RESUMEN  del SEMINARIO interdisciplinar en MEDICINA EVOLUCIONISTA:
Análisis de los aspectos “des-adaptativos" de los procesos epigenéticos y su implicación en reproducción humana

Coordinadora: Maria-José Trujillo Tiebas
Martes 5 de Octubre de 16:30 a 19.30

Autor: Mónica Martínez García

En esta jornada se abordó principalmente el campo de la epigenética en el ámbito de las técnicas de reproducción asistida.

La epigenética fue definida en primer lugar por Conrad Waddington en 1940, pero con el avance del conocimiento en este campo, la definición ha evolucionado hasta lo que se conoce hoy en día, como la ciencia que estudia los fenómenos que intervienen en la alteración de la función génica sin que implique la alteración de la secuencia de ADN.

El material genético se localiza en el núcleo celular y en las mitocondrias. El ADNnuclear se organiza en 46 moléculas que en total alcanzan los 2 metros de longitud. Para poder incluirse en el núcleo es necesario su enrollamiento, para lo cual intervienen las histonas. Un octámero de histonas junto con el ADN forman el llamado Nucleosoma. Esta asociación entre histonas y ADN está regulada por mecanismos epigenéticos como la metilación, imprinting genómico, modificación de histonas, modificación proteica y regulación mediante microRNAs que regula la expresión de los genes de manera diferencial en el espacio, en el tiempo y en los distintos tejidos mediante la activación e inhibición de genes. De hecho, los mecanismos epigenéticos y la posición celular influyen en la determinación del destino celular.

La metilación, es uno de los mecanismos epigenéticos más generalizados en los mamíferos,  no aleatorio químicamente estable y potencialmente reversible, y es un medio para la represión génica. La metilación se produce mediante la incorporación de un metilo al residuo de citosina a través del ciclo del carbono a partir de sustratos como el folato y el metilo y su catalización depende de las enzimas metiltransferasas. Estos sustratos no los produce el organismo y por lo tanto, hay que incorporarlos en el alimento. El metilo se encuentra en alimentos de hoja verde. El ADN se encuentra metilado en 1 % y las enzimas metiltransferasas suelen metilar las citosinas de las islas CpG (entre el 60-90% de las islas CpG está metiladas) y el 70% de las islas se encuentran en los promotores de los genes.

La metilación juega un papel importante en la reprogramación epigenética del cigoto, puesto que cuando los dos genomas (paterno y materno) entran en el núcleo el ADN paterno ya se ha desmetilado y comienza la desmetilación del materno con la finalidad de recuperar la totipotencia del cigoto y así reestablecer el patrón de metilación propio del nuevo individuo. El ADN paterno del espermatozoide presenta protaminas en lugar de histonas, ya que el espermatozoide es la célula más pequeña del cuerpo. Para albergar su ADN requiere este tipo de proteínas, pero cuando ha de incorporarse como pronúcleo al óvulo éste debe haber reemplazado las protaminas por histonas. Por ello, comienza la desmetilación rápida del ADN paterno a excepción de las zonas improntadas, centrómeros, etc. Sin embargo, el ADN materno se mantiene metilado hasta la finalización de la 2º división meiótica, cuando se forma el pronúcleo materno y el 2º corpúsculo polar que es expulsado y se coloca al lado del primer córpusculo polar. Donde se coloque el segundo corpúsculo polar se denomina polo animal y el lado opuesto se denomina polo vegetal.

El segundo corpúsculo va a dirigir el plano de la primera división  del cigoto. Esta primera división se ha observado que rompe la simetría del embrión, porque se ha descrito que unos blastómeros darán lugar a trofoectodermo mientras que otros darán lugar al embrión. La siguiente división de uno de los blastómeros es horizontal mientras que el otro es vertical, esto ocasiona que unos blastómeros tendrán los dos polos, y los otros blastómeros tendrán o polo animal o polo vegetal. Se ha descubierto que los blastómeros que tienen división simétrica dan lugar a las células exteriores y tienen una unión estrecha, mientras que los que presentan una división asimétrica, las células que quedan al exterior dan lugar al trofoectodermo y las del interior al embrión. Además, se ha detectado que en el estadio de ocho células las DNA metiltransferasas 1o (dmt1o) y 1s (dmt1s) se encuentran localizadas ambas en el núcleo para poder realizar la reprogramación epigenética del embrión, a partir de ahí la dmt1o se vuelve a distribuir al citoplasma.

Es en este estadio de 8 células, es el momento en el que se realiza la técnica de biopsiar un blastómero del embrión para analizarlo mediante el diagnóstico genético preimplantacional. Esta prueba consiste, como su nombre indica, en biopsiar un blastómero y sin aislar el ADN realizar la prueba molecular para determinar si esa célula es portadora de una mutación determinada o no, lo que no se descarta que tenga otras enfermedades.  Estos pacientes que se someten a este tipo de pruebas suele ser porque presentan una historia clínica de una determinada enfermedad genética hereditaria que no deseen que su descendencia presente dicha enfermedad y que no hayan rechazado el resto de posibilidades reproductivas. Sin embargo, para realizar este estudio es necesario pedir permiso a un comité de ética para permitir la realización del mismo y la pareja debe tener la caracterización genética previa de la enfermedad en cuestión antes de someterse a la prueba. Hay que tener en cuenta que tampoco conviene realizarse esta prueba a mujeres de edad avanzada (38 años), puesto que aumenta el riesgo de cromosomopatías en el feto. Además, las mujeres requieren ser sometidas a un tratamiento de choque hormonal para ovular, y la tasa de éxito de embarazo no supera el 20% en el mejor de los casos.

No es raro pensar que la tasa de éxito sea un fracaso puesto que:

- En ocasiones se usan como células para testar, el segundo corpúsculo polar, que hemos descrito previamente que es fundamental para la primera división del cigoto, es decir, establece la orientación.

- En otros casos se emplea un blastómero de un embrión que se encuentra en el estadio de 8 células. Anteriormente se ha comentado que es en ese estadio cuando se establece la reprogramación epigenética para establecer la diferenciación adecuada propia del embrión para establecer una regulación espacio-temporal de los genes. La selección del blastómero es aleatoria, según la accesibilidad de la célula que el embriólogo pueda biopsiar, por lo que, no solo no sabemos el destino que puede llevar esa célula en concreto, sino que además,  estamos alterando la epigenética de este embrión. Además, al seleccionar el blastómero suelen eliminar la zona pelúcida, que es una parte del embrión que también tiene su importancia en el desarrollo. La naturaleza suele ser químico-físicamente estable y mediante estas pruebas alteramos este entorno de un embrión que luego hay que implantar para que progrese en el útero.

- El entorno del embrión está siendo alterado al someterlo a una fecundación in vitro,  ya que no podemos reproducir con exactitud los mecanismos biológicos que subyacen en un embrión in vivo y los factores ambientales inducen cambios epigenéticos. También se altera el entorno del embrión con la técnica ICSI (introducción del espermatozoide en el óvulo) que es necesaria para no contaminar con restos de ADN procedente de otros espermatozoides y nos pueda generar diagnósticos confusos en el diagnóstico preimplantacional. Con esta técnica se introduce el espermatozoide mediante una punción, que altera la presión física a la que se encontraba el embrión. Se ha visto que tras una punción, se observa cambios en el entorno del óvulo y que no parece recuperarse de la punción hasta pasadas 24 horas.

En general, en cuanto a las técnicas de reproducción asistida, no hay que olvidar que las personas que se someten a estas pruebas suele ser por problemas reproductivos. La naturaleza favorecía a los individuos con mayor eficacia biológica, pero estamos manipulando la reproducción de nuestra especie (que no debemos olvidar que no somos individuos independientes), de tal manera que individuos con genes no funcionales que afectaban a su reproducción no se transmitían, sin embargo ahora se transmiten.

Además, individuos con enfermedades genéticas quieren tener descendencia sana pero hay ciertas enfermedades que producen discapacidad física o psíquica a estos padres y ese futuro niño estará destinado inevitablemente a vivir una situación familiar especialmente particular.

Nuestra cultura no nos permite decir que NO pueda tener un hijo una pareja, pero no estamos teniendo en cuenta todo lo que acarrea esto en el entorno de las personas que manifiestan ciertas enfermedades genéticas.

Reuniendo toda esta información produce inquietud en el futuro de la salud de estos individuos. No hay seguimiento puesto que es un gasto económico considerable y además, no ha pasado el tiempo suficiente para darnos cuenta del resultado de la aplicación de estas técnicas. Tampoco está regulado por ley, y al salirse del ámbito hospitalario, muchos centros no advierten de los inconvenientes, ni de los riesgos a los que se someten tanto la propia mujer a la que se somete el choque hormonal, la cual con este tratamiento incrementa su riesgo a padecer cáncer, como en el feto el cual puede tener o bien otras enfermedades no posiblemente detectadas por esta prueba o bien también desarrollar un futuro cáncer debido a la manipulación de sus blastómeros cuando era un embrión. Tampoco se les informa de las posibles alternativas reproductivas. En definitiva en ciertos centros no son asesorados genéticamente. Es necesario que los pacientes elijan su opción una vez hayan conocido todas las posibilidades, y las ventajas e inconvenientes de cada alternativa reproductiva.

Revisado por la Dra. Mª José Trujillo Tiebas (Dpto. de Genética, IIS-Fundación Jiménez Díaz)