C047 – Xenética de Poboacións en Biomedicina (GenPoB)

Obxectivos e liñas de investigación

Obxectivos

GenPoB está dirixido polo Prof. Antonio Salas Ellacuriaga, catedrático da Facultade de Medicina da Universidad de Santiago de Compostela, é miembro do Instituto de Medicina Legal (INCIFOR) da USC, e o seu grupo ten base nos laboratorios do IDIS localizados no Hospital Clínico Universitario de Santiago de Compostela (CHUS).
GenPoB ten unha forte compoñente multidisciplinar, e engloba a profesionais graduados/máster en bioloxía, xenética, bioinformática, medicina, enfermería, matemáticas, etc. No grupo poténciase de maneira especial o traballo en equipo, optimizando as habilidades individuais para retroalimentar ó grupo de maneira colectiva e construtiva. Compártense ideas e danse solucións, apórtanse opinións e foméntase a empatía.
Usamos as últimas tecnoloxías para a análise dos datos. Coordinamos algunhas das plataformas tecnolóxicas máis características do IDIS, en concreto: (a) nCounter de Nanostring para a análise da expresión xénica de mostras biolóxicas delicadas e con escasa cantidade de RNA (nas que non se podería estudar o transcriptoma), (b) NextSeq 2000 de Illumina para estudos de Next Generation Sequencing ou NGS (secuenciación de xenomas eniros, exomas, transcriptomas, etc), e (c) Chromium X para análise transcriptómico en single cell.
GenPoB utiliza as facilidades de computación do Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA), pero ten tamén o seu servidor de computación propio localizado nas instalacións do seu laboratorio do IDIS, para así optimizar as necesidades do grupo en termos de computación e almacenaxe de datos xenómicos. Desta maneira, GenPoB ten capacidade plena de análise de datos ‘ómicos’, e participa de grandes proxectos internacionais en xenómica, transcriptómica e epixenómica. Entre os servizos que ofrece o grupo, asociados ás plataformas, está tamén a análise bioinformática e estatística de datos ‘ómicos’.
O obxectivo fundamental de GenPoB está no entendemento da variabilidade xenética para dar resposta a preguntas de interese no ámbito biomédico. De maneira máis específica os obxectivos do grupo son:

  •  Variabilidade xenómica. Entender as bases da variabilidade xenética na relación coa enfermidade complexa multifactorial, con especial atención, nos últimos 10 anos, á infectómica e á vacinómica, sen renunciar a outras áreas de investigación como a paleoxenética, a antropoloxía molecular, e a xenética forense.
  • Medicina traslacional. Buscar a traslacionalidade biomédica das súas investigacións, con especial foco á identificación de dianas terapéuticas e biofirmas xenómicas e/ou transcriptómicas para o diagnóstico e pronóstico de enfermidades (especialmente infecciosas e inflamatorias). GenPoB persegueo desenvolvemento de fórmulas que permitan resolver problemas relacionados coa saúde e ofrecer así unha mellor atención ó paciente. En relación con esta liña de actualización, GenPoB desenvolveu recentemente unha patente relacionada con biomarcadores para a detección de enfermidades víricas e bacterianas, e está en proceso de formalizar a propiedade intelectual de varios dos seus paquetes de software para a análise de datos xenómicos e/ou estatísticos (GUANIN, CovidPhy, mitPower, etc).
  • Medicina persoalizada. Baseada fundamentalmente no entendemento da variabilidade xenómica individual; GenPoB explora hferramentas que caminñen cara a medicina persoalizada.
  • Dar respostas a necesidades biomédicas actuais. Dado o carácter multidisciplinar do grupo e a súa visión aberta cara os problemas biomédicos actuais, GenPoB desenvolveu habilidades para adaptarse e adentrarse na investigación de novos retos científicos. Proba diso é a publicación de >12 traballos científicos revisados por pares no ámbito de la COVID-19 e o SARS-Cov-2 durante o peor periodo pandémico 2020-2021.
  • Busca continua para a implementación de novas técnicas. O grupo incorpora con frecuencia novas técnicas de laboratorio e de análise. Por exemplo, nos últimos anos, GenPoB fixo incursións no terreo da edición xénica (CRISPR9/Cas9), cultivos celulares, modelos peixe cebra, así como novas áreas ‘ómicas’ como a inmunosecuenciación e a proteómica.
  • Apoio tecnolóxico e analítico a outros grupos de investigación. Apoiar a outros grupos de investigación do entorno do IDIS e externos en cuestións relacionadas coa xenómica e outras necesidades de análises bioinformáticos e matemáticos.

 

Liñas de investigación

1. Enfermidades infecciosas e vacinas
Desde hace más de 10 años, GenPoB investiga la variabilidad genética del huésped que pueda determinar el pronóstico y/o una mayor o menor susceptibilidad a una diversidad de enfermedades infecciosas (Neisseria meningitidis, virus respiratorio sincitial [VRS], SARS-CoV-2, rotavirus, Creutzfeldt-Jakob, etc. En esta línea de investigación está también los estudios relacionados con la respuesta del huésped a las vacunas, o sus posibles efectos heterólogos. El abordaje técnico más destacado durante estos años ha sido la genómica y la transcriptómica, pero también se han hecho importantes incursiones en el mundo de la epigenómica, y más recientemente, en la inmunosecuenciación.
GenPoB está interesado también en la búsqueda de (muti-)firmas transcriptómicas para la diferenciación específica de enfermedades víricas y bacterianas. En este ámbito de estudio, GenPoB colabora con el grupo GenViP del IDIS, y una amplia red de colaboradores internacionales (Genome Institute Singapore [GIS], Imperial College London, Ospedale Pediatrico Bambino Gesú, PENTA Fondazione, Oxford Gene Technology, etc). En colaboración con estos grupos, GenPoB ha desarrollado y sigue desarrollando varios proyectos europeos.

2. Estudo de enfermidades complexas multifactoriais
GenPoB ha contribuido al estudio genómico de diversas enfermedades complejas multifactoriales, entre las que cabe destacar, cáncer de mama, esquizofrenia, Alzheimer, Parkinson, etc. Estos estudios han estado relacionados mayoritariamente con Genome-wide Association Studies (GWAS), y análisis de exomas (Whole Exome Sequencing o WES). En este contexto, se han abierto líneas relacionadas con el impacto de la sub-estratificación poblacional, la ancestralidad y las relaciones de parentesco y sus efectos como variables de confusión en los estudios de asociación, etc.

3. Estudio de enfermidades pouco frecuentes (‘raras’). Entre las enfermedades poco frecuentes estudiadas por el grupo están la hiperinsulinemia, la enfermedad de Wilson, mitocondriopatías (neuropatía óptica hereditaria de Leber), ictiosis lamelar, etc. La enfermedad a la que se le ha dedicado más esfuerzo, con diferencia, es al estudio de la Heteroplasia Ósea Progresiva (HOP) y osificación heterotópica. HOP es una enfermedad ‘ultra-rara’ que produce formación de hueso extra-esquelético a partir de tejido mesodérmico. No existe ningún tratamiento efectivo ni preventivo para esta enfermedad. A raíz de un caso gemelar discordante, único a nivel mundial, que llegó a nuestro grupo de investigación hace más de 10 años, se ha empleado toda la batería de técnicas para su estudio, que va desde la genómica, transcriptómica, epigenómica y proteómica, al uso de técnicas CRISPR/Cas9 para la creación de un pez cebra modelo para la enfermedad y estudios celulares in vitro de fármacos experimentales.

4. Estudo da variabilidade xenética poboacional
Desde lo inicios, GenPoB investiga en el área de la paleogenética y la antropología molecular. Esta es la línea de investigación con más arraigo en el grupo. GenPoB realizó investigaciones con poblaciones humanas en todos los continentes, en temáticas tales como la expansión Bantú, el impacto del tráfico de esclavos en la variabilidad genómica de América y Europa, la colonización del continente americano, la cultura etrusca, el estudio de restos de momias, o restos óseos de hace miles de años tanto en América como en Europa. Se han estudiado poblaciones singulares, como los menonitas, Roma, poblaciones indígenas del continente africano y americano, del Vietnam, etc. El interés biomédico de estas investigaciones es obvio, y el reciente reconocimiento del premio Nobel de medicina 2022 a Svante Pääbo (director del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology) por sus investigaciones en el terreno de la paleogenética representa un claro ejemplo. El grupo ha tenido ocasión de trabajar con destacados genetistas en el campo, incluido el citado S. Pääbo, y otros destacados investigadores de la esfera internacional como David Reich, Antonio Torroni, Martin Richards, Vincent Macaulay, Hans Jürguen Bandelt, Alessandro Achilli, Yong Gang yao, etc, y otros reputados investigadores nacionales como Jaume Bertranpetit, David Comas, Francesc Calafell, etc.

5. Xenética forense
La genética forense representa un área fundamental en el grupo de investigación y es además la que estableció los cimientos del grupo, sobre todo en sus inicios. El grupo ha tenido la ocasión de formarse (y de seguir formando parte) del prestigioso Instituto de Medicina Legal de la USC (INCIFOR), de la mano de su actual directora, Mª Victoria Lareu, Ángel Carracedo y Chris Phillips. También existen colaboraciones activas con destacados genetistas del campo, mayoritariamente en conexión con la interpretación estadística y los análisis genético-poblacionales aplicados a la genética forense (mezclas de ADN, estratificación poblacional, ancestralidad, relaciones de parentesco, etc), entre los que cabe mencionar, Thore Egeland, Walther Parsons, etc.

6. Data-mining, bioinformática e análise estatísticos de datos ‘ómicos’
El análisis bioinformático y matemático de datos genómicos de secuenciación y transcriptómicos representa un trabajo de rutina, por un lado, pero también una gran oportunidad para desarrollar nuevos procedimientos de análisis (ej. pipelines), y nuevas herramientas informáticas para el análisis de los datos (véase algunas desarrolladas por el grupo como ENGINES, mitPower, Y-BAT, CovidPhy, etc).

7. Sensogenomics. Representa la línea de investigación más reciente del grupo, y su objetivo principal es el estudio de como los estímulos sensoriales afectan a la expresión de nuestros genes. El grupo GenPoB introduce este concepto en el año 2021 (Genes 12(9):1454; doi: 10.3390/genes12091454.). Desde entonces ha iniciado un proyecto ambicioso y trasgresor en una línea de investigación todavía inexplorada y focalizada sobre el estímulo musical. Existen varias ramificaciones del proyecto relacionadas con la predisposición genética a condiciones musicales. Actualmente el grupo trabaja de manera estrecha con el IDIS, instituciones públicas (ej. Xunta de Galicia, Ayuntamiento y Consorcio de Santiago de Compostela), asociaciones culturales (ej. Real Filharmonía de Galicia y el Auditorio de Galicia), y diversas asociaciones de pacientes de Alzheimer, trastorno de espectro autista (TEA), síndrome de Down, discapacidad visual, daño cerebral, etc. Para más info: https://sensogenomics.com y la web del grupo https://genpob.eu.

 

Equipo investigador

Líder
Salas Ellacuriaga, Antonio

Investigador (establecido ou asociado)
Fernández García, José Manuel
Gamborino Caramés, María Elena
Gómez Carballa, Alberto
Rodríguez Calvo, María Sol

 

Posdoutorais
Aldonza Torres, Marta
Álvarez Iglesias, Vanesa
Barral Arca, Ruth
Curros Novo, Carmen
Ferreirós Vidal, Isabel
Mallah, Narmeen
Navarro Ramón, Laura
Pardo Seco, Jacobo
Pischedda, Sara
Rego Lijo, Isabel

Predoutorais
Camino Mera, Alba
Castelo Martínez, Lúa
Dacosta Urbieta, Ana Isabel
Dominik Nowak, Wiktor
García Currás, Julia
Mallah, Nour El Zahraa
Montoto Louzao, Julián
Rey Vázquez, Sara
Viz Lasheras, Sandra

Persoal técnico de apoio
Regueiro Casuso, Patricia
Taboada Puga, Miriam

 

Colaboradores Externos
Martínez Cadenas, Conrado

Web do grupo