Reevaluación de polimorfismos asociados a riesgo de desarrollo de cáncer mamario

Reevaluación de polimorfismos asociados a riesgo de desarrollo de cáncer mamario en población mexicana a partir de información disponible en bases de datos públicas

 

Raúl C. Baptista Rosas 1, Luis Enrique Hernández 1 Jorge Hermilo Vega Avalos 1,  Arieh Roldan Mercado Sesma 2, Alma Aurora Arreola Cruz 3

1 Departamento de Salud Poblacional. División de Ciencias de la Salud Centro Universitario de Tonalá/Universidad de Guadalajara (México).

2 Departamento de Salud Enfermedad como Proceso Individual. División de Ciencias de la Salud Centro Universitario de Tonalá/Universidad de Guadalajara (México).

3 Escuela de Ciencias de la Salud, Universidad Autónoma de Baja California (México).

 

Autor de correspondencia: Raúl C. Baptista Rosas, raul.baptista@cutonala.udg.mx.

 

 

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Español

RESUMEN

A pesar de que las alteraciones del genoma mitocondrial juegan un papel importante en la carcinogénesis, los resultados en la literatura son ambiguos y no concluyentes. Esto probablemente es debido a un diseño estadístico y una selección de un grupo control inadecuados. En este trabajo realizamos el haplotipado de genomas mitocondriales completos, reutilizando secuencias actualmente disponibles en la base de datos Genebank de acceso libre público y exploramos la prevalencia de polimorfismos previamente asociados con cáncer de mama en población mestiza de origen mexicano, utilizando una población control con baja prevalencia para la enfermedad como referencia.

Se identificaron 52 secuencias de ADNmt completo de pacientes con diagnóstico de cáncer de mama, 250 secuencias de población con descendencia mexicana y 48 secuencias de individuos de origen esquimal. Se realizó el haplotipado con éxito, identificando mayor resolución en la clasificación con los métodos bioinformáticos actuales que en gran parte de los artículos originales.

Se identificaron tres polimorfismos T16519C, A10398G y G9055A asociados a mayor riesgo para el desarrollo de cáncer de mama, descritos previamente en la literatura, además de encontrar una probable asociación  del polimorfismo T146C con un mayor riesgo a desarrollar la enfermedad. También identificamos los polimorfismos T3197C y G13708A asociados en la literatura previa a una menor probabilidad para desarrollar cáncer de mama, así como el polimorfismo C315CC como candidato a bajo riesgo. Después del análisis estadístico mediante una prueba de Pearson para comprobación de hipótesis con distribución X2, se demostró que las diferencias no son producto del azar.

La intención del trabajo es proporcionar un marco de referencia del potencial aprovechamiento de información disponible en bases de datos genómicos públicas de libre acceso, y sus potenciales aplicaciones en proyectos de investigación en genética médica y genómica clínica. Se hace el ejercicio de este caso problema, proporcionando información básica de los métodos para tener acceso a secuencias de referencia de poblaciones latinoamericanas en un lenguaje claro para usuarios no expertos en disciplinas bioinformáticas.

English


ABSTRACT

Reevaluation of polymorphisms associated to a higher risk of breast cancer in Mexican population  through  available genetic information from public databases

Although alterations of the mitochondrial genome play an important role in carcinogenesis, the results in the literature are ambiguous and inconclusive. This is probably due to a statistical design and a selection of a control group inadequate.

In this work we perform the haplotyping of complete mitochondrial genomes, reusing sequences currently available in the public free access database Genebank and we explored the prevalence of previously associated polymorphisms with breast cancer in mestizo population of Mexican origin, using a control population with low prevalence for disease as a reference. We identified 52 complete mtDNA sequences from patients diagnosed with breast cancer, 250 population sequences with Mexican descent and 48 sequences of individuals of Eskimo origin.

Haplotyping was successfully carried out, identifying and resolution in the classification with the current bioinformatic methods that in a large part of the original articles. We identified three polymorphisms T16519C, A10398G and G9055A associated with increased risk for the development of breast cancer, previously described in the literature, in addition to a probable association of the T146C polymorphism with an increased risk to develop the disease. We also identified the polymorphisms T3197C and G13708A previously associated in the literature to a minor probability to develop breast cancer, as well as the C315CC polymorphism as a candidate for low risk. After the analysis using a Pearson test to test hypotheses with X2 distribution, it was shown that the differences were not  the product of chance.

The aim of the work is to provide a framework of the potential use of available information  in public genomic databases, and their potential applications in research projects in medical genetics and clinical genomics. This example provides basic information of the methods to have access to reference sequences of Latin American populations in a clear language suitable for non-expert users in bioinformatic disciplines.

Key words: Breast cancer, mitochondria, haplogroups, Mexico.

Palabras clave: Cáncer de mama, mitocondria, haplogrupos, México.

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INTRODUCCIÓN

El cáncer de mama ocupa el primer lugar desde hace más de una década como la primera causa de muerte por neoplasias malignas en las mujeres mexicanas, impactando principalmente grupos de edad entre la cuarta y sexta década de la vida y afectando a todos los niveles socioeconómicos (Grajales Pérez, et al., 2014). Las tasas de mortalidad por esta enfermedad neoplásica en la República Mexicana muestran un importante incremento en las últimas cinco décadas, ya que entre 1955 y 1960, la tasa era alrededor de dos a cuatro muertes por 100.000 mujeres, elevándose de manera constante en las mujeres adultas de todos los grupos de edad, pero con mayor impacto a partir de los 30 años de edad hasta alcanzar una cifra cercana a 9 por 100,000 habitantes para la mitad de la década de 1990 y se ha mantenido más o menos estable desde entonces. Las estimaciones a corto plazo orientan a que seguirá con la misma tendencia hacia el alza en el número de casos (Knaul, et al., 2009).

A pesar de intensas investigaciones epidemiológicas, la evidencia señala que el cáncer de mama es una enfermedad multifactorial, donde sobresalen en la población mexicana la obesidad, la inactividad física y la historia familiar como los factores de riesgo más comunes. Por otro lado, el embarazo a temprana edad y la lactancia por lo menos durante seis meses, tienen un efecto protector (Knaul, et al., 2009).

En la República Mexicana existen diferencias regionales importantes, con una mayor frecuencia de cáncer de mama en los estados del norte y centro, donde las mujeres gozan de un estado socioeconómico y cultural más elevado, mientras que en los estados donde predomina la población indígena y de menor nivel socioeconómico la frecuencia es más baja (Rodríguez Cuevas y Capurso García, 2006; Sifuentes-Álvarez, et al., 2015). Esta evidencia es compatible con la epidemiología del cáncer de mama a nivel mundial, donde afecta con mayor importancia a los países desarrollados y presenta tasas de incidencia y prevalencia mucho menores en poblaciones del tercer mundo. Más que un componente socioeconómico o ambiental, diversos autores han mencionado la relación con la genética propia de las diversas poblaciones humanas, con especial atención a los diferentes haplogrupos mitocondriales.

Se ha sugerido que las alteraciones del ADN mitocondrial juegan un papel importante en la carcinogénesis, donde la región control llamada D-loop de la secuencia  ADN mitocondrial (ADNmt) contiene secuencias esenciales para la transcripción y replicación, por lo que estudios previos sugieren que polimorfismos en estas regiones no codificantes del área control pueden desempeñar un importante papel en la patogénesis del cáncer de mama (Ye, et al., 2010; Maggrah, et al., 2013). Estos cambios en la secuencia pueden asociarse con el fenotipo particular y servir como marcadores para el desarrollo de neoplasias malignas (Singh y Kulawiec, 2009).

Otros trabajos se han enfocado en polimorfismos asociados a regiones relacionadas a la síntesis de proteínas y RNA importantes para el metabolismo mitocondrial. Dentro de los más citados en la literatura, el polimorfismo G10398A asociado con síntesis de la proteína NADH-ubiquinona oxireductasa 3 (ND3) se ha identificado como un factor de  riesgo para cáncer de mama en mujeres originarias de la India (Singh y Kulawiec, 2009; Francis, et al., 2013), chinas (Jiang, et al., 2014) y principalmente en poblaciones afrodescendientes (Canter, et al., 2006; Mims, et al., 2006; Setiawan, et al., 2008; Kulawiec, et al., 2009). Este mismo polimorfismo también se ha asociado a síndrome metabólico y trastornos mentales en otras poblaciones de origen asiático (Kishida, et al., 2009; Juo, et al., 2010).

Aunque en grupos humanos americanos caucásicos descendientes de europeos, la sustitución A10398G confiere un mayor riesgo de cáncer de mama, se han identificado otros con mayor significancia estadística, como el polimorfismo T16519C localizado en la región control (Bai, et al., 2007; Weigl, et al., 2013).

A pesar de estos prometedores resultados, y que la mayoría de estos polimorfismos del ADNmt tienen funcionalmente consecuencias, las asociaciones con polimorfismos específicos y el riesgo de cáncer han estado sujetas a intensos debates. Varios estudios que implican la asociación de polimorfismos específicos con riesgo de cáncer han sido minuciosamente analizados debido a un diseño experimental erróneo, interpretación y datos de baja calidad (Chatterjee, et al., 2011).

Muchas de estas variantes del ADNmt podrían no ser concluyentes debido a artefactos relacionados con errores de genotipado o un diseño experimental inadecuado (Salas, et al., 2014). Estudios previos han sido realizados mediante el análisis de los datos publicados en los estudios de asociación de casos y controles de cáncer de mama con un enfoque basado en la filogenética han empleado tanto secuencias completas de genoma como secuencias parciales que corresponden principalmente a segmentos de la región de control encontrando inconsistencias y contradicciones para el polimorfismo no sinónimo A10398G en cáncer de mama, principalmente al seleccionar grupos de control, así como en el empleo de estadística inadecuada (Salas, et al., 2014) y a errores en la nomenclatura (Mao, et al., 2013). Sin embargo, debido a la utilidad potencial como herramienta de diagnóstico, el estudio ADN mitocondrial y su relación con cáncer debe seguir siendo un foco importante de investigación de biomarcadores oncológicos en espera del diseño adecuado de estudios, la estratificación de la población y la replicación independiente de los resultados.

En este trabajo proponemos realizar el haplotipado reutilizando secuencias actualmente disponibles en bases de datos públicas y explorar la prevalencia de polimorfismos previamente asociados como marcadores de riesgo y protectores para cáncer de mama en población mestiza de origen mexicano, utilizando una población control con baja prevalencia para la enfermedad como referencia.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Población de estudio

Se realizó la búsqueda de secuencias completas de cromosomas mitocondriales (16,569 pares de bases) en la base de datos Nucleotide de Genebank (National Center for Biotechnology Information) (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide), sin tomar en consideración fragmentos menores a 15,400 pares de bases, debido a que la mayor parte de trabajos sobre el tema se amplifica la región control con tamaños menores a 1,000 pares de bases para estudios epidemiológicos, de correlación clínica, antropológicos poblacionales y evolutivos filogeográficos. Esta estrategia de exploración inicial tiene como objetivo obtener solo información parcial limitada que permitirá evaluar la mejor estrategia de búsqueda para más adelante explorar estas secuencias mitocondriales de la región control, las cuales son mucho más abundantes en la base de datos.

La estrategia de búsqueda se llevó a cabo empleando las palabras clave Homo sapiens, mitochondrion, Breast Cancer, Mexico y Mexican y booleanos y filtros para seleccionar los resultados, excluyendo el término “restos humanos antiguos” (ancient human remains) para facilitar la búsqueda en la base de datos.

Como grupo control se empleó una población humana con baja incidencia de cáncer de mama (Figura 1), seleccionado a grupos indígenas esquimales que habitan el norte de Canadá y Alaska y empleando como palabras claves para la búsqueda Eskimo e Inuit.

 

Figura 1. Prevalencia de cáncer de mama por grupo étnico.

 

Ya identificadas las secuencias en la base de datos, se procedió explorar los metadatos acompañantes de cada una de ellas para validar el lugar de origen y eliminar las que no correspondían o no especificaban el grupo étnico del individuo de nuestro interés. De las secuencias seleccionadas, se obtuvo la referencia de la cita del trabajo para evaluar el fin del muestreo y sus objetivos en el diseño experimental de cada trabajo en particular.

Una vez realizado esto, empleando el número de secuencia de Genebank se obtuvieron las secuencias completas en archivos con formato FASTA y se llevó a cabo la haplotificación y contabilización de polimorfismos mediante la aplicación MITOMASTER disponible de forma gratuita en el servidor https://www.mitomap.org/foswiki/bin/view/MITOMASTER, construyendo una base de datos en una hoja de cálculo .xlsx (Excel Microsoft) para la tabulación y análisis estadístico de las frecuencias. Los criterios para clasificación de los diferentes haplogrupos pueden encontrarse en la base de datos Phylotree  (http://www.phylotree.org/) (van Oven y Kayser, 2009). Una vez realizado el haplotipado y tener identificadas las variantes en las secuencias, se construyó una base de datos para cuantificar los haplogrupos, haplotipos y subclados principales comparando las poblaciones con cáncer de mama y descendencia mexicana con la población control de origen esquimal.

Para el análisis de la estructura de las poblaciones, se construyó un solo archivo con todas las secuencias en formato FASTA que fue usado como insumo para el alineamiento de las secuencias mediante el programa CLUSTAL X (http://www.clustal.org/clustal2/). Una vez alineadas, empleando la paquetería DnaSP (http://www.ub.edu/dnasp/) se estratificó clasificando en dos poblaciones (mexicodescendientes y esquimales) con sus respectivos haplogrupos cada uno. A partir de esta segmentación, se estimó el número de loci polimórficos, el número de diferencias fijas, las mutaciones polimórficas y monomórficas entre las poblaciones, los polimorfismos compartidos y el número promedio de diferentes nucleótidos entre poblaciones. También se calcularon por el método de Jukes y Cantor la diversidad nucleotídica (Pi) entre haplogrupos, el número promedio de sustituciones de nucleótidos por sitio entre poblaciones (Dxy) y número neto de sustituciones de nucleótidos por posición entre poblaciones (Da). Se tomó en consideración la significancia estadística calculada empleando el número total de polimorfismos en las secuencias con P < 0.05. Finalmente se utilizó el programa Arlequín versión 3.5.2.2 (http://cmpg.unibe.ch/software/arlequin35/Arlequin35.html) para estimar el flujo génico entre haplogrupos mediante análisis poblacional de distancias por cálculo de FST de Wrigth considerando también la significancia estadística de las diferencias con P < 0.05.

Finalmente, se llevó a cabo la búsqueda de polimorfismos definidos previamente en la literatura asociados a mayor riesgo a cáncer de mama (T16519C, A10398G y G9055A) y los polimorfismos relacionados como protectores para desarrollo de la enfermedad (T3197C y G13708A). Para evaluar su correlación se comparó el grupo de cáncer de mama con las poblaciones de origen mexicano y esquimal empleando la prueba de X2  de Pearson .

 

RESULTADOS

Se identificaron 52 secuencias de ADNmt completo de pacientes con diagnóstico confirmado de cáncer de mama. La mayor parte de la información de secuencias proviene de los trabajos de Wang y cols.  (Wang, et al., 2007) y Fendt y cols. (Fendt, et al., 2011), y una proporción de secuencias del reporte de Gasparre y cols. (Gasparre, et al., 2007).

Además, se obtuvieron 283 secuencias de población con descendencia mexicana de las cuales solo 250 secuencias fueron seleccionadas de acuerdo con los criterios mencionados previamente. La mayor parte proceden del estudio de Kumar y cols.  (Kumar S., Bellis C., Zlojutro M., Melton PE., Blangero J., Curran JE., 2011) y en menor proporción secuencias depositadas en Genebank por Bedford y cols. (Bedford, et al., 2013), Greenspan B. de la empresa Family Tree DNA – Genealogy by Genetics, Ltd., en Houston, Texas en diciembre de 2015 y Secher, et al. de la Universidad de La Laguna, Sta. Cruz de Tenerife, España en mayo de 2012 sin estar asociadas a alguna publicación científica en la base de datos.

Así mismo, se obtuvieron 49 secuencias de individuos de poblaciones esquimales reportadas previamente en los estudios de Derbeneva y cols. (Derbeneva, et al., 2002), Tamm y cols. (Tamm, et al., 2007), Volodko y cols. (Volodko, et al., 2008), Gilbert y cols.  (Gilbert, et al., 2008) y Dryomov y cols. (Dryomov, et al., 2015).

Los resultados del haplotipado en la población con cáncer de mama demostraron diferentes clados y subclados distribuidos de manera general en 15 haplogrupos (Tabla 1). El grupo más frecuente que domina la población con cáncer de mama es el haplogrupo H con 23 individuos que representan cerca de la mitad de la población, seguido del haplogrupo B en 7 individuos representando el 13.5% de la población y los haplogrupos C, N y J, con 3 individuos cada uno, que representan en su conjunto 11.4% de la población. Los haplogrupos A, B y C, usualmente asociados a poblaciones americanas se encuentran en 12 individuos del grupo con cáncer de mama que en su conjunto representan casi una cuarta parte de la población (23.1%) (Tabla 1).

 

Tabla 1. Resumen comparativo de distribución de haplogrupos mitocondriales en 52 mujeres con diagnóstico de cáncer de mama.

Haplogrupo

Haplotipo

Subclado

Número de individuos

%
A A13 A13 1 3.9
A14 A14 1
B B4b B4b1a2 3 13.5
B4c B4c1b2a1 3
B5a B5a2a1a 1
C C7a C7a2a 3 1.9
D D4j D4j3a 1 1.9
F F1a F1a1’4 1 3.8
F1a F1a1a1 1
H H H 1 44.2
H1a H1ay 1
H1e H1e5a 1
H1e H1e1 1
H1g H1g1 1
H1h H1h1 1
H2a H2a 1
H3q H3q1 1
H3r H3r1 1
H3u H3u1 1
H5a H5a4a1 1
H5b H5b 1
H5r H5r 1
H7a H7a1a 1
H11a H11a5 1
H13a H13a2b1 1
H44a H44a 1
H65a H65a 1
HV1a HV1a2 1
HV1a HV1a’b’c 1
HV11a HV11a 1
HV22 HV22 1
HV4a HV4a1 1
J J1c J1c2 1 5.8
J1c J1c2c2a 1
J1c J1c11a 1
K K1a K1a1b1c 1 1.9
M M35b M35b2 1 1.9
N N1a N1a3a3 1 5.8
N1a1a1a1 2
R R0a R0a1a3 1 3.8
R9b R9b1b 1
T T2c T2c1a2 1 1.9
U U5a U5a2c2 1 1.9
V V2 V2 1 1.9
X X2n X2n 1 1.9
Total 52 100

 

 

Por lo que respecta a la población mestiza mexicana, los resultados generales del haplotipado se muestran en la tabla 2. El haplogrupo A fue el que se encontró con mayor número y con mayor diversidad de subclados (37 en total), siendo las más comunes los haplotipos A2 y A2a con 20 y 11 individuos que representan el 22 y 12% respectivamente dentro de su grupo; siendo el más polimorfo el haplogrupo A2a con 8 diferentes subclados (tabla 3).

 

Tabla 2. Resumen de principales haplogrupos encontrados en población mexicana contemporánea.

Haplogrupo Frecuencia %
A 90 36.0
B 65 26.0
C 68 27.2
D 19 7.6
I 1 0.4
L 1 0.4
T 4 1.6
U 2 0.8
Total 250 100

 

Tabla 3. Distribución de haplogrupo A en individuos de población mexicana contemporánea. Este grupo fue el más numeroso, definiéndose 37 subclados exclusivamente limitados al haplogrupo A2.

Haplogrupo

Subclado

Individuos

%

% grupal
A2 A2 8 8.9 22.2
A2+64 9 10.0
A2+64+@153 2 2.2
A2+64+@16111 1 1.1
A2a A2a4 1 1.1 12.2
A2ae 1 1.1
A2af1b2 2 2.2
A2ai 2 2.2
A2aj 2 2.2
A2ao 1 1.1
A2ao1 1 1.1
A2ap 1 1.1
A2c A2c 1 1.1
A2d A2d 5 5.6
A2f A2f2 2 2.2
A2f3 2 2.2
A2g A2g 4 4.4
A2g1 2 2.2
A2h A2h1 1 1.1
A2j A2j 2 2.2
A2j1 1 1.1
A2l 4 4 65.6
A2m 3 3
A2o 2 2
A2p A2p 3 3.3
A2p1 4 4.4
A2q A2q1 1 1.1
A2r A2r 1 1.1
A2r1 1 1.1
A2s 1 1
A2t 4 4
A2u A2u1 5 5.6
Au2 2 2.2
A2v A2v1a 1 1.1
A2v1+152 3 3.3
A2w 1 1
A2x 3 3
 Total 90 100

 

El haplogrupo B, conformado por 65 individuos que representan el 26% del total de la población analizada, fue el siguiente grupo en diversidad con 30 subclados diferentes, aunque la mitad de su población se encuentra distribuida en los haplotipos B2a y B2c (Tabla 4).

 

Tabla 4. Distribución de haplogrupo B en población mexicana contemporánea. Este grupo registró la mayor diversidad con 30 subclados exclusivamente limitados al haplogrupo B2.

Haplogrupo

Subclado

Individuos

%

% grupal
B2 B2 5 7.7 13.8
B2+16278 4 6.2
 B2a  B2a 1 1.5 23.1
B2a1 1 1.5
B2a1a1 2 3.1
B2a1b 1 1.5
B2a2 1 1.5
B2a3 5 7.7
B2a4a 1 1.5
B2a4a1 3 4.6
B2b B2b4 1 1.5 1.5
B2c B2c1 2 3.1 27.7
B2c1a 3 4.6
B2c1b 1 1.5
B2c1c 1 1.5
B2c2 2 3.1
B2c2a 6 9.2
B2c2b 3 4.6
B2f 2 1 33.8
B2g B2g1 2 3.1
B2k 4 2
B2m 2 1
B2n 2 1
B2p 2 5
B2q 3 4
B2s B2s1 1 1.5
B2u 2 1
B2v 3 2
B2w 1 1
B2x 2 1
 Total 85 100

 

Por lo que respecta al haplogrupo C se encontró en 68 individuos representando el 27% de la población estudiada (Tabla 5) y estructurado en 22 subclados exclusivamente limitados al haplotipo C1 y con la mayor parte distribuidos en el subclado C1b (Tabla 8). El haplogrupo D estaba estructurado 19 individuos dispersos en 14 subclados, constituyeron el 7.6% de nuestro universo de estudio (Tabla 2), sobresaliendo que este fue el único grupo en el que su población se encontró distribuida en dos clados, donde la mayor parte en el subclado D1 y una pequeña proporción en el subclado D4 (Tabla 6).

 

Tabla 5. Distribución de haplogrupo C en población mexicana contemporánea, estructurado en 22 subclados exclusivamente limitados al haplogrupo C1 y con la mayor parte distribuidos en el subclado C1b.

Haplogrupo Subclado Individuos %

%

grupal

C 15 22.4 22.1
C1b C1b1 3 4.5 42.6
C1b5a 1 1.5
C1b5b 1 1.5
C1b7 3 4.5
C1b7a 3 4.5
C1b8a 3 4.5
C1b9 6 9.0
C1b10 5 7.5
C1b12 2 3.0
C1b14 2 3.0
C1c C1c 1 1.5 23.5
Cic1b 1 1.5
C1c2 7 10.3
C1c4 2 2.9
C1c5 2 2.9
C1c6 1 1.5
C1c7 2 2.9
C1d C1d1 1 1.5 11.8
C1d1a 1 1.5
C1d1C 1 1.5
C1d1c1 5 7.4
 Total 68 100

 

Tabla 6. Distribución de haplogrupo D en población mexicana contemporánea, estructurado en 14 subclados. Este fue el único grupo en el que su población se encontró distribuida en dos subclados, donde la mayor parte en el subclado D1 y una pequeña proporción en el subclado D4.

Haplogrupo Subclado Individuos % % grupal
D1 3 15.8 15.8
D1c 2 10.5 10.5
D1d D1d1 1 5.3 10.5
D1d2 1 5.3
D1f D1f3 1 5.3 5.3
D1h D1h1 2 10.5 15.8
D1h1 1 5.3
D1i D1i 1 5.3 15.8
D1i1 1 5.3
D1i2 1 5.3
D1k 1 5.3 26.3

 

D1m 1 5.3
D4e 2 10.5
D4h 1 5.3
 Total 19 100

 

Se encontraron subclados exóticos no comunes en la población mestiza como los haplotipos I5a, T2e y U6a, representando en conjunto menos de 2.0 del total (Tabla 7). Haplogrupos L asociados a población afrodescendiente solo se encontraron en dos individuos contribuyendo solo con el 0.8%, el cual representó el haplogrupo menos representado en el universo estudiado tomando en cuenta la gran proporción de población afrodescendiente que actualmente radica México. Marcadores asociados a poblaciones europeas como el haplogrupo H, no fueron encontrados en el análisis de las poblaciones mexicodescendientes (Tabla 2).

 

Tabla 7.  Haplogrupos exóticos en población mexicana contemporánea. El haplogrupo T2e corresponde a origen euroasiático asociado a judíos sefarditas. El haplogrupo L asociado a poblaciones afrodescendientes está prácticamente ausente y subrepresentado en la muestra de población estudiada.

Haplogrupo Subclado Frecuencia %
I5a I5a2 1 12.5
L2d L2d+16129 1 12.5
T2e T2e1a1a 4 50.0
   U6a U6a7a1b 1 12.5
  U5b U5b1g 1 12.5
8 100.0

 

Finalmente, por lo que respecta al haplotipado de la población control esquimal, se encontró distribuida en tres haplogrupos solamente: A B y D, donde tres cuartas partes de sus integrantes se encontraron distribuidas dentro del haplogrupo A (Tabla 8). El haplogrupo A2 se encontró con mayor número y diversidad de subclados, 4 en total, dominado por el haplogrupo A2a con 17 individuos distribuidos en tres haplotipos A2a2 y A2a3 y A2b1 que en su conjunto representan el 35% del grupo respectivamente.

El haplogrupo D, el siguiente en importancia, conformado por 16 individuos que representan una tercera parte de la población esquimal total, y por lo que respecta al haplogrupo C se encontró subrepresentado solo con un individuo que representó solo menos del 25 del grupo. No se encontraron individuos con haplogrupo B en la población esquimal (Tabla 8).

 

Tabla 8.  Haplogrupos en población esquimal originaria de Norte América. Los haplogrupos A2 y D2 son los más comunes y con una distribución muy similar a otras poblaciones indígenas y mestizas originarias del continente americano.

Haplogrupo Subclado Frecuencia %
A2 A2a 11 22.4
A2a2 3 6.1
A2a3 3 6.1
A2b1 15 30.6
C4 C4b2a 1 2.0
D D2a1 1 2.0
D2a1b 8 16.3
D2a2 5 10.2
D4b1a2a1 2 4.1
49 100.0

 

Por lo que respecta a los polimorfismos identificados en las tres poblaciones estudiadas se encuentran en todas las secuencias analizadas, en promedio entre 26 y 39 polimorfismos dependiendo el grupo analizado (Tabla 9). En el grupo mexicodescendiente se encontró el mayor número de polimorfismos en secuencias de genomas mitocondriales (61) mientras que en el grupo de cáncer de mama se encontraron con menor frecuencia (11).

 

Tabla 9. Resumen de polimorfismos identificados en secuencias de ADNmt en tres diferentes en dos diferentes grupos poblacionales y mujeres con cáncer de mama.

Población

Individuos

Número máximo de polimorfismos por secuencia

Número mínimo de polimorfismos por secuencia

Promedio de polimorfismos por secuencia

Mexico-descendientes 250 61 28 39
Esquimales 49 47 30 35
Cancer de mama 52 47 11 26

 

El análisis de la estructura de las poblaciones estudiadas nos muestra que el número de loci polimórficos varía entre 364 y 116, encontrándose solo 6 polimorfismos fijos tanto en la población mexicodescendiente como en la población esquimal en el Haplogrupo C, siendo más comunes las mutaciones polimórficas en mexicodescendientes que en esquimales (Tabla 10). Por lo que respecta a polimorfismos compartidos, se encontraron 7 y 8 en los haplogrupos A y D respectivamente, mientras que estuvieron ausentes en el haplogrupo C y el número promedio de diferentes nucleótidos entre poblaciones disminuye entre más numeroso es el haplogrupo analizado (Tabla 10). La prueba de neutralidad de Tajima (D) muestra un coeficiente menor a 0 con significancia estadística sólo en los haplogrupos A y C de ambas poblaciones (Tabla 10), lo que se interpreta como la presencia de alelos raros poco comunes en altas frecuencias, compatible con la biología mitocondrial, con una elevada frecuencia de replicación, con mecanismos de reparación ineficientes y poca protección a agentes mutagénicos, lo que permite una alta proporción de polimorfismos. Por otro lado, el análisis de aislamiento por distancia que se muestra en la tabla 11, hace evidente un valor de Fst al comparar los haplogrupos A de las poblaciones de origen mexicano y esquimal. Presenta valores entre 0.15 a 0.25, lo que se interpreta como una diferenciación grande, mientras que el resto de los haplogrupos analizados presentan valores mayores a 0.25, lo que se interpreta como una diferenciación muy grande. Esta evidencia sugiere que existe una gran diferencia entre los haplogrupos estudiados debido a la fijación de alelos alternos en las diferentes poblaciones.

 

Tabla 10. Análisis comparativo entre diferentes haplogrupos de genoma mitocondrial entre poblaciones de origen mexicano y esquimales. Para la matriz comparativa de diversidad nucleotídica Pi entre haplogrupos se realizó mediante el método de Jukes & Cantor. Para la estimación de los estadísticos se utilizaron los programas DnaSP (http://www.ub.edu/dnasp/) y Arlequin (http://cmpg.unibe.ch/software/arlequin35/).

Tipo de análisis comparativo entre poblaciones A C D
Número de loci polimórficos 324 216 116
Número de diferencias fijas 0 6 0
Mutaciones polimórficas en mexicodescendientes, pero monomórficas en esquimales 303 210 77
Mutaciones polimórficas en esquimales, pero monomórficas en mexicodescendientes 14 0 31
Polimorfismos compartidos 7 0 8
Número promedio de diferentes nucleótidos entre poblaciones 9.999 15.888 18.531
Número promedio de sustitución de nucleótidos por sitio entre poblaciones (Dxy) 0.00060 0.00094 0.00112
Numero neto de sustitución de nucleótidos por posición entre poblaciones(Da) 0.00010 0.00053 0.0005
Prueba de neutralidad de Tajima (D) -2.45389* -2.10103** -1.52697

Para el cálculo de Dxy y Da se empleó el método de Jukes & Cantor.

*Significancia estadística P < 0.001 calculada empleando el número total de polimorfismos en las secuencias.

**Significancia estadística P < 0.05 calculada empleando el número total de polimorfismos en las secuencias.

    Pi Población mexicodescendiente
Haplogrupos A B C D
Pi Población esquimal
A 0.00067 0.00142 0.00158 0.00126
C 0.00081 0.00086 0.00083 0.00083
D 0.00124 0.00148 0.00124 0.00071

 

Tabla 11. Estimación de flujo génico entre haplogrupos de genoma mitocondrial mediante análisis poblacional de distancias por cálculo de FST de Wrigth. Los subíndices se refieren a las poblaciones de origen mexidescendiente (m) y esquimal (e). La estimación se realizó empleando el programa Arlequin (http://cmpg.unibe.ch/software/arlequin35/).

    Mexicodescendientes   Esquimales
Am Bm Cm Dm Ae Ce De
Mexico-descendientes Am 0.00000
Bm 0.71058* 0.00000
Cm 0.71540* 0.76328* 0.00000
Dm 0.67984* 0.73531* 0.58452* 0.00000
Esquimales Ae 0.13851* 0.76670* 0.76499* 0.79944* 0.00000
Ce 0.74253* 0.77064* 0.39013* 0.66676* 0.90153* 0.00000
De 0.71215* 0.76918* 0.65766* 0.41021* 0.84208* 0.76179* 0.00000

 

 

Después de la estimación de Dxy y Da, es posible identificar los puntos físicos donde existe mayor diversidad y divergencia entre las poblaciones (Figura 2).

 

Figura 2. Análisis comparativo de posiciones polimórficas en genomas mitocondriales de poblaciones mexicodescendientes y esquimales.

 

Por lo que respecta a polimorfismos asociados a mayor riesgo para el desarrollo de cáncer de mama se identificaron tres descritos previamente en la literatura (T16519C, A10398G y G9055A) (Bai, et al., 2007; Covarrubias, et al., 2008). Además se encontró una probable relación con el polimorfismo C315CC, mostrando sus proporciones y razones en la tabla 12. De igual manera, se localizaron dos polimorfismos previamente definidos como protectores (T3197C y G13708A) y una probable asociación identificada en nuestro análisis con T146C. Al explorar la correlación entre estos polimorfismos presentes mediante el coeficiente de correlación de Pearson se demostró asociación directa con significancia estadística entre el grupo con cáncer de mama y las poblaciones de origen mexicano (Tabla 12).

 

Tabla 12. Análisis de polimorfismos en secuencias de ADNmt asociados con mayor riesgo y protección contra cáncer de mama. Para estimar la significancia estadística entre las variables se realizó la prueba de X2 para evaluar cada uno de los polimorfismos en cada una de las poblaciones. Para estimar la relación entre las variables se evaluaron los polimorfismos de la población de referencia con cáncer de mama y las poblaciones estudiadas de origen mexicano y esquimal estimando el coeficiente de correlación de Pearson.

* p<0.05

** Identificados en este estudio.

Polimorfismos

Cancer de mama (%)

Mexicodescendientes (%)

Esquimales (%)

Totales

Número de individuos en la población analizada 52 (100) 250 (100) 48 (100) 350
Número de polimorfismos por población 83 370 55 508
Mayor riesgo
T16519C 33 (63.5) 112 (44.8) 2 (4.2) 147
A10398G 11 (21.2) 90 (36.0) 17 (35.4) 118
G9055A 1 (1.9) 3 (1.2) 0 4
C315CC** 26 (50.0) 118 (47.2) 4 (8.3) 2
Protectores
T3197C 1 (1.9) 1 (0.4) 0 2
G13708A 3 (5.8) 1 (0.4) 0 4
T146C** 8 (15.4) 45 (18) 32 (66.7) 85
Coeficiente de correlación de Pearson 0.914997713* -0.04172622*

 

 

DISCUSIÓN

Aparentemente no existe relación entre los diferentes haplogrupos y los polimorfismos asociados con riesgo o protección contra cáncer de mama. Sin embargo, al analizar la información podemos observar que el número de polimorfismos por secuencia son menos frecuentes en el grupo de mujeres con cáncer de mama. Este es probablemente un sesgo estadístico debido a que la mayoría de los individuos son de origen europeo, ya que cerca de la mitad de la población con cáncer de mama (44.9%) pertenecen al haplogrupo H, común en poblaciones de descendencia europea, y estas son más similares a la secuencia consenso que se utiliza como genoma de referencia que se emplea en la base de datos y en los navegadores genómicos. Esta secuencia de referencia se le conoce como revised Cambridge Reference Sequence ó rCRS y en GenBank es la secuencia NC_012920.

De los polimorfismos asociados con riesgo para desarrollar la enfermedad, sólo T16519C tuvo correlación estadística, encontrándose con mayor frecuencia en las poblaciones con cáncer de mama y descendientes de mexicanos, con 63.5 y 44.8% respectivamente, mientras que en la población esquimal su prevalencia era baja, menor al 4.2%. Por otro lado, los polimorfismos A10398G y G9055A no tuvieron asociación estadística en nuestro análisis.

Pudimos identificar un polimorfismo no descrito en la literatura asociado probablemente a mayor riesgo, C315CC encontrándose en 26 individuos (50.0%) del grupo con cáncer de mama, en 118 individuos (47.2%) del grupo mestizo de origen mexicano y solo en 4 individuos (8.3%) del grupo de origen esquimal. Se requiere mayor análisis e incrementar el número de secuencias para estratificar adecuadamente y establecer si existe correlación con mayor riesgo para el desarrollo de la neoplasia maligna. También es importante hacer notar que es probable la asociación simultánea de varios polimorfismos en una misma secuencia, por lo que requiere replantear el análisis estadístico para identificar probables correlaciones.

Figura 3. Localización de los polimorfismos identificados en el ADN mitocondrial.

En la figura 3 se muestra el ADN mitocondrial donde se muestra la posición de la región control D Loop con respecto a los polimorfismos que de acuerdo a nuestro análisis correlacionan con mayor riesgo a desarrollar cáncer de mama: T16519C y C315CC, los cuales se encuentra en la región no codificante de la región control, mientras que A10398G y G9055A, los cuales no tuvieron correlación estadística en nuestro estudio, se encuentran asociados a pautas abiertas de lectura entre un codón de inicio (AUG) de la traducción y un codón de terminación.

Los polimorfismos protectores están ausentes en las tres poblaciones analizadas, mientras que el polimorfismo T146C se encuentra con una baja prevalencia en la población con cáncer de mama, identificado solo en 8 individuos (15.4%) y en la población mestiza en 45 individuos (18%), mientras que en la población esquimal se identificó en dos terceras partes del grupo (32 individuos que conformaron en 66.7% del total del grupo).

Este primer ejercicio es un acercamiento en el que sólo empleamos secuencias completas del cromosoma mitocondrial. En trabajos futuros podemos incluir el gran acervo que existe en Genebank de fragmentos de la región control del cromosoma mitocondrial (este tiene 69,557 secuencias registradas hasta el día 6 de enero del 2018 (https://www.mitomap.org/foswiki/bin/view/MITOMAP/GBFreqInfo). Esta aproximación nos daría una perspectiva general más cercana, consolidando mucha de la información dispersa en la base de datos y que no se ha cruzado hasta el momento. Esta misma estrategia se puede hacer con otros grupos humanos latinoamericanos con mezclas étnicas complejas.

Finalmente, una vez que se incremente el esfuerzo de muestreo para mayores coberturas de grupos humanos poco representados y mejores diseños experimentales para trabajo de campo de poblaciones representativas de diversos grupos indígenas, mestizos y afrodescendientes, tanto del pasado como contemporáneas, nos darán una mejor perspectiva al compararse con la información disponible actualmente.

 

CONFLICTO DE INTERÉS

Los autores del trabajo manifiestan ningún conflicto de interés relacionado.

 

BIBLIOGRAFÍA

Bai RK, Leal SM, Covarrubias D, Liu A, Wong LJ. Mitochondrial genetic background modifies breast cancer risk. Cancer Res. 2007 May 15;67(10):4687-94.

Bedford F, et al. Clarifying Mitochondrial DNA Subclades of T2e from Mideast to Mexico. J Phylogen Evolution Biol, 2013 1, 121. doi:10.4172/2329-9002.1000121

Canter JA, et al. Mitochondrial DNA G10398A polymorphism and invasive breast cancer in African-American women. Cancer Res. 2005 Sep 1;65(17):8028-33. Doi: 10.1158/0008-5472.CAN-05-1428

Chatterjee A,et al. Mitochondrial subversion in cancer. Cancer Prev Res (Phila). 2011 May;4(5):638-54. doi: 10.1158/1940-6207.CAPR-10-0326.

Covarrubias D, et al. Mitochondrial DNA variant interactions modify breast cancer risk. J Hum Genet. 2008;53(10):924-8. doi: 10.1007/s10038-008-0331-x.

Derbeneva OA, et al. Analysis of mitochondrial DNA diversity in the aleuts of the commander islands and its implications for the genetic history of beringia. Am J Hum Genet. 2002 Aug;71(2):415-21. Doi: 10.1086/341720

Dryomov SV, et al. Mitochondrial genome diversity at the Bering Strait area highlights prehistoric human migrations from Siberia to northern North America. Eur J Hum Genet. 2015 Oct;23(10):1399-404. doi: 10.1038/ejhg.2014.286.

Fendt L, et al. Accumulation of mutations over the entire mitochondrial genome of breast cancer cells obtained by tissue microdissection. Breast Cancer Res Treat. 2011 Jul;128(2):327-36. doi: 10.1007/s10549-010-1092-8.

Francis A, et al. A mitochondrial DNA variant 10398G>A in breast cancer among South Indians: an original study with meta-analysis. Mitochondrion. 2013 Nov;13(6):559-65. doi: 10.1016/j.mito.2013.08.004.

Gasparre G, et al. Disruptive mitochondrial DNA mutations in complex I subunits are markers of oncocytic phenotype in thyroid tumors. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 May 22;104(21):9001-6. Doi: 10.1073/pnas.0703056104

Gilbert MT, et al. Paleo-Eskimo mtDNA genome reveals matrilineal discontinuity in Greenland. Science. 2008 Jun 27;320(5884):1787-9. doi: 10.1126/science.1159750.

Grajales Pérez EG, et al. Factores de riesgo para el cáncer de mama en México: revisión de estudios en poblaciones mexicanas y México-americanas. CES Salud Pública. 2014. 5, 50-58.

Jiang H, et al. Peripheral blood mitochondrial DNA content, A10398G polymorphism, and risk of breast cancer in a Han Chinese population. Cancer Sci. 2014 Jun;105(6):639-45. doi: 10.1111/cas.12412.

Juo SH, et al. A common mitochondrial polymorphism 10398A>G is associated metabolic syndrome in a Chinese population. Mitochondrion. 2010 Apr;10(3):294-9. doi: 10.1016/j.mito.2010.01.001.

Kishida K, et al. An association analysis between mitochondrial DNA A10398G polymorphism and temperament in Japanese young adults. PLoS One. 2009 Nov 9;4(11):e7763. doi: 10.1371/journal.pone.0007763.

Knaul FM, et al. Cáncer de mama en México: una prioridad apremiante. Salud Publica Mex. 2009 51(supl 2), S335-S344.

Kulawiec M, et al. mtDNA G10398A variant in African-American women with breast cancer provides resistance to apoptosis and promotes metastasis in mice. J Hum Genet. 2009 Nov;54(11):647-54. doi: 10.1038/jhg.2009.89.

Kumar S, et al. Large scalemitochondrial sequencing in Mexican Americans suggests a reappraisal of Native American origins. BMC Evol Biol. 2011 Oct 7;11:293. doi: 10.1186/1471-2148-11-293.

Maggrah A, et al. Paired Ductal CarcinomaIn Situand Invasive Breast Cancer Lesions in the D-Loop of the Mitochondrial Genome Indicate a Cancerization Field Effect. Biomed Res Int. 2013. Doi: 10.1155/2013/379438

Mao Q, et al. The A10389G polymorphism of ND3 gene and breast cancer: A meta-analysis. Biomed Rep. 2013 Mar;1(2):259-264. Doi: https://dx.doi.org/10.3892%2Fbr.2013.58

Mims MP, et al. Mitochondrial DNA G10398A polymorphism and invasive breast cancer in African-American women. Cancer Res. 2006 Feb 1;66(3):1880; author reply 1880-1. Doi: 10.1158/0008-5472.CAN-05-3774

Rodríguez CSA, Capurso GM. Epidemiología del cáncer de mama. Ginecol Obstet Mex. 2006. 74, 585-593.

Salas A, et al. The saga of the many studies wrongly associating mitochondrial DNA with breast cancer. BMC Cancer. 2014 Sep 9;14:659. doi: 10.1186/1471-2407-14-659.

Setiawan VW, et al. Mitochondrial DNA G10398A variant is not associated with breast cancer in African-American women. Cancer Genet Cytogenet. 2008 Feb;181(1):16-9. doi: 10.1016/j.cancergencyto.2007.10.019.

Sifuentes-Álvarez A, et al. Factores de riesgo asociados con el cáncer de mama en mujeres del estado de Durango, México. Ginecol Obstet Mex. 2015 83, 662-669.

Singh KK, Kulawiec M. Mitochondrial DNA polymorphism and risk of cancer. Methods Mol Biol. 2009;471:291-303. doi: 10.1007/978-1-59745-416-2_15

Tamm E, et al. Beringian standstill and spread of Native American founders. PLoS One. 2007 Sep 5;2(9):e829.

van Oven M, Kayser M. Updated comprehensive phylogenetic tree of global human mitochondrial DNA variation. Hum Mutat. 2009 Feb;30(2):E386-94. doi: 10.1002/humu.20921.

Volodko NV, et aI. Mitochondrial genome diversity in arctic Siberians, with particular reference to the evolutionary history of Beringia and Pleistocenic peopling of the Americas. Am J Hum Genet. 2008 May;82(5):1084-100. doi: 10.1016/j.ajhg.2008.03.019.

Wang CY, Wang HW, Yao YG, Kong QP, Zhang YP. Somatic mutations of mitochondrial genome in early stage breast cancer. Int J Cancer. 2007 Sep 15;121(6):1253-6. Doi: 10.1002/ijc.22822

Weigl S, et al. Mitochondria and familial predisposition to breast cancer. Curr Genomics. 2013 May;14(3):195-203. doi: 10.2174/1389202911314030005.

Ye C, et al. Mutations in the mitochondrial DNA D-loop region and breast cancer risk. Breast Cancer Res Treat. 2010 Jan;119(2):431-6. doi: 10.1007/s10549-009-0397-y.

 

 

 

Artículo recibido:  19 febrero 2018

Artículo aceptado: 25  julio  2018

Artículo publicado: 9 agosto  2018

 

 

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