Identificación del gen de SCA2: En nuestro Instituto, el grupo de trabajo en la enfermedad de Huntington llegó a analizar la anormalidad de la proteína en la SCA2 (Espino-Cerebellar Ataxia 2) y en la SCA7 (Espino-Cerebellar Ataxia 7 = ataxia con retino-degeneración). El gen para la SCA2 ha sido identificado y descubierto (ahora probarse ahora es posible).
La observación inicial hecha por Yvon Trottier era que el SCA2 en el cromosoma 12 y el SCA7 en el cromosoma 3 tienen mutaciones similares a las encontradas en SCA1, SCA3, DRPLA y también en la enfermedad de Huntington. En estas enfermedades, la mutación es una repetición de trinucleótido CAG. ¿Qué es un trinucleótido?: el cromosoma está formado por cuatro nucleótidos, adenine A, guanine G, cytosine C, thymine T. Un grupo de tres nucleótidos define un triplete que codifica un aminoácido. En este caso, la CAG codifica la glutamina, un código de repetición CAG para una poliglutamina, por lo que la proteína mutante tiene una dilatación extendida de poliglutamina en personas que tienen estas enfermedades. Para encontrar esta mutación, Yvon y Georges hicieron un anticuerpo que reconoce la dilatación de la poliglutamina. Descubrieron la proteína mutante de Huntington y también detectaron que en otras enfermedades el mismo anticuerpo descubre la proteína mutante en SCA1 y SCA3. Buscaron proteínas mutantes entonces en SCA2 y en SCA7. Pudieron descubrir una proteína mutante en pacientes y encontraron que la proteína se descubrió primero en pacientes con un inicio temprano, de acuerdo con la presencia de una expansión de la poliglutamina por causa de la enfermedad. El hallazgo de la proteína mutante les permitió identificar el gen.
El método de diagnóstico es el mismo para SCA1, SCA2, SCA3, DRPLA, la diferencia sólo reside en los genes que se mutan. Es posible medir la longitud de la repetición de trinucleótido por una prueba de PCR. Hay un fragmento normal que se encuentra en cada individuo y una repetición más larga en otro cromosoma que corresponde a la mutación. Las pruebas de diagnóstico son muy fiables, porque la enfermedad siempre se expresa en una longitud dada (36 repeticiones); no hay ningún solape entre las longitudes de las repeticiones normal y mutante. La SCA2 y la SCA3 son los dos ataxias dominantes más frecuentes entre la población europea, las SCA1 son ligeramente menos frecuentes. Por consiguiente, es posible tener un diagnóstico basado en pruebas del ADN en la mayoría de las ataxias dominantes. Este trabajo se hizo en el grupo de Jean-Louis Mandel, por los Doctores Georges Imbert, Yvon Trottier, Gael Hivert y Didier Devys.
La Ataxia recesiva: Una rara ataxia hereditaria recesiva es debida a la deficiencia de Vitamina E (AVED), hemos localizado un posible gen en el cromosoma 8 y hemos identificado las diferentes mutaciones de lugar que están causando la enfermedad. La proteína codificada por este gen normalmente se expresa en el hígado y recircula la Vitamina E en la sangre. Los pacientes con AVED no pueden amarrar Vitamina E, la cual entonces es directamente eliminada. La ausencia de Vitamina E causa una enfermedad que en algunos casos es muy similar a la Ataxia de Friedreich. La deficiencia de vitamina E puede ser tratada por una suplementación diaria de alfatocoferol (que es la forma activa de vitamina E). Por consiguiente, es sumamente importante hacer un diagnóstico diferente entre las 2 formas de ataxia, que puede ser realizado por un simple análisis de sangre (medida de suero de vitamina E).
Como la deficiencia de vitamina E, esperamos encontrar mutaciones de lugar en el gen defectuoso en la Ataxia de Friedreich. La ataxia recesiva más frecuente es la Ataxia de Friedreich. El grupo de Susan Chamberlain localizó el gen en el cromosoma 9 en 1988. Llevó siete años con una colaboración internacional reducir el sitio de la Ataxia de Friedreich a un intervalo de 250000 fundamentos donde buscásemos genes que causan mutaciones en pacientes. En colaboración con el grupo del Dr. Massimo Pandolfo (en Houston y ahora en Montreal), tuvimos que pasar por un largo y tedioso proceso de exclusión de genes antes de quedar uno solo como candidato potencial. Incluso entonces, encontramos dificultades para identificar la mutación que resultó ser un tipo inesperado de mutación para una enfermedad recesiva. Primero, no encontramos casi ninguna mutación en las porciones del gen que codifica la proteína (exons), como es el caso de otras enfermedades recesivas. La mutación se localiza dentro de las grandes secuencias intermedias entre los exons y corresponde a una gran expansión de trinucleótido de la secuencia GAA. Los individuos normales sólo tienen de 9 a 34 repeticiones GAA; en los pacientes encontramos de 200 a más de 1000 repeticiones.
Hasta ahora, la Ataxia de Friedreich era la única enfermedad recesiva conocida causada por una expansión de trinucleótido. Esta mutación de la expansión es muy diferente de las expansiones encontradas en las ataxias dominantes, donde la expansión codifica una parte de la proteína, una poliglutamina más larga que es tóxica para las células neuronales. Esto explica la herencia dominante de mutaciones que codifican poliglutamina expandida. En la Ataxia de Friedreich, la larga expansión no codificante causa la no expresión del gen (por un todavía desconocido mecanismo), produciendo la ausencia de la proteína codificada por este gen que hemos bautizado como frataxina. Si la expansión (o una mutación rara de lugar) está presente en los dos cromosomas de un individuo, no se producirá frataxina y se desarrollarán los síntomas de la Ataxia de Friedreich. La necesidad de mutación en ambos cromosomas para el desarrollo de la enfermedad explica la herencia recesiva del Ataxia de Friedreich. La identificación del el gen de Ataxia de Friedreich y de la proteína carente, frataxina, abre nuevas vías de investigación para entender cómo la ausencia de frataxina causa la enfermedad. Encontramos que la frataxina se expresa en tejidos donde se observa señales de patología, como el corazón y el páncreas. Sin embargo, la frataxina parecía no estar expresada en partes del sistema nervioso central como el cerebro y sólo débilmente y a primera vista en la médula espinal.
Nuestros resultados, muy preliminares, indican que la frataxina se expresa más favorablemente en los ganglios de la raíz dorsal del cordón espinal que es la situación de la masa de las células de las neuronas sensoriales que muestran masiva neurodegeneración en la Ataxia de Friedreich. Este mismo sitio de expresión, podría explicar la mayoría de la neuropatología vista en esta enfermedad, y qué otros cambios neurodegenerativos son posiblemente secundarios a esta deficiencia primaria. La frataxina es una nueva proteína de función desconocida que no tiene similitudes con otras proteínas de función conocida. Sin embargo, la frataxina muestra altas similitudes con nuevas proteínas de organismos más simples como los gusanos y la levadura, indicando que tiene una función muy primaria y básica, probablemente compartida con el reino animal y de las plantas. El pequeño tamaño de la frataxina (formado por una sucesión de 210 aminoácidos) facilitará su análisis funcional. A este respecto, hemos empezado a producir anticuerpos muy específicos dirigidos contra la frataxina y eso ayudará a que localicemos frataxina dentro de la estructura de la célula.
Nuestros resultados muy preliminares sugieren que la frataxina se localiza en la mitocondria, una estructura que es el sitio de producción de energía dentro de las células. Por consiguiente, la relación con la neurodegeneración puede venir del hecho de que la mitocondria también produce radicales libres como subproductos que son compuestos tóxicos para las células. En la Ataxia de Friedreich, la ausencia de la frataxina puede llevar a una pérdida parcial de la protección natural contra estos radicales libres, como es el caso en algún otro desorden neurodegenerativo como la deficiencia de vitamina E y algunas formas raras de esclerosis lateral familiar amiotrófica. Si lo confirmados, estos resultados pueden servir como base para la futura investigación apuntando hacia un mejor conocimiento de la enfermedad.