You are here

    • You are here:
    • Home > CRG researchers create 3D genome maps to find genetic mechanisms associated with type-2 diabetes

CRG researchers create 3D genome maps to find genetic mechanisms associated with type-2 diabetes

NEWS

08
Jul
Mon, 08/07/2019 - 11:41

CRG researchers create 3D genome maps to find genetic mechanisms associated with type-2 diabetes

Scientists at the Centre for Genomic Regulation open up new ways of developing personalised treatments for type-2 diabetes

EN ESPAÑOL - EN CATALÀ

  • Scientists at the Centre for Genomic Regulation open up new possibilities for developing personalised drugs for type-2 diabetes
  • The results have been published in the Nature Genetics journal

Researchers from the Centre for Genomic Regulation have created a 3D map of the genome to find the genetic mechanisms associated with the development of type-2 diabetes.

The study, led by Irene Miguel-Escalada and Jorge Ferrer and published recently in Nature Genetics, takes another step forward in understanding the molecular mechanisms that cause the disease, and also demonstrates that it is possible to define the genetic risk of developing type-2 diabetes, opening up new horizons for the development of personalised drugs that treat the condition.

Type-2 diabetes affects more than 400 million people all over the world, and is one of the leading causes of blindness, kidney failure, myocardial infarction and lower-extremity amputations. Despite this, the underlying molecular defects causing the condition are unknown, or how defects differ among different patients. This limits the ability to develop personalised treatments.

In the past decade, scientists have identified more than 200 regions of the human genome associated with variants of genetic material that increase the risk of developing type-2 diabetes. However, in most cases, these DNA variants are located in areas of the genome removed from the genes, creating confusion about the molecular mechanisms that lead to type-2 diabetes, and which ultimately affect the insulin-producing pancreatic cells (insulin is the hormone responsible for controlling blood sugar levels).

Previous studies conducted by Lorenzo Pasquali at the Germans Trias i Pujol hospital and Jorge Ferrer at the Centre for Genomic Regulation showed that many of these variants are located in regions of the genome that switch on genes in the insulin-producing pancreatic cells. It was evidence that genetic variants affecting type-2 diabetes are unlikely to alter gene DNA sequence but rather regulate genes in the insulin-producing cells.

3D map of the beta cell genome

A new piece of work coordinated by Jorge Ferrer, recently published by Nature Genetics, takes another step towards deciphering the significance of these variants associated with type 2 diabetes.

The investigators created a 3D map of the genome, particularly in the insulin-producing pancreatic cells. It showed that regions of the genome with genetic variants associated with type-2 diabetes, and which are distant from any gene in conventional one-dimensional maps, form folds that bring them into contact with genes that play a major role in insulin-producing cells. These studies therefore make it possible to link the genetic switches to their target genes spatially, and thus identify the genes that play a role in the onset of type-2 diabetes.

Different genetic risk mechanisms for developing type-2 diabetes

In defining the regions of the genome that are tasked with activating genes in the insulin-producing cells, the research also made it possible to create a catalogue of genetic variants with the capacity to predict which people have inherited a lower capacity to produce insulin, who are at greater risk of developing type-2 diabetes and more particularly which people are at greater risk of developing this disease precisely because their variants affect insulin secretion.  “This makes it possible to distinguish these people from others whose susceptibility to get diabetes may be due to other causes, such as genetic variants that predispose them to obesity or prevent insulin from acting properly”, explain the researchers.

Ultimately, the creation of 3D genomic maps has made it possible to identify the genetic mechanisms that intervene in T2D and also to create catalogues of genetic markers that allow us to identify people whose risk of developing type 2 diabetes is mediated by genetic factors that act upon the insulin-producing cells. “This type of information is particularly relevant to the development of treatment strategies aligned with the new paradigm of personalised medicine”, they conclude.

The study was funded by CIBERDEM, the Wellcome Trust, the Fundació Marató TV3 and the European Research Council. The genetic risk studies were conducted with UK Biobank, a study from the United Kingdom that obtained genetic and health information from 500,000 patients.


EN ESPAÑOL

Crean mapas 3D del genoma que permiten descubrir mecanismos genéticos asociados a la diabetes tipo 2

  • Una investigación desarrollada por investigadores del CIBERDEM y del Centre de Regulació Genòmica abre nuevas posibilidades para desarrollar medicinas personalizadas en la diabetes tipo 2
  • Los resultados han sido publicados en la revista Nature Genetics

Investigadores del Centre de Regulació Genòmica han creado un mapa 3D del genoma que permite localizar mecanismos genéticos asociados al desarrollo de la diabetes tipo 2 (DM2).

El nuevo estudio, liderado por Irene Miguel-Escalada y Jorge Ferrer, da un paso más en la comprensión de los mecanismos moleculares que causan esta enfermedad y muestra también que es posible definir el riesgo genético para desarrollar diabetes tipo 2 en función de diferentes mecanismos que influyen en diferentes personas, abriendo así nuevas posibilidades para desarrollar medicinas personalizadas para su tratamiento.

La diabetes tipo 2 (DM2) afecta a más de 400 millones de personas en todo el mundo y es una de las principales causas de ceguera, insuficiencia renal, infarto de miocardio y amputación de los miembros inferiores. A pesar de esta trascendencia, actualmente no se conocen los defectos moleculares que causan esta forma de diabetes, ni cómo difieren estos defectos entre distintos pacientes, lo que supone una limitación importante de cara a desarrollar medicinas personalizadas para su tratamiento.

En la última década, se han identificado más de 200 regiones del genoma humano en las que existen variantes de la secuencia genética que aumentan el riesgo de desarrollar diabetes tipo 2. Sin embargo, en la mayor parte de casos, estas variantes de ADN se ubican en zonas del genoma muy alejadas de los genes, lo cual crea confusión sobre los mecanismos moleculares que fallan en la diabetes tipo 2 y que acaban por afectar a las células pancreáticas productoras de insulina, la hormona responsable de controlar los niveles de azúcar en la sangre.

Estudios previos desarrollados por dos investigadores del CIBERDEM, Lorenzo Pasquali (Germans Trias i Pujol) y Jorge Ferrer (Centre de Regulació Genòmica), hicieron una importante contribución a la comprensión de estos mecanismos, al demostrar que muchas de estas variantes se encuentran en regiones del genoma que actúan como interruptores que activan genes en las células del páncreas que producen insulina (células beta). Ese hallazgo demostró que las variantes genéticas que afectan a la diabetes tipo 2 probablemente no alteran la secuencia del DNA de genes, sino que actúan regulando genes en las células productoras de insulina.

Mapa 3D del genoma de las células beta

En un nuevo trabajo coordinado por Jorge Ferrer, que acaba de publicar Nature Genetics, se da un paso más para descifrar el significado de estas variantes asociadas a diabetes tipo 2.

Los investigadores crearon un mapa del genoma en tres dimensiones, concretamente en las células del páncreas productoras de insulina. Esto ha revelado cómo regiones del genoma con variantes genéticas asociadas a diabetes tipo 2, y que están lejos de cualquier gen en los mapas convencionales unidimensionales, en realidad forman pliegues que les ponen en contacto con genes que desempeñan un papel importante en las células productoras de insulina. Estos estudios, por lo tanto, permiten vincular espacialmente los interruptores genéticos a sus genes diana, e identificar así los genes que juegan un papel en la aparición de DM2.

Diferentes mecanismos de riesgo genético para desarrollar DM2

Al definir las regiones del genoma encargadas de activar genes en las células productoras de insulina, la investigación ha permitido también crear un catálogo de variantes genéticas que tienen la capacidad de predecir qué personas han heredado una menor capacidad para producir insulina, quién tiene mayor riesgo para desarrollar diabetes tipo 2, y en particular, qué personas tienen mayor riesgo para desarrollar esta enfermedad concretamente porque sus variantes que afectan la secreción de insulina. “Esto permite diferenciar a estas personas de otras cuya susceptibilidad para desarrollar diabetes puede deberse a otras causas, por ejemplo, por variantes genéticas que predisponen a la obesidad, o que impiden que la insulina actúe correctamente”, explican los investigadores.

En definitiva, la creación de mapas genómicos en tres dimensiones ha permitido identificar mecanismos genéticos que intervienen en la DM2, y por otro lado, crear catálogos de marcadores genéticos que permiten identificar personas cuyo riesgo para desarrollar diabetes tipo 2 esta mediado por factores genéticos que actúan en las células que fabrican insulina. “Este tipo de información es particularmente relevante para desarrollar estrategias terapéuticas alineadas con el nuevo paradigma de medicina personalizada”, concluyen.

El estudio ha sido financiado por CIBERDEM, Wellcome Trust, la Fundació Marató TV3, y el European Research Council. Los estudios de riesgo genético se realizaron con UK Biobank, un estudio del Reino Unido que ha obtenido información genética y de salud de 500.000 pacientes.


EN CATALÀ

Creen mapes 3D del genoma que permeten descobrir mecanismes genètics associats a la diabetis tipus 2

  • Una investigació desenvolupada per investigadors del CIBERDEM i del Centre de Regulació Genòmica obre noves possibilitats per desenvolupar medicines personalitzades en la diabetis tipus 2
  • Els resultats han estat publicats a la revista Nature Genetics

Investigadors del Centre de Regulació Genòmica han creat un mapa 3D del genoma que permet localitzar mecanismes genètics associats al desenvolupament de la diabetis tipus 2 (DM2).

El nou estudi, liderat per Irene Miguel-Escalada i Jorge Ferrer, fa un pas més en la comprensió dels mecanismes moleculars que causen aquesta malaltia i mostra també que és possible definir el risc genètic per desenvolupar DM2 en funció dels mecanismes que influeixen en persones diferents, obrint així noves possibilitats per desenvolupar medicines personalitzades per al seu tractament.

La diabetis tipus 2 afecta més de 400 milions de persones a tot el món i és una de les principals causes de ceguesa, insuficiència renal, infart de miocardi i amputació dels membres inferiors. Tot i tenir aquesta transcendència, actualment no es coneixen els defectes moleculars que causen aquesta forma de diabetis ni com difereixen aquests defectes entre pacients diferents. Això suposa una limitació important de cara a desenvolupar medicines personalitzades per al seu tractament.

En l'última dècada, s'han identificat més de 200 regions del genoma humà en què hi ha variants de la seqüència genètica que augmenten el risc de desenvolupar diabetis tipus 2. Això no obstant, en la major part de casos, aquestes variants d'ADN se situen en zones del genoma molt allunyades dels gens, la qual cosa crea confusió sobre els mecanismes moleculars que fallen en la diabetis tipus 2 i que acaben per afectar les cèl·lules pancreàtiques productores d'insulina, l'hormona responsable de controlar els nivells de sucre a la sang.

Estudis previs desenvolupats per dos investigadors del CIBERDEM, Lorenzo Pasquali (Germans Trias i Pujol) i Jorge Ferrer (Centre de Regulació Genòmica), van fer una important contribució a la comprensió d'aquests mecanismes en demostrar que moltes d'aquestes variants es troben en regions del genoma que actuen com a interruptors que activen gens a les cèl·lules del pàncrees que produeixen insulina (cèl·lules beta). Aquesta troballa va demostrar que les variants genètiques que afecten la diabetis tipus 2 probablement no alteren la seqüència de l'ADN de gens, sinó que actuen regulant gens a les cèl·lules productores d'insulina.

Mapa 3D del genoma de les cèl·lules beta

En un nou treball coordinat per Jorge Ferrer, que acaba de publicar Nature Genetics, es fa un pas més per desxifrar el significat d'aquestes variants associades a diabetis tipus 2.

Els investigadors van crear un mapa del genoma en tres dimensions, concretament a les cèl·lules del pàncrees productores d'insulina. Això ha revelat de quina manera regions del genoma amb variants genètiques associades a diabetis tipus 2, i que estan lluny de qualsevol gen als mapes convencionals unidimensionals, en realitat formen plecs que els posen en contacte amb gens que tenen un paper important en les cèl·lules productores d'insulina. Aquests estudis, per tant, permeten vincular espacialment els interruptors genètics als seus gens diana i identificar així els gens que juguen un paper en l'aparició de DM2.

Diferents mecanismes de risc genètic per desenvolupar DM2

En definir les regions del genoma encarregades d'activar gens a les cèl·lules productores d'insulina, la recerca ha permès també crear un catàleg de variants genètiques que tenen la capacitat de predir quines persones han heretat una capacitat menor per a produir insulina, qui té més risc per desenvolupar diabetis tipus 2, i, en particular, quines persones tenen més risc per desenvolupar aquesta malaltia concretament perquè les seves variants afecten la secreció d'insulina. "Això permet diferenciar aquestes persones d'altres la susceptibilitat de les quals per desenvolupar diabetis es pot deure a altres causes, per exemple, per variants genètiques que predisposen a l'obesitat o que impedeixen que la insulina actuï correctament", expliquen els investigadors.

En definitiva, la creació de mapes genòmics en tres dimensions ha permès identificar mecanismes genètics que intervenen en la DM2, i d'altra banda, crear catàlegs de marcadors genètics que permeten identificar persones amb un risc per desenvolupar diabetis tipus 2 en què hi intervenen factors genètics que actuen en les cèl·lules que fabriquen insulina. "Aquest tipus d'informació és particularment rellevant per a desenvolupar estratègies terapèutiques alineades amb el nou paradigma de medicina personalitzada", conclouen.

L'estudi ha estat finançat per CIBERDEM, Wellcome Trust, la Fundació Marató TV3, i l'European Research Council. Els estudis de risc genètic es van realitzar amb UK Biobank, un estudi del Regne Unit que ha obtingut informació genètica i de salut de 500.000 pacients.