Introducción

Desde hace más de un cuarto de siglo, se han estudiado alrededor de 6 000 individuos de la población de Costa Rica para identificar loci y variantes genéticas asociadas al riesgo de padecer diferentes trastornos neuropsiquiátricos. Costa Rica como país presenta varias ventajas para realizar estudios en enfermedades genéticas: existencia de familias grandes ideales para estudios clásicos de ligamiento, excelentes registros médicos y genealógicos (algunos desde la época de la colonia) y una población con nivel de escolaridad relativamente alto y colaboradora con la investigación biomédica.

Con frecuencia se ha defendido que el Valle Central es un buen sitio para estudios genéticos por constituir un aislado poblacional (Mathews et al., 2004). Sin embargo, algunos estudios que se han enfocado en medir niveles de consanguinidad y analizar marcadores moleculares en la población han llegado a la conclusión de que el Valle Central no cumple los requisitos para ser considerado un aislado poblacional (Morera, Barrantes, & Marin-Rojas, 2003; Morera & Barrantes, 2004; Segura-Wang, Raventós, Escamilla, & Barrantes, 2010). Se ha encontrado que, al igual que en muchas poblaciones latinoamericanas, la composición genética de la población costarricense presenta contribución de genes de origen europeo, amerindio y africano, en ese orden de frecuencia (Morera et al., 2003; Morera & Barrantes, 2004). Es importante tener en cuenta la estructura genética de la población a la hora de interpretar los resultados de estudios en los que se investigan rasgos genéticos.

Las estrategias de mapeo en Costa Rica han consistido principalmente en estudios de ligamiento y de asociación para identificar regiones genómicas candidatas, y como siguiente paso identificar genes y variantes alélicas que aumenten el riesgo de presentar algún trastorno psiquiátrico. Más recientemente, se han incorporado nuevas estrategias para el estudio de los trastornos mentales en el país, como por ejemplo la identificación de endofenotipos y el estudio de su base genética, en lugar de utilizar categorías diagnósticas. Finalmente, en años recientes, con el abaratamiento de las técnicas de secuenciación y después del éxito modesto de los estudios poblacionales de asociación- lo que se ha descrito como la heredabilidad faltante- nuestros abordajes han dado un giro hacia estudiar de nuevo familias con alta densidad de personas afectadas.

En el presente artículo presentamos una revisión de los principales resultados genómicos que se han obtenido para los trastornos psiquiátricos estudiados en Costa Rica, iniciando con una sección acerca de la definición del fenotipo en psiquiatría, siguiendo con la presentación del concepto de endofenotipo, y posteriormente, resumiendo los resultados encontrados en esquizofrenia, trastorno bipolar, demencia de Alzheimer, trastorno obsesivo compulsivo, trastorno por déficit de atención y síndrome de Tourette. Aunque se han realizado análisis funcionales para algunas variantes genéticas de riesgo identificadas en el país, esta revisión se enfoca en los resultados de los estudios de epidemiología genética.

La definición del fenotipo en los trastornos psiquiátricos para estudios genéticos

La definición del fenotipo en psiquiatría genética constituye una limitante importante en la mayoría de las investigaciones. Las características fenotípicas se evalúan con escalas subjetivas y los diagnósticos se basan en un reporte de síntomas, los cuales no están presentes en todos los individuos que tienen un mismo diagnóstico. Algunos trastornos psiquiátricos con psicosis como la esquizofrenia, el trastorno esquizoafectivo y el trastorno bipolar con psicosis, se traslapan en muchas dimensiones, incluyendo síntomatología, neurocognición y tratamiento. Familias con individuos con esquizofrenia, muchas veces tienen otros individuos con trastorno bipolar y esquizoafectivo. Un estudio de la caracterización clínica de una muestra en Costa Rica mostró que más de la mitad de los pacientes con esquizofrenia tienen síntomas afectivos, particularmente síntomas depresivos (Contreras et al., 2009). Otro reporte de la misma población evidenció que el 97.6 % de los individuos con trastorno bipolar reportan una historia de psicosis, lo que podría explicar las similitudes clínicas encontradas entre ellos y personas con esquizofrenia (Pacheco et al., 2010).

Las clasificaciones diagnósticas internacionales como la Clasificación Internacional de Enfermedades, décima versión (CIE-10) de la Organización Mundial de la Salud y el Manual Diagnóstico y Estadístico de los Trastornos Mentales (DSM) de la Asociación Americana de Psiquiatría han permitido la unificación de criterios diagnósticos. Dichas clasificaciones son necesarias tanto en la práctica clínica para establecer un diagnóstico inicial presuntivo, escoger el tratamiento y pronóstico, como para garantizar el disfrute de derechos laborales y de cobertura de seguros en los pacientes (Raventós & Contreras, 2017). Además, en la investigación genética estas clasificaciones juegan un papel clave porque permiten establecer los criterios de inclusión o exclusión. Sin embargo, no son suficientes. Además de contar con el referente diagnóstico para establecer el fenotipo según estos criterios clínicos, se requiere un proceso sistematizado que permita recopilar la mayor cantidad de información clínica para cada sujeto de estudio. Usualmente se utiliza el proceso de mejor estimado diagnóstico (MED), que se considera el estándar de oro en la definición del fenotipo en trastornos psiquiátricos (Contreras et al., 2009). En este proceso, la información clínica se recolecta de tres fuentes: la Entrevista Diagnóstica para Estudios Genéticos (Diagnostic Interview for Genetic Studies, DIGS) (Nurnberger et al., 1994), la Entrevista Familiar para Estudios Genéticos (Family Interview for Genetic Studies, FIGS) (Maxwell, 1992) y la revisión de los registros médicos. El clínico que completa el DIGS es ciego a la historia familiar, los registros médicos o cualquier otra información que no se derive de la entrevista directa. Además de esta fuente de información directa, es necesario contar con información adicional de la familia (FIGS) y los expedientes médicos para alcanzar un diagnóstico certero, principalmente en trastornos afectivos y en trastornos psicóticos. El diagnóstico final o MED se obtiene a través de un proceso donde dos psiquiatras independientes revisan la información disponible de estas tres fuentes, proponen un diagnóstico, y posteriormente, mediante la discusión conjunta, alcanzan un diagnóstico de consenso.

La utilidad del concepto de endofenotipo en trastornos psiquiátricos

Un endofenotipo se define como un rasgo cuantificable que no se puede observar a simple vista y que se ubica más próximo a la base genética de una enfermedad que el fenotipo clínico (Gottesman & Gould, 2003). Para que una característica sea considerada como un endofenotipo debe cumplir los siguientes criterios: (a) Asociación con la enfermedad en la población, (b) Que sea heredable, (c) Correlación genética con el fenotipo en estudio, (d) Estado-independiente (no asociado a episodio agudo de la enfermedad), (e) Mayor prevalencia en los familiares enfermos que en familiares sanos de un probando con la enfermedad (dentro de las familias, endofenotipo y enfermedad co-segregan) y (f) Mayor prevalencia en familiares no afectados que en la población general (Gottesman & Gould, 2003).

Estos fenotipos cuantitativos o endofenotipos han ganado popularidad en los últimos años. Se asume que su enfoque cuantitativo permite una mayor aproximación etiológica al espectro clínico del trastorno. En trastornos psiquiátricos, el estudio de endofenotipos tiene la ventaja de que éstos se pueden cuantificar mediante métodos menos complejos que los actuales constructos diagnósticos (Glahn et al., 2014). Nuestro grupo ha determinado que la ansiedad de rasgo (pero no la de estado) cumple los criterios para ser considerada como un endofenotipo para trastorno bipolar (Contreras, Hare, Pacheco, Escamilla, & Raventos, 2010; Contreras, Hare, Chavarría, & Raventós, 2018). Con una muestra de 619 individuos costarricenses, se llevó a cabo un análisis de ligamiento de rasgo cuantitativo (QTL) para la ansiedad de rasgo. Se identificó una señal sugerente de ligamiento en la región 2q13-q14 (Contreras, Hare, Chavarría-Soley, & Raventós, 2018). Además, se han identificado algunas variables neurocognitivas como endofenotipos candidatos, también para trastorno bipolar (Glahn et al., 2010).

Esquizofrenia

La esquizofrenia es un trastorno psiquiátrico crónico que afecta aproximadamente al 1 % de la población mundial y representa uno de los contribuyentes principales al deterioro de la salud mental (Vos et al., 2012). Tradicionalmente, las manifestaciones clínicas se han dividido en positivas y negativas. Las primeras se caracterizan por una exageración de funciones normales y la presencia de algo que debería estar ausente: pérdida de contacto con la realidad, alucinaciones, ilusiones, comportamiento y pensamientos desorganizados. Las negativas están caracterizadas por la ausencia de lo que debería estar presente: la avolición, reducido sentimiento de placer y disminución en el habla (Andreasen, 1995). Las manifestaciones clínicas pueden relacionarse con perturbaciones en las relaciones sociales, familiares y laborales de las personas con dicha enfermedad. En los países centroamericanos, la esquizofrenia es la segunda causa de hospitalizaciones en instituciones psiquiátricas (PAHO-WHO, 2013). Este trastorno tiene una etiología compleja (Insel, 2010) y se asocia con un alto costo personal y social, que resulta en una alta discapacidad funcional (Perkins et al., 2007; Beveridge et al., 2008).

La genética juega un papel importante en el riesgo de desarrollar esquizofrenia. Algunos estudios han encontrado que entre el 65 y el 80 % de la varianza fenotípica puede ser atribuida a factores genéticos (Iyegbe, Campbell, Butler, Ajnakina, & Sham, 2014; Sullivan, Kendler, & Neale, 2003). A pesar de esto, la identificación de los genes involucrados en la etiopatogenia ha sido difícil. Esto muy probablemente se debe al alto número de loci y alelos que están involucrados en la arquitectura genética de la enfermedad (Mowry & Gratten, 2013; Schizophrenia Working Group of the Psychiatric Genomics Consortium, 2014; Giegling et al., 2017), así como a la fuerte influencia de factores ambientales en el desarrollo del trastorno y el papel de alteraciones epigenéticas (Beveridge et al., 2008). Actualmente se considera que el componente genético de la esquizofrenia está compuesto de una combinación de variantes comunes y raras, que junto con variación estructural genómica modifican el riesgo de estar afectado con este trastorno (McClellan, Susser, & King, 2007; Sebat, Levy, & McCarthy, 2009; Schizophrenia Working Group of the Psychiatric Genomics Consortium, 2014; Giegling et al., 2017).

Los estudios de ligamiento o asociación basados en tamizaje de todo el genoma que se han hecho en Costa Rica han dado resultados similares a los obtenidos en otras partes del mundo. Se han detectado múltiples regiones candidatas a lo largo del genoma, muchas de ellas no replicadas. Específicamente en los estudios de ligamiento, se encontraron regiones cromosómicas grandes, que típicamente incluyen varios genes que podrían estar involucrados en el desarrollo de la enfermedad. En el tabla 1 se presentan resultados detallados para estos estudios realizados con población costarricense.

Un metaanálisis que fue llevado a cabo por Ng y colaboradores (2009), que incluyó 32 estudios de ligamiento independientes de todo el mundo (dos de los cuales eran de Costa Rica), identificó una significancia sugerente a nivel de todo el genoma en el brazo largo de los cromosomas 2 y 5. Esto concuerda con los resultados obtenidos por estudios previos (DeLisi et al., 2002; Escamilla et al., 2007) para la muestra costarricense (Tabla 1). Un estudio de asociación de todo el genoma para esquizofrenia que incluyó aproximadamente 37 000 casos y 113 000 controles e identificó 108 loci asociados con la enfermedad (Schizophrenia Working Group of the Psychiatric Genomics Consortium, 2014) también identificó la región candidata 2q22.3 de la muestra costarricense. Por otro lado, la región 5q31-35 es una candidata interesante para genes involucrados en trastornos psiquiátricos, ya que ha sido encontrada en varios estudios. Ha sido identificada en un estudio de esquizofrenia y psicosis en una población portuguesa (Sklar et al., 2004), una muestra finlandesa (Paunio et al., 2001), muestras británicas e islandesas (Gurling et al., 2001), tres cohortes con ancestría europea (Gladwin et al., 2012) y en el estudio que identificó 108 loci asociados con la enfermedad (Schizophrenia Working Group of the Psychiatric Genomics Consortium, 2014). En este último estudio, únicamente una decena de genes presentaron SNPs asociados con esquizofrenia que son codificantes y resultan en el cambio de un aminoácido; uno de estos genes es PCDHA1, ubicado en 5q31. Además, esta región ha sido identificada como candidata para trastorno bipolar en dos estudios costarricenses (Herzberg et al., 2006; Jasinska et al., 2009).

En el metaanálisis de Ng y colaboradores previamente mencionado (2009) también se identificó evidencia sugerente de ligamiento para esquizofrenia en el cromosoma 8p, al analizar 69 % de las muestras que eran de origen europeo. Esta misma región genómica mostró una señal positiva en las muestras de Costa Rica para esquizofrenia y trastorno bipolar severo (Ophoff et al., 2002; Walss-Bass, Montero, et al., 2006), y ha sido replicada consistentemente en otros estudios (Gurling et al., 2001; Fallin et al., 2011; Holliday, Mowry, & Nyholt, 2008; Schizophrenia Psychiatric Genome-Wide Association Consortium, 2011; Schizophrenia Working Group of the Psychiatric Genomics Consortium, 2014).

Los resultados del estudio del Schizophrenia Psychiatric Genome Wide Association Consortium (2011) identificaron una señal positiva de asociación en brazo corto del cromosoma 1 que replica los resultados obtenidos por DeLisi y colaboradores (2002) y Escamilla y colaboradores (2007) para la población costarricense, así como para una población afrikáner fundadora en Suráfrica (Abecasis et al., 2004). Este mismo consorcio también identificó en esta región, 1p21.3, una variante (rs1625579) en un intrón del microARN miR-137 con una fuerte señal de asociación con esquizofrenia. La región en que se ubica este microARN fue uno de los 108 loci asociados con la esquizofrenia identificados por el Schizophrenia Working Group of the Psychiatric Genomics Consortium (2014).

La asociación del SNP rs1625579 en miR-137 no fue replicada por el grupo de psiquiatría genética del Centro de Investigación en Biología Celular y Molecular en una muestra de 52 tríos costarricenses con al menos una persona con psicosis (X² = 1, P = 0.32; Haploview v4.2 para la prueba TDT). La frecuencia del alelo menor (que corresponde al alelo C) fue 0.08 en la muestra costarricense (datos no publicados). Por otro lado, para los individuos de esta muestra se identificó el genotipo para una repetición en tándem de número variable (VNTR) previamente reportada, que está ubicada en la región corriente arriba de miR-137 (Bemis et al., 2008). Estudios previos han encontrado que el tamaño de la repetición puede influir sobre la expresión del gen (Mamdani et al., 2013; Warburton, Breen, Rujescu, Bubb, & Quinn, 2015). En la población costarricense se detectaron únicamente dos alelos, con 3 y 4 repeticiones. La frecuencia del alelo menor de 4 repeticiones fue 0.19. No se detectó asociación (usando la prueba TDT) entre ninguno de los alelos y esquizofrenia (X² = 0.05, P = 0.83). Sin embargo, encontramos una menor edad de inicio en los individuos afectados con al menos un alelo de 4 repeticiones, al ser comparados con los individuos homocigotos para el alelo 3 (t= 2,3, g.l.= 44, P = 0,026). Después de aumentar la muestra a 132 individuos afectados, no fue posible replicar este resultado y no se observaron diferencias significativas en edad de inicio entre genotipos (Ávila, 2018).

Otra región genómica de interés fue identificada por primera vez en un análisis de ligamiento para esquizofrenia y está en el brazo largo del cromosoma 17 (Lewis et al., 2003). Otros estudios han aportado evidencia a favor de esta señal positiva, como por ejemplo un análisis de ligamiento usando marcadores STR en Costa Rica (Escamilla et al., 2009), así como análisis de variantes en el número de copias (CNVs) en poblaciones europeas (Moreno-De-Luca et al., 2010; Buizer-Voskamp et al., 2011).

Por último, ha existido una relación consistente entre el cromosoma 18 y trastornos psiquiátricos en la población costarricense. Para esquizofrenia, la señal de ligamiento inicial en el brazo corto de ese cromosoma fue reportada por (Walss-Bass et al., 2005) y posteriormente replicada en una muestra independiente de Costa Rica por (Chavarría-Siles et al., 2007). La misma región había sido previamente encontrada en pacientes con una forma severa de trastorno bipolar tipo I (McInnes et al., 2001). La otra señal positiva con marcadores localizados en el brazo lago del cromosoma 18 (18q21.2) (Walss-Bass et al., 2005) también ha sido replicada en otros estudios para esquizofrenia (Schizophrenia Psychiatric Genome-Wide Association Consortium, 2011), así como en pacientes con trastorno bipolar tipo I (Sklar et al., 2008).

Es importante resaltar que muchas de las regiones genómicas con señales positivas de ligamiento o asociación con esquizofrenia en la población costarricense (8p21, 8p23, 8q24, 18p11, 18q22) tienen al menos un reporte de anomalías cromosómicas que cosegregan con enfermedad mental, en particular los diagnósticos que incluyen síntomas psicóticos y afectivos (MacIntyre, Blackwood, Porteous, Pickard, & Muir, 2003). La existencia de evidencia de fuentes diversas, con diferentes metodologías y en varias poblaciones fortalece los hallazgos genómicos en la población costarricense. El análisis de genes candidatos dentro de las regiones genómicas identificadas en estudios de ligamiento y asociación ha representado una fuente adicional de información. En el tabla 2 se presenta un resumen del análisis de genes candidatos en la población costarricense.

Trastorno bipolar

El trastorno bipolar es un síndrome debilitante que se caracteriza por un grupo heterogéneo de síntomas y signos, que incluyen episodios de manía y depresión. Esta forma severa de enfermedad mental está comúnmente asociada con altas tasas de comorbilidad-por ejemplo con abuso de alcohol y ansiedad- (Contreras, Hare, Escamilla, & Raventos, 2012; Carmiol et al., 2014) y mortalidad-debido al riesgo de suicidio- (Hawton, Sutton, Haw, Sinclair, & Harriss, 2005). Su prevalencia oscila entre el 1 y el 5 % de la población, sin embargo este estimado varía de acuerdo con el diseño del estudio y la definición de diagnóstico usada dentro del espectro bipolar (Bauer & Pfennig, 2005). Tal como en el resto de las enfermedades mentales en general, ser diagnosticado con trastorno bipolar conlleva un alto costo personal y social. Por ejemplo, en una muestra tomada del Valle Central de Costa Rica se encontró que alrededor del 40 % de las personas que presentan trastorno bipolar tipo I y el 70 % de las personas con esquizofrenia están desempleadas, lo cual representa una proporción mucho más alta que la tasa de desempleo por debajo del 7 % de la población general (Pacheco et al., 2010).

Tal como en la esquizofrenia, la etiología del trastorno bipolar es de naturaleza compleja y no completamente comprendida. Sin embargo, existe evidencia fuerte que sugiere que una arquitectura genética heterogénea contribuye significativamente a la predisposición a esta enfermedad (Smoller & Finn, 2003; Barnett & Smoller, 2009; Craddock & Sklar, 2013), con algunos estimados de heredabilidad que oscilan desde un 62 % en una muestra de la población danesa (Wray & Gottesman, 2012) hasta más de un 85 % que se ha reportado en estudios de gemelos (McGuffin et al., 2003). Al igual que en la mayoría de las enfermedades complejas, el estudio del componente genético del trastorno bipolar ha resultado ser una tarea altamente retadora.

Desde 1996 varios grupos de investigación han considerado a la población costarricense como una muestra adecuada para la investigación en psiquiatría (Escamilla et al., 1996; Freimer, Reus, Escamilla, Spesny et al., 1996). Se han encontrado varios resultados importantes en los estudios del trastorno bipolar en Costa Rica, con evidencia de asociación o ligamiento en los cromosomas 5 y 18 (Tabla 3). En un metaanálisis de 18 juegos de datos de tamizajes genómicos para enfermedad bipolar, y que utilizó tres modelos distintos del fenotipo para el análisis, únicamente se encontró evidencia de ligamiento estadísticamente significativa (pero que no mantiene la significancia después de corrección para pruebas múltiples) para algunas regiones del genoma (Segurado et al., 2003). Entre estas regiones se encontraron algunas de las identificadas para la muestra costarricense (Tabla 3), como la del cromosoma 14q24.1-32.12, la de 8q24 y la de 11p13. Además, la región 18q22 obtuvo un puntaje sugerente de ligamiento en un estudio con 972 familias con trastorno bipolar (Badner et al., 2012). La señal de la región 5q31-33 identificada en la población costarricense se ha encontrado también en otros estudios de ligamiento (Mirow et al., 1994; Shink et al., 2002; Park et al., 2004). Por otro lado, las regiones 2q14 y 8p23 identificadas en población costarricense fueron también identificadas como regiones de interés en estudio de asociación de todo el genoma con individuos de Canadá e Inglaterra (Xu et al., 2014).

Es importante hacer notar que las señales fuertes dentro de las regiones cromosómicas identificadas para el trastorno bipolar tipo I también han sido descritas para la muestra costarricense con esquizofrenia que se ha estudiado (Tabla 1). Esto sugiere un posible traslape en genes de susceptibilidad entre estos trastornos, lo cual podría implicar la necesidad de reconsiderar los criterios estándar de diagnóstico que se usan para los estudios genéticos, como mencionamos al inicio (Walss-Bass et al., 2005; Service et al., 2006). Sin embargo, únicamente dos de los genes candidatos con una asociación positiva en la muestra costarricense con esquizofrenia fueron evaluados para el trastorno bipolar y para ninguno se encontró evidencia de que jueguen un papel en la etiología de este último trastorno (NRG1: Moon et al., 2011; ZNF804A: Guella et al., 2014).

Con base en los resultados reportados para el gen CACNA1C por otros grupos que estudian la genética del trastorno bipolar (Ferreira et al., 2008; Sklar et al., 2008; Liu et al., 2011), González y colaboradores (2013) utilizaron una estrategia basada en familias latinas (incluyendo 38 familias costarricenses) para detectar asociación con variantes en este gen. Dos de los SNPs reportados anteriormente no estuvieron asociados significativamente con la enfermedad en este estudio, pero se encontraron cuatro haplotipos en el gen CACNA1C que mostraron asociación significativa con el trastorno bipolar en población latina (Gonzalez et al., 2013b).

En otro estudio con las mismas poblaciones latinas, Gonzalez y colaboradores (2013a) intentaron determinar si el gen ANK3 es relevante para la patología de la enfermedad. Para lograr esto, se identificaron en tríos de México y Centroamérica su genotipo para varios SNPs dentro de la región del gen ANK3. No se logró replicar la asociación reportada en estudios previos para SNPs individuales (rs9804190 and rs10994336; (Schulze et al., 2009). Sin embargo, cuando rs10994336 fue analizado en el contexto de un haplotipo de 5 loci se encontró una asociación positiva con la enfermedad. Estos resultados, junto con publicaciones por otros grupos (Schulze et al., 2009; Schizophrenia Psychiatric Genome-Wide Association Consortium, 2011; Sklar et al., 2011) sugieren que la variación en los genes CACNA1C y ANK3 juega un papel importante en la arquitectura genética del trastorno bipolar.

Trastorno obsesivo compulsivo, Déficit Atencional y Síndrome de Tourette

El trastorno obsesivo compulsivo es un trastorno psiquiátrico altamente heterogéneo que se caracteriza por pensamientos intrusivos y miedos, acompañados por un comportamiento repetitivo ritualizado (American Psychiatric Association, 2000). Tiene una prevalencia de alrededor de 1.1-1.2 % (Ruscio, Stein, Chiu, & Kessler, 2010; Torres et al., 2006), presenta patrones complejos de síntomas que pueden no traslaparse entre individuos y pueden incluso variar en el mismo individuo (Leckman et al., 1997; van Grootheest, Cath, Beekman, & Boomsma, 2005). Se acepta que, al menos hasta cierto punto, hay un componente genético que influye sobre el riesgo de desarrollar la enfermedad (van Grootheest et al., 2005). Sin embargo, la dificultad para establecer un fenotipo homogéneo y etiológicamente relevante ha complicado la búsqueda de genes de vulnerabilidad (Miguel et al., 2005).

Dado que la población hispana está subrepresentada en los estudios epidemiológicos del trastorno obsesivo compulsivo y debido a su fenotipo heterogéneo, Chavira y colaboradores (2008) compararon la expresión de síntomas tempranos del trastorno obsesivo compulsivo en una población latina del Valle Central de Costa Rica con una población de California. El objetivo del estudio fue identificar aspectos de la enfermedad que pueden variar de acuerdo factores culturales, así como la percepción de la enfermedad. Los resultados sugieren que los principales componentes fenotípicos del trastorno son comparables en ambas muestras, y por lo tanto podrían tener una base biológica. Sin embargo, existe una diferencia en el nivel de discapacidad que causa la enfermedad, donde la muestra costarricense mostró una severidad menor de los síntomas y una menor tasa de trastornos del ánimo que ocurren junto con la enfermedad (Chavira et al., 2008).

Otro estudio con esa misma muestra mostró que el déficit atencional es más frecuente en niños diagnosticados con trastorno obsesivo compulsivo que en la población general. (11 % vs 5 % P = 0.005) (Sheppard et al., 2010). En una investigación independiente, se encontró una prevalencia de 5 % para el déficit atencional en una muestra de niños costarricenses de edad escolar (Berrocal et al., 2011), lo cual confirma el aumento en prevalencia en la muestra con trastorno obsesivo compulsivo reportado por Sheppard y colaboradores (2010).

Con el objetivo de reducir el ruido introducido a los análisis genéticos cuando el fenotipo de estudio es complejo y heterogéneo, Ross y colaboradores (2011) realizaron un análisis de ligamiento en tres genealogías grandes del Valle Central de Costa Rica con múltiples individuos afectados para identificar posibles regiones genómicas involucradas en la etiología del trastorno obsesivo compulsivo de inicio temprano. Se identificaron tres regiones cromosómicas de interés, 15q14 (LOD = 3.13), 1p21 (LOD = 2.16) y 16q24 (LOD = 2.15), y seguidamente se realizó un análisis de secuencia más profundo de la región 15q14. Se identificó una región de interés de 7Mb en el intrón 1 del gen para el receptor de rianodina 3 (RYR3), que está definida por un haplotipo delimitado por los SNPs rs1520942 y rs1003223 (Ross et al., 2011). Después de secuenciar los exones de RYR3, así como algunas regiones intrónicas, se identificaron variantes de las cuales ninguna segregó perfectamente con el haplotipo identificado en las tres familias. Este estudio replicó los hallazgos de (Shugart et al., 2006), y proporciona evidencia adicional de que esta región del cromosoma 15 está involucrada en la susceptibilidad genética a este trastorno. Además, en un estudio que cuantificó la heredabilidad atribuible a variantes en todo el genoma para el trastorno obsesivo compulsivo, se encontró que el cromosoma 15 fue el único que incluye una mayor proporción de la heredabilidad para el trastorno que la esperada con base en el número de SNPs o el número de genes del cromosoma (Davis et al., 2013).

El síndrome de Tourette es otro trastorno psiquiátrico que se caracteriza por tics motores y vocales. Algunos estudios han sugerido que existen factores genéticos compartidos entre este trastorno y el trastorno obsesivo compulsivo (Mathews & Grados, 2011), mientras que otros han identificado diferencias en la arquitectura genética de ambos trastornos (Davis et al., 2013; Yu et al., 2015). Tal como en el caso del trastorno obsesivo compulsivo, el fenotipo básico del síndrome de Tourette en Costa Rica parece coincidir con lo observado en el resto del mundo, donde las diferencias culturales juegan un papel pequeño en el grado de discapacidad percibido, pero con poca variación en sintomatología (Mathews et al., 2001). Otro estudio llevado a cabo con la población costarricense proporcionó evidencia a favor de un perfil común de síntomas, que podría ser interesante en el contexto de analizar la contribución de la variación genética con la etiología de la enfermedad (Mathews et al., 2007).

Los resultados presentados anteriormente enfatizan la dificultad para establecer un fenotipo homogéneo, convincente y etiológicamente relevante para el desarrollo de estudios genéticos, y este aspecto muy probablemente ha contribuido a que la identificación de genes de susceptibilidad siga siendo un reto. Sin embargo, se han hecho esfuerzos por identificar la arquitectura genética del síndrome de Tourette. Un estudio grande de asociación de todo el genoma que fue llevado a cabo por Scharf y colaboradores (2013) en diferentes poblaciones con ancestría europea no logró identificar una señal significativa a nivel de todo el genoma para asociación con el síndrome de Tourette, pero la señal principal se obtuvo con rs7868992 en el cromosoma 9q32. Un análisis posterior con dos poblaciones latinas de Colombia y Costa Rica también identificó a este SNP como la principal señal de asociación (P combinada = 2.94X10^-8). Aunque estos resultados sugieren a rs7868992 como un posible candidato, el hallazgo debería ser replicado en una muestra más grande y con el poder necesario para que el SNP sea considerado como una variante de susceptibilidad (Scharf et al., 2013).

Un estudio llevado a cabo por Abelson et al. (2005) sugirió a SLITRK1 (13q31.1) como un posible gen candidato de susceptibilidad al síndrome de Tourette. Encontraron dos variantes que estaban ausentes en los controles: una variante de alteración del marco de lectura y una variante en el sitio de unión de miR-189. Sin embargo, ninguno de estos resultados pudo ser replicado en un análisis con muestras de una población de Costa Rica y una ashkenazi (Estados Unidos) (Keen-Kim et al., 2006). Los autores de esta segunda investigación sugieren que el primer reporte de asociación pudo ser un falso positivo, posiblemente debido al efecto de estratificación en casos y controles (Keen-Kim et al., 2006).

Autismo

El autismo es considerado un trastorno del neurodesarrollo de etiología compleja, cuyas características fenotípicas varían dentro de un espectro de síntomas que incluyen capacidades limitadas en la estructura del lenguaje, anomalías en el desarrollo social y comportamientos rígidos y repetitivos (Folstein & Rosen-Sheidley, 2001). Aunque los casos familiares de autismo son poco comunes, son más frecuentes de lo esperado al azar y el riesgo de autismo en hermanos de una persona afectada es mayor que la prevalencia de la población (Risch et al., 1999). Este riesgo aumentado en familiares se hace especialmente evidente cuando se analizan características del lenguaje y/o rasgos cuantitativos (como respuesta social) en individuos aparentemente sanos en familias con incidencia múltiple de afectados (Constantino, Zhang, Frazier, Abbacchi, & Law, 2010). La concordancia elevada en gemelos monocigóticos (82 %) cuando se compara con gemelos dicigóticos (10 %) se considera como evidencia a favor de un papel importante de los factores genéticos en el desarrollo de la enfermedad, y se han estimado valores de heredabilidad que alcanzan el 90 % (Folstein & Rosen-Sheidley, 2001). Existen algunos reportes de estudios de ligamiento para autismo y han encontrado múltiples regiones asociadas con la enfermedad, lo que sugiere la arquitectura genética típica de las enfermedades complejas (para una revisión ver Folstein & Sheidley, 2001). Además, en los últimos años se ha identificado que las variantes codificantes de novo juegan un papel importante en la base genética del espectro de autismo (Ronemus, Iossifov, Levy, & Wigler, 2014).

En una evaluación clínica inicial en la población de Costa Rica se encontró que las características generales medidas por las pruebas diagnósticas (ADOS y ADI-R) son similares a las que se encuentran en otros países. La única diferencia encontrada fue que un porcentaje menor de los individuos presentaron un coeficiente intelectual normal en comparación con otros reportes (17 % vs 25 %). Sin embargo, esto podría deberse a un sesgo de reclutamiento hacia fenotipos más severos, o a problemas con la aplicación de la prueba de coeficiente intelectual , y no representar una caracerística fenotípica de importancia biológica (McInnes et al., 2005).

Con frecuencia se han reportado anomalías cromosómicas en individuos con autismo (Marshall et al., 2008), por lo cual se han realizado dos estudios en Costa Rica para analizar este aspecto. McInnes y colaboradores (2010) encontraron variantes en el número de copias (CNVs) en la región cromosómica 15q24 en 14 individuos diagnosticados con trastorno en el espectro de autismo. Uno de ellos tiene una deleción de novo atípica en 15q23-q24.1, lo cual permite reducir la región de interés y el número de genes candidatos en esa región (McInnes et al., 2010). Un reporte de caso de un niño con autismo y retraso severo en el lenguaje detectó la presencia de una duplicación en 17p11.2, lo que sugiere que un gen involucrado en desarrollo del lenguaje puede estar ubicado en este región (Nakamine et al., 2008). De las variantes que se han reportado como asociadas a trastornos psiquiátricos en la población costarricense, únicamente la variante de cambio de sentido en el exón 11 del gen NRG1 fue analizada en el contexto de autismo, y no se detectó asociación (McInnes et al., 2007). Como dato interesante, se ha encontrado que el gen miR-137 que se asocia con esquizofrenia, también muestra asociación con autismo (Zhao & Nyholt, 2017). Como objetivo a futuro, sería deseable hacer un estudio de asociación de variantes en miR-137 y autismo en la muestra costarricense.

Enfermedad de Alzheimer

La enfermedad de Alzheimer es un trastorno neurodegenerativo progresivo y es la principal causa de demencia. Se caracteriza por una disminución progresiva en funciones cognitivas que lleva a una completa dependencia para las actividades diarias. En Costa Rica, ante el aumento proporcional en la población de individuos de edades avanzadas y su riesgo para el desarrollo de este tipo de demencia, la enfermedad de Alzheimer representa una carga con un costo elevado. El sistema de salud pública está empezando a dedicar recursos para instaurar programas de tamizaje para enfermedades neurodegenerativas (Wesseling et al., 2013). Esto es especialmente importante dado que se espera que la prevalencia global general de demencia se duplique cada 20 años (Reitz, Brayne, & Mayeux, 2011). Se considera que la enfermedad tiene una etiología compleja, donde tanto los genes como el ambiente juegan un papel importante en su desarrollo (Reitz et al., 2011; Mayeux & Stern, 2012). El principal factor de riesgo en casos esporádicos de enfermedad de Alzheimer es un haplotipo en el gen que codifica para apolipoproteína E (APOE), y ha sido replicado en múltiples estudios (Lambert & Amouyel, 2011). La asociación del alelo ε4 del gen APOE y su interacción con la edad fueron evaluadas por Valerio et al. (2014) en una muestra de casos y controles de la población de Costa Rica. Se encontró que el alelo ε4 está asociado con demencia en los individuos de menos de 90 años (X² = 12.35, df = 1, P <0.001; OR = 7.03, CI = 2.07, 23.82). Sin embargo, como se ha mostrado en estudios previos (Farrer et al., 1997), esta asociación se pierde en el grupo de edad más avanzada, lo cual sugiere un modelo de sobrevivientes para el envejecimiento cognitivo exitoso en edades avanzadas extremas (Valerio et al., 2014).

Discusión

El estudio de la base genética de los trastornos psiquiátricos, y en general de las enfermedades complejas, representa un fuerte reto debido a la existencia de múltiples factores genéticos de riesgo y un papel determinante de factores ambientales para el desarrollo de estas. En la investigación en estos temas se ha visto una evolución en el tiempo en las estrategias utilizadas. Inicialmente se trabajó con individuos emparentados (familias, parejas de hermanos) y se realizaron análisis de ligamiento. Los primeros esfuerzos de mapeo genético para trastornos psiquiátricos en Costa Rica fueron estudios de ligamiento. Sin embargo, aunque esta estrategia ha sido altamente exitosa para enfermedades con herencia mendeliana, no ha sucedido lo mismo con las enfermedades complejas (Altshuler, Daly, & Lander, 2008). Posteriormente se desarrollaron un gran número de estudios de asociación genética a nivel de todo el genoma (GWAS) para muchas enfermedades y con tamaños de muestra en el orden de miles de individuos. El objetivo de estos GWAS es identificar variantes genéticas relativamente comunes que aporten al riesgo de desarrollar los distintos trastornos (Visscher et al., 2017). El estudio genético de los trastornos psiquiátricos no ha sido la excepción. El gran número de estudios tipo GWAS en esta área ha resultado en la identificación de más de 200 loci con significancia a nivel de todo el genoma que contribuyen al riego de desarrollar enfermedad mental (Sullivan et al., 2017). En Costa Rica, los estudios de asociación para estos trastornos se desarrollaron con base en un diseño experimental con tríos (padres con un hijo afectado). Los GWAS han demostrado que los trastornos psiquiátricos son altamente poligénicos, con altos números de loci involucrados, la mayoría de los cuales tienen un efecto pequeño o muy pequeño sobre el riesgo de desarrollar la enfermedad. Desafortunadamente, en la mayoría de los loci identificados por medio de GWAS no se han identificado genes de riesgo para enfermedad mental (Manolio, 2010; Seifuddin et al., 2012). Además, se sugiere que la mayoría de las variantes más frecuentes de efecto menor que es posible detectar (porque el tamaño de su efecto es suficientemente grande para que sea estadísticamente significativo en los estudios de GWAS y tamaño de muestras posible) ya se han detectado.

La evidencia reciente sugiere que las variantes raras de efecto mediano o fuerte están involucradas una proporción importante de las enfermedades humanas (McClellan & King, 2010). Estas variantes poco comunes pueden contribuir a explicar parte de la heredabilidad faltante, la arquitectura genética, biología y fisiopatología de los trastornos mentales mayores. Entre estas están los CNVs, las mutaciones de novo (que no están presentes en los padres) y los SNPs muy poco comunes que se presentan en pocas familias. A diferencia de los SNPs implicados en los GWAS, las variantes raras, especialmente las de pérdida de función de un gen o que afectan la expresión de la proteína, proporcionan evidencia más directa de la relación biológica entre un gen y un fenotipo (Marouli et al., 2017; MacArthur et al., 2012; Veltman & Brunner, 2012). Existe actualmente, por lo tanto, una tendencia al regreso a estudios con familias en búsqueda de variantes raras. Un estudio nuestro vigente consiste en secuenciar el genoma completo en familias con al menos tres casos de trastornos mentales mayores (bipolar y esquizofrenia) y va en la línea de buscar CNVs y SNPs poco comunes e incluso privados (Glahn et al., 2018). Los tríos inicialmente reclutados hace 20 años van a ser útiles para la búsqueda de variantes de novo.

Por sus características, se sabe que las variantes raras tienen pocas aplicaciones clínicas (presentes en unas pocas o incluso una familia). La pretensión es que puedan contribuir a explicar vías biológicas y mejorar nuestro conocimiento acerca del desarrollo de trastornos psiquiátricos. Las familias también sirven para integrar el estudio de los factores ambientales contribuyentes. Si se logra descubrir variantes raras en algunas de ellas, es posible estudiar factores protectores y de riesgo psicosociales en estas familias. Como predeciblemente van a ser variantes muy raras, la forma de demostrar el resultado no es por estudios poblacionales sino por estudios de predicción bioinformática y estudios funcionales a nivel celular y con animales. Ya hemos iniciado este tipo de estudio (con líneas celulares y células madre pluripotentes inducidas o iPS) para variantes descubiertas en Costa Rica, como la sustitución de valina a leucina en el exón 11 del gen NRG1 (Walss-Bass et al., 2006).

Estos estudios en familias también abordan el reto de que la clasificación de trastornos psiquiátricos según la categorización actual, que separa el trastorno bipolar y la esquizofrenia, no necesariamente refleja la biología y etiopatogenia de estas condiciones. Por lo anterior, hemos implementado otras estrategias para clasificar y categorizar a las personas con instrumentos como pruebas cognitivas y escalas psicológicas que no son dicotómicas (afectados/ no afectados), sino cuantitativas. También utilizamos clasificaciones sindrómicas y no diagnósticas, como es la presencia de psicosis, común al trastorno bipolar y la esquizofrenia.

La evolución de las estrategias de investigación en Costa Rica ha dado así un círculo completo. Se inició con el estudio de familias grandes con los pocos marcadores genéticos de los que se disponía en ese momento, seguido por los estudios de parejas de hermanos afectados y estudios de asociación en tríos, con 800-1000 SNPs repartidos por todo el genoma. En la actualidad, la accesibilidad de la secuenciación de genoma completo hace posible el regreso a estudios con familias en busca de estas variantes raras que alteran potencialmente el funcionamiento de una proteína y tienen un efecto mayor al muy pequeño efecto de las variantes de los estudios GWAS.

Por último, es importante enfatizar que estudios genéticos en un país latinoamericano como Costa Rica tienen el valor de aportar información acerca de poblaciones que usualmente no han sido incluidas en los estudios de enfermedades complejas. La mayoría de las variantes descritas han sido identificadas en población europea, y en menor grado asiática, pero existe un vacío de información de poblaciones africanas y latinoamericanas que nuestras investigaciones están contribuyendo a subsanar. Nuestro grupo de investigación en psiquiatría genética ha contado en un cuarto de siglo con la colaboración de muchos investigadores y un gran número de estudiantes. Los resultados producidos por el grupo han sido posibles gracias a un constante trabajo colaborativo, internacional y multidisciplinario.

Declaración de ética: los autores declaran que todos están de acuerdo con esta publicación y que han hecho aportes que justifican su autoría; que no hay conflicto de interés de ningún tipo; y que han cumplido con todos los requisitos y procedimientos éticos y legales pertinentes. Todas las fuentes de financiamiento se detallan plena y claramente en la sección de agradecimientos. El respectivo documento legal firmado se encuentra en los archivos de la revista.

Agradecimientos

A las muchas personas de las familias que voluntariamente han participado en las distintas investigaciones a lo largo de 25 años. A la Universidad de Costa Rica y a los entes que han financiado las investigaciones: National Institute of Health (NIH), Alzheimer Foundation, International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology (ICGEB), Brain and Behavior Research Foundation y UCR.

Referencias

Fechas de Publicación

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