caso al estudiar la pigmentación de la piel en humanos utilizamos un medidor electrónico para determinar la absorción de la piel en diferentes longitudes de onda del espectro luminoso.
Este exhaustivo trabajo debería concluir con la selección de una serie de variantes puntuales de secuencia (SNPs) con gran asociación al carácter en estudio. Estas variantes son incluidas en un ensayo de análisis multiplex para determinar su genotipo con un único procedimiento bioquímico. El análisis de las variantes exhibidas por una persona para esta hipotética colección de SNPs permitiría predecir estadísticamente el carácter en estudio. En este caso la forma del rostro.
Es un proceso largo, pero teóricamente no imposible, entonces ¿porqué no tenemos ya un test genético de predicción de toda variante fenotípica?
La limitación de este tipo de tests genéticos viene dada por los propios caracteres en estudio. Ocurre que para la inmensa mayoría de las características Externas visibles la regulación genética dista mucho de la extrema sencillez de los caracters estudiados por Mendel para llegar a sus leyes de la herencia. No, la mayor parte de las EVCs están reguladas por un número elevado de secuencias génicas, cada una con un número elevado de variantes con un efecto pequeño y acumulativo sobre el la expresión final del caracter. Esto da lugar a sistemas complejos, muy difíciles de predecir, con una variabilidad continua sin divisiones claras entre variantes. Esto sin añadir que el ambiente juega también un importante papel en la determinación de muchas características físicas.
Una EVC susceptible de una predicción genética efectiva y sencilla debería cumplir las siguientes características: Estar regulada por un número relativamente bajo de secuencias, Que estas secuencias exhiban una variabilidad circunscrita a un número relativamente bajo de SNPs y que el carácter presente una serie de variantes fenotípicas divisibles en clases objetivamente individualizables. Y con un bajo efecto ambiental sobre la característica final.
Un ejemplo de este tipo de características es la pigmentación de iris,cabello y piel en humanos, reguladas por la decena escasa de genes implicados en el metabolismo y distribución celular de la melanina. Un número de variantes, entre 13 y 8 SNPs, pueden ser suficientes para una predicción adecuada de estas características en una gran parte de los casos. Hay incluso variantes como el color de ojos azul y el cabello pelirrojo en que el genotipado de una única variante puede predecir casi el 90% de los individuos con esta característica de forma absolutamente correcta.
Esto se debe a que los genes que regulan la expresión final de un carácter suelen actuar de forma secuencial, unos utilizando los productos de los anteriores. Una variante genética que afecte a la cadena de forma muy potente al principio o directamente la corte, puede imponer un efecto sobre todo el proceso que practica mente anula el efecto de las demás variantes en la cadena. Sucede así con la variante Guanina en el SNP rs12913832 en el gen HERC2 con respecto al color de ojos Azul y ciertas variantes del gen MC01 con respecto al cabello pelirojo.
¿Quiere esto decir que características complejas, como la estructura del rostro o la estatura no pueden ser predecidas genéticamente? No, no realmente, Pero hace falta mucho más conocimiento sobre su regulación genética y una gran potencia de cálculo bio-informático antes de que puedan convertirse en herramientas de uso común y fiabilidad sin duda.
Se conseguirá, pero queda aún mucho trabajo.
[1] Investigating the case of human nose shape and climate adaptation. Zaidi AA, Mattern BC, Claes P, McEvoy B, Hughes C, Shriver MD. PLoS Genet. 2017 Mar 16;13(3)
[2] A genome-wide association study identifies five loci influencing facial morphology in Europeans. F. Liu, F. van der Lijn, C. Schurmann, G. Zhu, M.M. Chakravarty, P.G. Hysi, et al.
PLoS Genet., 8 (2012).