Genética de la Hanseníase

  Desde los tiempos más remotos de las civilizaciones humanas, las enfermedades infecciosas han actuado como los principales agentes de la selección natural,  a medida que los seres humanos comenzaron a vivir en aglomeraciones urbanas, abandonando la vida nómada. Como resultado, un proceso complejo y permanente de coevolución entre patógenos y huéspedes vienen modificando constantemente los genomas, con variantes genéticas asociadas con aumento de la susceptibilidad a la infección y tendencia  a eliminarse gradualmente del pool genético.

  Con el advenimiento de la medicina, incluso en la era pre-microbiológica, las enfermedades infecciosas fueron ampliamente consideradas como hereditarias, debido a características como la concentración de casos en las familias. Fue solo con los descubrimientos revolucionarios de Pasteur que esta noción llegó a ser desafiada. En este contexto, la hanseníase juega un papel histórico por ser la primera enfermedad humana asociada a un microorganismo, como lo demostró el médico noruego Gerhard Henrick Armauer Hansen en 1873, en un hallazgo que le llevó a rechazar la idea de herencia. 1 Este importante hallazgo marcó el comienzo de una nueva era de investigación sobre enfermedades infecciosas, centrada en el papel de los patógenos.

  Sin embargo, actualmente se sabe que la exposición al patógeno es necesaria pero no suficiente para explicar la compleja patogénesis de las enfermedades infecciosas y su variabilidad en los síntomas, formas de presentación clínica y evolución. Para comprender el desarrollo de una afección infecciosa, es necesario considerar varios factores, tanto relacionados con el patógeno como con el paciente, incluidas sus composiciones genéticas.

  La hanseníase es un modelo excelente para estudiar el papel de la genética del huésped en el control de la patogenia de la infección. Esto se debe a que la exposición a agentes etiológicos es claramente necesaria para el desarrollo de la hanseníase, 2 pero esta exposición no es suficiente para explicar la aparición y complejidad de la enfermedad, así como sus diversas formas clínicas. Estudios recientes han revelado que el genoma de M. leprae se encuentra altamente conservado y estable a lo largo del tiempo y el espacio geográfico 3 y prácticamente clonal en todo el mundo, 4 lo que refuerza la hipótesis de que la variabilidad interpersonal de los fenotipos de la hanseníase se debe en gran parte al perfil genético del hospedero.

  Las primeras evidencias que demostraron la importancia de la genética en la hanseníase se obtuvieron mediante estudios observacionales, como los de agregación familiar de casos y estudios de gemelos. En una investigación clásica, Chakravartti y Vogel mostraron en 1973 un mayor acuerdo sobre la aparición de hanseníase entre gemelos monocigóticos (59,7%) en comparación con gemelos dicigóticos (20%). 5 Shields y colaboradores observaron, a través de análisis de agregación familiar, que entre las familias con más de un caso de hanseníase, la frecuencia de transmisión de hanseníase de una generación a otra entre parientes consanguíneos fue del 89%; en comparación con 11% entre no consanguíneos 6 Más recientemente, un análisis de segregación complejo realizado en 269 familias reclutadas de una antigua colonia de pacientes con hanseníase ubicada en el interior de Pará mostró un modelo de herencia codominante - con un componente genético principal involucrado - responsable de la fuerte dependencia familiar en la aparición de la enfermedad en esta comunidad. 7

  Aunque importantes en el contexto histórico, estos estudios observacionales presentan limitaciones para aclarar cuales son los genes y variantes genéticas realmente responsables de los efectos observados, solo detectables mediante enfoques moleculares. En este sentido, con los avances en las herramientas de análisis de ADN, los investigadores han producido datos importantes sobre la disección del componente genético involucrado en el control de la susceptibilidad del huésped a la hanseníase. Potentes estudios de ligamiento han localizado regiones genómicas vinculadas a la enfermedad, mientras que los estudios de ligamiento han revelado docenas de genes candidatos y, con ello, importantes conocimientos sobre su patogénesis molecular. Más recientemente, enfoques sin hipótesis, de aplia escala y de genoa completo, como el Genome-Wide Association Study (GWAS) , asociado con la posibilidad más reciente de utilizar la secuenciación directa de genomas completos, han permitido avances importantes. Fueron seleccionado algunos ejemplos que se explorarán con más detalle a continuación. En las referencias se puede encontrar una revisión sistemática de los últimos hallazgos genéticos en la hanseníase. 8

  En 2003, un estudio de ligación pangenómica que incluía la genotipificación de 388 marcadores en una muestra de población de familias vietnamitas encontró un fuerte pico de ligación entre la hanseníase per se (la enfermedad independiente de su forma clínica) y la región cromosómica 6q25-q27. 9 En un paso posterior, el mapeo de asociación fina del locus 6q25-q27 identificó varios marcadores compartidos por los genes PRKN (llamados Parkin - o Parquina, en portugués - y que codifican para una ubiquitina-proteína ligasa E3) y PACRG (PRKN co-regulated gene ) asociados con la hanseníase en dos muestras de población distintas - vietnamita y brasileña - resultando en el primer caso exitoso de identificación, por positional cloning (es decir, basada exclusivamente en la posición genómica de los genes involucrados) de genes que controlan una enfermedad infecciosa. Desde entonces, el hallazgo fue independienteente replicado en diferentes poblaciones. 10,11 Además, un estudio funcional reveló un importante impacto del gen PRKN en el control de otras enfermedades causadas por patógenos intracelulares, como M. tuberculosis . 12

  Hoy se sabe que la Parquina es una proteína involucrada en varios procesos de regulación de la respuesta inmune, a través del control de eventos celulares importantes como la mitofagia y la autofagia. Variantes del gen PRKN son conocidos factores de riesgo genéticos para la enfermedad de Parkinson de inicio temprano; por tanto, este gen representa una intrigante conexión entre enfermedades infecciosas y neurodegenerativas.

  Zhang y sus colegas publicaron en 2009 el primer GWAS en hanseníase; 13 como resultado, siete genes se asociaron con la enfermedad. De estos, destacan dos; el gen NOD2 (nucleotide-binding oligomerization domain containing 2) cuya proteína es responsable del reconocimiento de lipopolisacáridos de bacterias intracelulares (LPS); y el  gen LRRK2 (leucine-rich repeat kinase 2) , que mostró señales sugestivos de asociación en muestras de poblaciones chinas. Un estudio realizado en 2012 confirmó al NOD2 como factor de susceptibilidad a la hanseníase en una muestra de población vietnamita. 14 En 2013, se validó la asociación de LRRK2 en una muestra india; 15 y finalmente en 2014 una muestra brasileña mostró una asociación entre el gen NOD2 y la susceptibilidad del huésped a la hanseníase. 16 Curiosamente, existe un vínculo entre genes de hanseníase y genes de otras enfermedades: tanto los genes NOD2 como LRRK2 se vincularon previamente a la enfermedad de Crohn o colitis ulcerosa, lo que sugiere un vínculo genómico / molecular entre estas dos enfermedades y abre una vía de investigación prometedora. 17 Además, al igual que el gen PRKN , el gen LRRK2 también está involucrado en la patogénesis de la enfermedad de Parkinson, lo que refuerza una conexión prometedora entre dos enfermedades neurodegenerativas de diferente etiología.

   Tanto la aparición de la infección como la forma de manifestación clínica de la hanseníase. dependen de procesos ampliamente regulados por genes ubicados en el locus del complejo principal de histocompatibilidad (MHC– major histocompatibility complex ) y responsables de la presentación de antígenos y de desencadenar interacciones celulares críticas para la regulación de la respuesta inmune. . 18 De hecho, las primeras variantes genéticas asociadas con la hanseníase  fueron de genes del MHC, y hoy existe un amplio consenso de que los genes ubicados en este locus son fundamentales para explicar los mecanismos de susceptibilidad del huésped a los agentes causantes de la hanseníase . Por ejemplo, el mismo estudio que unió el locus 6q25-q27 a la hanseníase , también localizó un pico de unión en la región que contiene el complejo del antígeno leucocitario humano (HLA - hanseníase ) ubicado en el locus 6p21. 9 Un estudio subsecuente condujo a la descripción de variantes del gen LTA asociadas con la hanseníase en muestras de población vietnamita, brasileña e india, un efecto muy dependiente de la edad en el momento del diagnóstico. 19 Estos hallazgos se sumaron a un vasto cuerpo de evidencia que indican alelos del gen HLA-DRB1 asociados con la enfermedad en diferentes muestras de población; 20,21,22 tanto como variantes de susceptibilidad como de resistencia a la hanseníase . Además, también se han descrito consistentemente variaciones en la región del HLA-DQA1 . 23

  Por ser una región genómica densa en genes altamente polimórficos, la disección del papel exacto de los genes HLA siempre ha representado un gran desafío para los científicos interesados ​​en identificar las variantes causales de los fenotipos de la hanseníase. En este sentido, en 2020 se publicaron dos importantes estudios: el primer GWAS  basado en familias (para hanseníase) identificó tres SNPs (do inglês – single-nucleotide polymorphism) asociados de forma independiente, siendo dos ubicados en la región del HLA clase I y uno ubicado en la región del HLA II. 24 Y finalmente, un estudio basado en la secuenciación masiva de 11 genes HLA 25 confirmó asociaciones conocidas con la hanseníase y, lo que es más importante, permitió por primera vez refinar el hallazgo a solo cuatro aminoácidos.

  Históricamente, los estudios genéticos se han centrado en el fenotipo de susceptibilidad a la hanseníase per se ; sin embargo, la riqueza de la patogenia de la enfermedad ha llevado a un creciente interés por otros fenotipos, como la forma de manifestación clínica y la aparición de estados reaccionales; en este sentido, el objetivo es avanzar en la comprensión de los factores de riesgo innatos que pueden conducir a la aparición de estos agresivos episodios inflamatorios. 

  El gen NOD2 mencionado anteriormente se asoció con reacciones de tipo 1 (T1R – type 1 reaction) y de tipo 2 (T2R) en muestras de Nepal. 26 El LRRK2 fue asociado preferiblemente con T1R. 27,28 Además, los individuos que desarrollan T1R pueden portar mutaciones raras en el gen parquina, 27 lo que indica que  cambios en la función de esta importante proteína pueden empeorar la condición clínica de los pacientes. Además, las variantes del gen de la interleucina 6 ( IL6 ) también se asociaron con la aparición de T2R en muestras de Brasil. 29

  Más recientemente, en 2020, un estudio piloto arrojó resultados que indican que la recurrencia de la enfermedad puede tener un componente de control genético: los autores revelaron que la acumulación de variantes de riesgo para hanseníase puede conducir a un perfil de hiperesusceptibilidad a la enfermedad, aumentando el número de casos de recurrencia en lugares donde la hanseníase sigue siendo hiperendémica. 30

  A pesar de los importantes avances realizados durante más de 100 años de investigación genética en hanseníase, aún queda un largo camino por recorrer, ya que parte de la heredabilidad de la enfermedad permanece oculta: las variantes moleculares descritas hasta ahora no explican la totalidad de la genética. efecto previsto en los estudios observacionales. Una de las posibles explicaciones es que la mayoría de los estudios moleculares están diseñados para excluir variantes raras, debido a limitaciones técnicas para acceder al genoma. Con el constante avance de las tecnologías, esta realidad se ha superado y cada vez se utilizan más herramientas de secuenciación completa, lo que ha llevado a importantes avances.