Com el "big data" ajuda a diagnosticar malalties minoritàries

La col·laboració entre medicina clínica, genòmica i supercomputació ha permès desenvolupar un nou sistema per determinar quina malaltia minoritària tenen persones a qui no s'havia pogut fer encara un diagnòstic correcte, identificant les variants o mutacions genètiques que la provoquen en cada individu.

Es tracta d'un mètode inspirat en el "big data" que s'ha desenvolupat en el marc del consorci internacional Solve-RD, un projecte de recerca finançat per la Comissió Europea. El consorci està format per 21 institucions acadèmiques europees i un soci acadèmic dels Estats Units, i el Centre Nacional d'Anàlisi Genòmica (CNAG-CRG) de Barcelona –que forma part del Centre de Regulació Genòmica– n'és el soci principal a Espanya.

La descripció del mètode i els resultats obtinguts en milers de casos, que impliquen un gran nombre de dades, es publiquen en un conjunt de sis articles a la revista European Journal of Human Genetics. Per establir les relacions entre gens i malalties ha calgut recórrer a tècniques de big data i utilitzar potents superordinadors.

S'estima que 30 milions de persones a Europa es veuen afectades per una malaltia minoritària durant la seva vida. Més del 70% de les malalties minoritàries tenen una causa genètica.

Però les dificultats de relacionar amb claredat símptomes i una afecció concreta fan que al voltant del 50% dels pacients amb malalties minoritàries no tinguin diagnòstic, fins i tot en entorns clínics experts avançats que utilitzen tècniques com la seqüenciació del genoma.

En alguns pacients, la malaltia es pot manifestar de manera atípica. I d'altres poden ser portadors de variants genètiques que encara no s'han relacionat amb la malaltia que tenen.

Al mateix temps, però, el descobriment de gens relacionats amb malalties concretes avança a gran velocitat. A tot el món s'estan trobant una mitjana de 250 noves associacions entre gens i malalties i 9.200 associacions variants de malalties a l'any.

El mètode que ha desenvolupat el consorci facilita enormement tornar a analitzar la seqüència genètica d'una persona de manera integrada amb la informació fenotípica –és a dir, la que s'expressa de forma física. Un exemple per diferenciar totes dues coses, fora de l'àmbit patològic, serien els gens que determinen el color dels ulls –genotip– i el color dels ulls que té aquesta persona –fenotip.

En el cas de les malalties minoritàries, es tracta de relacionar determinats gens o grups de gens amb els símptomes que aquesta persona manifesta i així establir una relació entre genoma i malaltia.

255 nous diagnòstics

Els primers resultats corresponen a una anàlisi preliminar de dades de 8.393 persones i ha donat lloc a 255 nous diagnòstics, alguns amb manifestacions atípiques de malalties conegudes.

En un altre dels articles es descriu el mètode amb més detall. La revista també publica quatre casos pràctics que mostren els avantatges de l'enfocament.

En un d'aquests casos, els equips de recerca van utilitzar el mètode per identificar una nova forma genètica d'hipoplàsia pontocerebel·losa de tipus 1 (PCH1), una malaltia genètica que afecta el desenvolupament cerebral.

El PCH1 sol estar relacionat amb mutacions en quatre gens coneguts. Els investigadors van utilitzar el mètode per identificar una nova variant en un cinquè gen.

En un altre estudi, el mètode es va utilitzar en un cas de trastorn complex del desenvolupament neurològic. Els autors van descobrir que la malaltia era causada per una nova variant genètica en l'ADN mitocondrial –els mitocondris són les centrals energètiques de la cèl·lula i el seu ADN és diferent del que es troba en el nucli de totes les cèl·lules de l'individu.

Aquest diagnòstic ajudarà a adaptar el tractament a la persona, així com a informar les seves famílies sobre la possibilitat de transmetre'l a les generacions futures.

Compartir de manera segura grans quantitats de dades genòmiques

La clau per tornar a analitzar els casos no resolts és la plataforma d'anàlisi RD-Connect GPAP, coordinada i desenvolupada pel CNAG-CRG i finançada pels governs de la Unió Europea, d'Espanya i de Catalunya.

La plataforma permet als equips clínics i de recerca autoritzats un accés segur i controlat a dades genòmiques pseudoanonimitzades –per assegurar-ne la privacitat– i informació clínica de pacients amb malalties minoritàries. Amb la plataforma es poden fer anàlisis automàtiques, segures i ràpides dels milers de pacients no diagnosticats que entren al projecte Solve-RD i dels seus familiars.

Sergi Beltran, codirector del grup d'anàlisi de dades de Solve-RD i cap de la Unitat de Bioinformàtica del CNAG-CRG, comenta algunes característiques d'aquesta plataforma i del projecte Solve-RD:

"Solve-RD ha demostrat que és possible compartir de manera segura grans quantitats de dades genòmiques a escala internacional en benefici dels pacients. El treball que publiquem avui és només la punta de l'iceberg, ja que molts més pacients estan sent diagnosticats gràcies a mètodes innovadors desenvolupats i aplicats dins de Solve-RD".

El consorci, format per més de 300 investigadors i metges de quinze països, atén cada any més de 270.000 pacients amb malalties minoritàries i té com a objectiu acabar diagnosticant més de 19.000 casos no resolts de malalties minoritàries amb una causa molecular desconeguda.

Aquests resultats preliminars són un primer pas important per desenvolupar un sistema europeu que faciliti el diagnòstic de malalties minoritàries, un procés que pot ser molt llarg i difícil i que requereix grans esforços.