Genomics And Digital neuropathological phenotyping of Iberian bRains – Proyecto GADIR
GADIR es un proyecto colaborativo entre bancos de tejidos neurológicos (BTN) de España y Portugal, coordinado por las Fundaciones CIEN (Madrid) y ACE (Barcelona), y desarrollado en el periodo 2025 – 2027, con financiación del Pasqual Maragall Researcher’s Programme. IP: Alberto Rábano (CIEN); co-IP: Victoria Fernández (FACE).
Antecedentes, planteamiento del problema y objetivo principal
La demencia constituye uno de los problemas sanitarios principales a nivel global, y su sustrato neuropatológico más prevalente es la enfermedad de Alzheimer (EA), la demencia vascular (DV) y la demencia con cuerpos de Lewy (DCL). Salvo en los casos de origen genético (< 3%), el diagnóstico definitivo de la enfermedad sigue dependiendo del estudio neuropatológico (NP), por lo general en el contexto de una donación de cerebro post mortem. En los últimos años, el trabajo de los BTN ha puesto de manifiesto que la coexistencia de diferentes patologías es la norma en las demencias asociadas a edad avanzada. A las tres patologías mencionadas (EA, DV y DCL) se ha sumado la patología TDP-43 (LATE, limbic-predominant age-related TDP-43 encephalopathy) como condición patológica con evidencia de impacto clínico, mientras que en el caso de otras copatologías de diversa prevalencia (principalmente taupatías) la correlación clínica es aún incierta.
En el contexto actual de la investigación en demencia inaugurado por las nuevas terapias anti-amiloide para EA con capacidad de modificar los datos cognitivos de los pacientes, la medicina de precisión está avanzando rápidamente en la definición de biomarcadores en líquido cefalorraquídeo y sangre, y mediante diversas técnicas de neuroimagen (RM y PET, fundamentalmente), para la detección, también temprana, de las principales patologías y copatologías. Estos marcadores se complementan con los factores de riesgo genético, que en los casos de demencia esporádica dependen de un número creciente de genes (polygenic risk scores, PRS). Si bien se dispone de extensos estudios recientes de GWAS en demencia, principalmente basados en muestras clínicas, los estudios con confirmación neuropatológica son escasos, y son estos últimos los que tienen un mayor potencial para establecer asociaciones directas con rasgos NP específicos de cada patología y con los procesos patogénicos relacionados.
El objetivo principal del proyecto GADIR es la secuenciación genética masiva de los cerebros donados en la Península Ibérica, y el análisis de asociación de datos genómicos con los datos NP de diagnóstico y clasificación de los cerebros (endofenotipos), con el fin de avanzar en el descubrimiento de nuevos factores de riesgo genético y de las vías metabólicas y celulares asociadas.
Metodología y plan de trabajo
El proyecto se desarrollará de acuerdo con los siguientes objetivos específicos:
Objetivo 1. Creación de la mayor base de datos ibérica de cerebros con caracterización neuropatológica.
El Banco de tejidos CIEN (BT-CIEN) coordinará la selección de casos para su inclusión en el proyecto, el registro de datos asociados, las tomas de muestras necesarias, así como toda la actividad relacionada con la actualización de los diagnósticos NP de los casos. Se incluirán cerebros de hasta 30 años de antigüedad, y, teniendo en cuenta que los criterios de diagnóstico NP se han modificado radicalmente en los últimos 10-15 años, en un porcentaje alto de casos será necesario realizar nuevas técnicas de inmunotinción y evaluaciones diagnósticas. La nueva información NP resultante del proyecto estará disponible para los BTN participantes. El BT-CIEN coordinará, así mismo, el envío de muestras de tejido congelado (córtex frontal) de cada uno de los cerebros seleccionados a FACE para la extracción de ADN. Todos los datos de gestión y clasificación de los casos se registrarán en una base de datos en REDCap, que estará abierta a todos los BTN participantes en el proyecto. Los criterios de inclusión serán 1) la disponibilidad de tejido cerebral fresco congelado, y 2) la disponibilidad de un conjunto mínimo de datos asociados (preanalíticos, sociodemográficos, clínicos y neuropatológicos). Se estima la inclusión de al menos 3.500 cerebros en el estudio.
Objetivo 2. Desarrollo de polygenic risk scores para descubrir vías patogénicas.
En las muestras de tejido cerebral congelado remitidas a FACE, se realizará la extracción de ADN genómico. El estudio de secuenciación genómica (GWAS) se realizará en el Centro Nacional de Genotipado (CEGEN), en Santiago de Compostela, utilizando el Axiom 815K Spanish biobank array (Thermo Fisher) que incluye variantes raras específicas de la población española. Los datos de genotipado serán procesados en FACE, donde, sobre la base del análisis de SNPs, se calcularán diferentes PRS para las principales patologías neurodegenerativas (EA, DLFT, DCL, ELA, EP) y sus combinaciones más frecuentes. Así mismo, se realizarán análisis agnósticos de PRS asociados a procesos biológicos (pPRS) en todas las patologías tomando como referencia la Molecular Signatures Database (https://www.gsea-msigdb.org/gsea/msigdb/), y se analizará la relación entre el diagnóstico clínico, los PRS y el diagnóstico neuropatológico. Se analizarán específicamente los SNPs que contribuyen a las copatologías.
Objetivo 3. Evaluar la heterogeneidad fenotípica neuropatológica en patologías altamente prevalentes mediante patología digital.
Se seleccionarán 250 casos de EA de inicio tardío (LOAD) (>65 años) y 100 casos de EA de inicio temprano (EOAD). Los casos de LOAD estarán distribuidos entre cerebros con baja carga (50%) y cerebros con moderada/alta carga de patología vascular (50%), la copatología más prevalente. En todos ellos se seleccionarán preparaciones inmunoteñidas para β-amiloide o tau de 8 regiones corticales y subcorticales representativas. Todas ellas serán digitalizadas mediante un escáner de patología digital 3D-Histech midi y sometidas a análisis mediante un programa de IA/machine learning desarrollado en el laboratorio de Diego Sepúlveda-Falla, UKE Hamburg. Para patología de placas, AAC y patología neurofibrilar, se analizará la carga patológica total, se cuantificarán las lesiones principales y se buscarán patrones lesionales regulares (heterogeneidad fenotípica de cada tipo de patología). Se analizarán las diferentes variables morfológicas obtenidas en correlación con los datos genómicos de los casos.
Objetivo 4. Determinar los factores genéticos que contribuyen a los principales rasgos neuropatológicos.
Se utilizarán diversas estrategias de análisis (análisis de variantes únicas, análisis basados en genes, análisis de componentes principales, análisis de redes y vías) para contrastar la información genómica con los diferentes tipos de variables neuropatológicas disponibles: i) variables cualitativas debidas a la presencia/ausencia de patologías específicas, o de combinaciones de esas patologías, ii) variables ordinales derivadas de los sistemas de estadiaje/clasificación de las patologías más prevalentes, y iii) variables cuantitativas derivadas de los análisis morfométricos descritos en el Objetivo 3.
Se intentará replicar los resultados obtenidos en bases de datos ya existentes (NACC, ROSMAP, ACT). Así mismo, se realizarán ensayos funcionales in-silico para analizar las variantes de riesgo detectadas.
Disponibilidad y acceso público de los resultados
Toda la información generada durante la actualización de la clasificación neuropatológica de los casos incluidos estará disponible para los BTN participantes. Los datos de secuenciación genómica estarán igualmente disponibles para los BTN de origen de las muestras. Así mismo, los datos finales de clasificación neuropatológica de los casos incluidos, las imágenes digitalizadas y los datos de secuenciación se pondrán a disposición de investigadores externos en un repositorio de datos GADIR.
El proyecto GADIR cuenta con el apoyo de la Plataforma ISCIII de Biomodelos y Biobancos, del Grupo de Trabajo de Bancos de Tejidos Neurológicos, del Consorcio Español de Genética de las Demencias (DEGESCO), del Club Español de Neuropatología (perteneciente a la Sociedad Española de Neurología y a la Sociedad Española de Anatomía Patológica), y de la Sociedad Portuguesa de Neuropatología.
Para solicitar información adicional está disponible la siguiente dirección de email: gadir@fundacioncien.es
