Haplotipo: métodos de estudio, diagnósticos, enfermedades
Un haplotipo es una región del genoma que tiende a heredarse junta a través de múltiples generaciones; típicamente se ubica toda en un mismo cromosoma. Los haplotipos son producto del ligamiento genético y permanecen intactos durante la recombinación genética.
La palabra “haplotipo” deriva de una combinación de la palabra “haploide” y la palabra “genotipo”. “Haploide” hace referencia a células con un solo conjunto de cromosomas y “genotipo” habla de la composición genética de un organismo.
Por ejemplo, cuando los haplotipos comparten genes para dos caracteres fenotípicos diferentes, como el color del pelo y el color de los ojos, los individuos que poseen el gen del color del pelo también van a poseer el otro gen para el color de los ojos.
Los haplotipos son una de las herramientas más utilizadas en la actualidad para el estudio de la genealogía, para rastrear el origen de las enfermedades, para caracterizar la variabilidad genética y la filogeografía de las poblaciones de diferentes tipos de seres vivos.
Existen múltiples herramientas para el estudio de los haplotipos, una de las más empleadas en la actualidad es “Haplotype map“(HapMap), que es una página web que permite determinar cuáles son los segmentos del genoma que son haplotipos.
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Los haplotipos representan una oportunidad para comprender la herencia de los genes y su polimorfismo. Con el descubrimiento de la técnica “Reacción en Cadena de la Polimerasa” (PCR, del inglés “Polymerase Chain Reaction”) se avanzó ampliamente en el estudio de los haplotipos.
Actualmente existen numerosas metodologías para el estudio de los haplotipos, algunas de más destacas son:
El desarrollo de las tecnologías de secuenciamiento de nueva generación representó un gran salto para el estudio de los haplotipos. Las nuevas tecnologías permiten detectar variaciones de hasta una sola base nucleotídica en regiones específicas de un haplotipo.
En la bioinformática, el término haplotipo también es utilizado para referirse a la herencia de un grupo de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) en secuencias de ADN.
Combinando programas bioinformáticos con la detección de haplotipos utilizando secuenciamiento de nueva generación se puede identificar de forma exacta la posición, la sustitución y el efecto que tiene el cambio de cada base en el genoma de una población.
Los microsatélites o SSRS, derivan su nombre del inglés “Simple Sequence Repeat y Short Tandem Repeat”. Estos son secuencias de nucleótidos cortas que se repiten de forma sucesiva dentro de una región del genoma.
Es frecuente encontrar microsatélites en el interior de los haplotipos no codificantes, por tanto, a través de la detección de las variaciones en el número de repeticiones de los microsatélites se pueden observar los diferentes alelos en los haplotipos de los individuos.
Se han desarrollado marcadores moleculares de tipo microsatélite para la detección de un sinfín de haplotipos, desde el sexado de plantas como la Papaya (Carica papaya) hasta la detección de enfermedades humanas como la anemia falciforme.
Esta técnica combina la amplificación con reacciones de PCR con la digestión del ADN con dos enzimas de restricción distintas. La técnica detecta los loci polimórficos en los haplotipos de acuerdo con los distintos sitios de corte en la secuencia de ADN.
Para ilustrar mejor la técnica, imaginemos tres fragmentos de tela de la misma longitud, pero cortados en sitios diferentes (estos fragmentos representan tres fragmentos de haplotipos amplificados mediante la técnica de PCR).
En el momento en que la tela sea cortada se obtendrán muchos trozos de distinto tamaño, ya que cada tela se corta en sitios diferentes. Al ordenar los fragmentos de acuerdo al tipo de tela de la que provienen, podremos observar en qué lugar se encuentran las diferencias entre las telas o en los haplotipos.
Una ventaja importante del estudio genético de los haplotipos es que estos permanecen casi intactos o inalterados durante miles de generaciones, y ello permite la identificación de los antepasados remotos y cada una de las mutaciones con las que contribuyen los individuos al desarrollo de enfermedades.
Los haplotipos en la humanidad varían en función de las razas y, partiendo de esta primicia, se han detectado genes dentro de los haplotipos que causan enfermedades severas en cada una de las razas humanas.
En el proyecto HapMap se incluyen cuatro grupos raciales: europeos, nigerianos yoruba, chinos han y japoneses.
De esta manera, el proyecto HapMap puede cubrir los diferentes grupos de poblaciones y rastrear el origen y la evolución de muchas de las enfermedades hereditarias que afectan a cada una de las cuatro razas.
Una de las enfermedades que se diagnostica con mayor frecuencia utilizando el análisis de haplotipos es la anemia falciforme en los humanos. Esta enfermedad se diagnostica rastreando la frecuencia de haplotipos africanos en una población.
Al ser una enfermedad originaria de África, identificar los haplotipos africanos en las poblaciones permite rastrear de manera fácil a las personas que poseen la mutación en la secuencia genética para las beta globinas de los eritrocitos en forma de hoz (característicos de la patología).
Con los haplotipos se construyen árboles filogenéticos que representan las relaciones evolutivas entre cada uno de los haplotipos encontrados en una muestra de moléculas de ADN homólogas o de una misma especie, en una región que tiene poca o ninguna recombinación.
Una de las ramas más estudiadas a través de los haplotipos es la evolución del sistema inmune de los humanos. Los haplotipos que codifican para el receptor tipo TOll (un componente clave del sistema inmune innato) se han identificado para el genoma de neandertales y denisovanos.
Esto les permite rastrear cómo han cambiado las secuencias genéticas en las poblaciones de los humanos “modernos” respecto de las secuencias de haplotipos que corresponden a los humanos “ancestrales”.
Construyendo una red de relaciones genéticas a partir de los haplotipos mitocondriales se estudia cómo ocurre el efecto fundador en las especies, ya que esto permite a los científicos identificar cuándo las poblaciones dejaron de reproducirse entre ellas y se establecieron como especies separadas.
Especies animales como los tiburones, las aves y los mamíferos de gran tamaño como los jaguares, elefantes, entre otros, son constantemente evaluados genéticamente a través de los haplotipos mitocondriales para monitorear el estado genético de las poblaciones en cautiverio.
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