Información Genética Sobre Cómo se Forman Nuestras Caras

Información Genética Sobre Cómo se Forman Nuestras Caras

¿Cómo moldean las moléculas nuestras caras?

Un enfoque novedoso brinda información genética sobre cómo se forman nuestras caras

No necesita saber qué genes le dieron forma a su nariz o barbilla para saber a qué padres 

agradecer (o culpar). 

Es obvio que nuestros rasgos faciales son altamente heredables. 

Sin embargo, a pesar de las crecientes percepciones de los científicos sobre el genoma

 humano, sorprendentemente se sabe poco acerca de la genética facial. 

Identificar los genes que guían el desarrollo normal de la cara podría ser clave para 

comprender cómo ese proceso a veces falla en el caso de defectos congénitos y 

malformaciones como el labio leporino y el paladar hendido.

Para llenar esas lagunas de conocimiento, NIDCR ( National Institute of Dental and 

Craneofacial Research) en 2009 lanzó FaceBase , un esfuerzo para construir un repositorio

 público de datos craneofaciales disponibles para todos los científicos.

 Esta base de datos centralizada permitiría a los investigadores realizar estudios de manera

 más eficiente para responder preguntas críticas sobre la biología craneofacial.

En un ejemplo de cómo la iniciativa NIDCR ha permitido importantes avances científicos, un 

estudio reciente con datos de FaceBase reveló al menos 15 regiones genéticas fuertemente

 vinculadas a las diferencias en la forma de la cara en humanos sanos. 

El trabajo surgió de una colaboración entre científicos en varias universidades en los 

Estados Unidos y Bélgica. Los hallazgos, publicados en Nature Genetics , muestran el poder

 de un nuevo enfoque que analiza los rostros humanos para identificar genes relevantes.

Los investigadores comenzaron examinando imágenes faciales en 3-D e información 

genética de un grupo de más de 2,000 adultos sanos de ascendencia europea. 

Los datos fueron recopilados por científicos de la Universidad de Pittsburgh liderados por el 

autor principal Seth Weinberg, PhD, como parte de la primera fase de FaceBase en 2009.

Para analizar los datos, Peter Claes, PhD, de KU Leuven en Bélgica, ideó una nueva forma 

de analizar rostros en variables para un método ampliamente utilizado para identificar genes

 de interés, llamado estudio de asociación de genoma completo, o GWAS. 

Para estos estudios, los científicos estudian millones de variantes genéticas en múltiples 

genomas para determinar qué variantes están relacionadas con una enfermedad o forma 

rasgo facial, en este caso.

Los intentos previos para llevar a cabo GWAS en forma de cara arrojaron información 

limitada. Una razón para esto, de acuerdo con los autores del estudio, es que las mediciones de la forma de la cara en esos estudios habían sido predefinidas de una manera

 relativamente arbitraria.

"No hay rima o razón para las formas tradicionales de medir la cara, por lo que no hay motivo

 para pensar que esas medidas tengan relevancia biológica", dice Weinberg. 

El poder del enfoque de Claes, explica, es que "nos deshacemos de esas suposiciones 

iniciales y permitamos que los datos nos digan cuáles características son las más 

importantes".

Mientras que los estudios anteriores utilizaron un puñado de puntos de referencia faciales o

 distancias simples para capturar información sobre las características faciales, Claes ideó 

modelos matemáticos que emplean el aprendizaje automático para dividir la cara en

 segmentos significativos. 

El enfoque basado en datos de Claes dividió la cara en 63 segmentos en diferentes niveles 

de resolución. Por ejemplo, la región de la nariz se dividió en cinco segmentos, cada uno 

cubriendo niveles de detalle cada vez más "ampliados". 

Luego, los investigadores realizaron un GWAS de cada segmento facial, lo que permite una 

visión integral de las variaciones genéticas que afectan a cada parte de la cara.

Las quince regiones del genoma están fuertemente relacionadas con la forma de la cara. 

Una variante del gen TBX15 se relacionó con la protrusión de la frente y los pómulos.

Los resultados mostraron que los aspectos de la forma de la cara estaban significativamente vinculados a las variantes genéticas en 38 regiones diferentes del 

genoma. 

El grupo repitió los análisis utilizando datos de un grupo separado de 1,719 adultos sanos 

recogidos por colaboradores de la Universidad Estatal de Pennsylvania dirigido por Mark 

Shriver, PhD, autor principal del artículo. 

En este estudio de replicación, se confirmó que 15 de las 38 regiones genómicas originales

 estaban significativamente asociadas con los mismos aspectos de la forma de la cara. 

Al menos 11 de estas regiones habían sido identificadas en GWAS con forma de cara 

anterior, lo que respalda aún más los hallazgos. Muchas de las regiones contenían genes 

que se sabe están involucrados en el desarrollo facial o están implicados en síndromes 

craneofaciales humanos.

Para explorar más a fondo la importancia biológica de los resultados de GWAS, el grupo 

buscó la experiencia en biología celular de Joanna Wysocka, PhD, y colegas de la 

Universidad de Stanford, quienes también están generando datos de FaceBase en un 

proyecto separado. 

Para el estudio actual, Wysocka y su equipo examinaron las células de la cresta neural 

humana, que guían las primeras etapas del desarrollo facial en el embrión. 

Los científicos razonaron que si las variaciones en la forma del rostro humano surgen en el 

desarrollo temprano, entonces las 15 regiones del genoma deberían ser activas en las 

células de la cresta neural cultivadas en cultivo.

Este resultó ser el caso. Comparando los marcadores de la actividad de genes a través de 

30 tipos de células embrionarias y adultas, los científicos encontraron que la actividad en las 15 regiones génicas aparecía más alta en las células de la cresta neural, confirmando 

aún más los resultados de GWAS.

Ahora, el grupo está trabajando para extender su análisis a grupos de personas más 

grandes y diversos, incluidas las poblaciones africanas y asiáticas. Los datos sobre algunos

 de estos grupos actualmente residen en el repositorio FaceBase de NIDCR. 

Aumentar el número de personas estudiadas dará a los investigadores mayor confianza en

 la precisión de sus resultados.

"Estudios como el nuestro pueden proporcionar una hoja de ruta para los científicos que 

buscan comprender cómo funcionan las moléculas para dar forma a nuestras caras y la 

amplia gama de diferencias en las formas faciales", dice Weinberg. 

Además, las implicaciones de este trabajo pueden llegar mucho más allá de la comprensión 

de las estructuras faciales normales. "Identificar los genes que subyacen a las diferencias de

 forma en las caras de las poblaciones sanas puede ayudar a aclarar las bases genéticas de

 los síndromes craneofaciales", dice Weinberg. 

Tal conocimiento es fundamental para encontrar mejores formas de prevenir y tratar estas

 afecciones.

Fuente:

National Institute of Dental and Craneofacial Research ( https://www.nidcr.nih.gov )