Análisis de variantes genéticas en la Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) y diseño de ARN guías (sgARN)
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Date
2024-08
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos y Biotecnología. Carrera de Biotecnología
Abstract
The present research focuses on Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), a neurodegenerative disease characterised by wide genetic variability. More than 40 ALS related genes have been identified, with C9orf72 being the most common, associated in approximately 40 percent of cases. This gene and others such as CBS, FIG4, FUS, OPTN, SETX, SOD1, TARDBP, UBQLN2 and VAPB play a role in the pathogenesis of the disease through mechanisms such as protein aggregate formation and vesicular trafficking dysfunction. Using differential expression analysis with the DataSet GSE833, differentially expressed genes were identified between sporadic ALS, familial ALS and control samples. Results showed greater variability in sporadic ALS samples, suggesting a combination of genetic and environmental factors. Genes such as UBE3A, ARHGAP25, GDF10, SELL, FPR1, SPP2, PTGDR, FURIN, ELN, ITGB2 and BAK1 were highlighted by under- or over-expression, implying alterations in biological processes such as calcium ion regulation, phagocytosis and apoptosis. As an alternative to address these genetic variants, guide RNA (sgRNA) sequences were designed using tools such as CHOPCHOP, CRISPOR and CCTop. These sgRNAs are specific and targeted to the most significant variants in the BAK1, GDF10 and SPP2 genes; GC content, self-complementarity, efficiency and specificity are assessed. The optimal sequence for each variant was selected for future proofreading trials, with the aim of improving the understanding and potential treatment of ALS.
Description
La presente investigación se enfoca en la Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA), una enfermedad neurodegenerativa caracterizada por una amplia variabilidad genética. Se han identificado más de 40 genes relacionados con la ELA, siendo el C9orf72 el más común, asociado en aproximadamente el 40 por ciento de los casos. Este gen y otros como: CBS, FIG4, FUS, OPTN, SETX, SOD1, TARDBP, UBQLN2 y VAPB inciden en la patogénesis de la enfermedad a través de mecanismos como la formación de agregados proteicos y la disfunción en el tráfico vesicular. Mediante un análisis de expresión diferencial con el DataSet GSE833, se identificaron genes diferencialmente expresados entre muestras de ELA esporádica, ELA familiar y controles. Los resultados mostraron una mayor variabilidad en las muestras de ELA esporádica, sugiriendo una combinación de factores genéticos y ambientales. Genes como UBE3A, ARHGAP25, GDF10, SELL, FPR1, SPP2, PTGDR, FURIN, ELN, ITGB2 y BAK1 se destacaron por la subexpresión o sobreexpresión, lo que implica alteraciones en los procesos biológicos como la regulación de iones de calcio, fagocitosis y apoptosis. Como una alternativa para abordar estas variantes genéticas, se diseñaron secuencias de ARN guía (sgARN) usando herramientas como CHOPCHOP, CRISPOR y CCTop. Estas sgARN son específicas y están dirigidas a las variantes más significativas en los genes BAK1, GDF10 y SPP2; se evalúa el contenido de GC, autocomplementariedad, eficiencia y especificidad. La secuencia óptima para cada variante fue seleccionada para futuros ensayos de corrección, con el objetivo de mejorar la comprensión y potencial tratamiento de la ELA.
Keywords
BIOINFORMÁTICA, INGENIERÍA GENÉTICA, VARIANTES GENÉTICAS, PATOGÉNESIS, DISEÑO DE SGARN, CRISPR/CAS, ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS, ESCLEROSIS LATERAL AMIOTRÓFICA