Otologia y otoneurologia- Genómica de trastornos vestibulares

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Otologia y otoneurologia- Genómica de trastornos vestibulares

Dr. Jose Antonio Lopez-Escamez

Investigador Principal
Jose Antonio Lopez-Escamez

Investigadores Predoctorales
Pablo Roman-Naranjo Varela
Marisa Flook Pereira
Sana Amanat
Patricia Pérez Carpena
María del Carmen Moleón González

Investigadores Sénior
Juan Manuel Espinosa Sánchez

Áreas científicas de interés

Proyecto de investigación de acúfenos

Estudio descriptivo del acufeno en España mediante dos cuestionarios:

1. Cuestionario THI
2. Cuestionario ESIT

El vértigo recurrente es un problema de salud muy frecuente que se origina por un trastorno del sistema vestibular. Las causas más frecuentes son el vértigo posicional paroxístico benigno, la migraña vestibular y la enfermedad de Ménière. Entre estos, la enfermedad de Menière es la forma más severa de vértigo y acúfenos incapacitantes.

La enfermedad de Menière (EM) es un trastorno crónico multifactorial del oído interno que produce hipoacusia neurosensorial progresiva, episodios de vértigo recurrente y acúfenos con una prevalencia de 75 casos/100.000 habitantes en España. La EM familiar representa el 8-9% de los casos y presenta heterogeneidad genética con patrones de herencia autosómico dominante, recesivo y mitocondrial.

Nuestro grupo ha reunido la mayor colección de muestras de ADN humano de pacientes con EM incluyendo > 120 familias multicaso y >2000 casos esporádicos con el objetivo de identificar los genes asociados a la EM. Para esto hemos realizado genotipado en los casos esporádicos habiendo definido variantes comunes en regiones no codificantes, así como secuenciación del exoma completo en las familias multicaso para identificar variantes muy raras o de novo con penetrancia elevada en regiones codificantes. Los resultados han identificado varios loci en el cromosoma 6p21.33 en los casos con afectación de ambos oídos que podrían definir la enfermedad autoinmune del oído interno.
Este alelo de riesgo está presente en 14.2% de los pacientes con EM en 18% de los pacientes con una enfermedad comórbida autoimmune. Nuestro grupo ha investigado el papel funcional de esta variante alélica en el sistema inmune, para determinar el perfil de expresión génica en células mononucleares de sangre periférica (PBMCs) en individuos homocigotos. Un análisis de las rutas de señalización nos llevo al descrubirmiento de que hay varias rutas relacionadas con el factor de necrosis tumoral (TNF), siendo la ruta TNF-like weak inducer of apoptosis (TWEAK)/Fn14 la principal candidata.

Además, hemos definido mutaciones nuevas para la EM familiar en los genes FAM136A, PRKCB, DTNA, DPT y SEMA3D en tres familias con herencia autosómica dominante. También hemos validado múltiples variantes raras en un mismo gen (OTOF, OTOG y LOXHD1) asociadas con una expresividad variable en la hipoacusia neurosensorial en los pacientes con EM familiar

Actualmente estamos desarrollando un panel de diagnóstico diferencial que nos permita discriminar los pacientes con EM de otras patologías vestibulares como migraña vestibular y migraña. También llevamos a cabo un ensayo clínico prospectivo longitudinal en colaboración con diversos hospitales andaluces, para monitorizar la respuesta clínica de pacientes con EM e identificar un predictor clínico de la actividad de la enfermedad.

Los acufenos son un problema que afecta al 15% de la población. Nuestro grupo forma parte de los consorcios Europeos ESIT, TIGER y UNITI coordinando los estudios genómicos de pacientes con acúfenos, colaborando con la Universidad de Regensburg, o el Karolinksa Instituteit de Estocolmo. Entre nuestros objetivos, buscamos marcadores genómicos en diferentes pacientes con acúfenos, incluyendo una cohorte sueca y una cohorte española. El interés en estudiar los acúfenos en distintas enfemedades, puede conducirnos a comprender la contribución genética, identificar nuevas dianas moleculares y al desarrollo de nuevos fármacos.

Líneas de investigación

  • Línea 1- Arquitectura genómica de la enfermedad de Menière esporádica e identificación de genes asociados a Menière familiar.
    El objetivo del proyecto es la identificación de los principales genes implicados en la EM, así como las rutas bioquímicas asociadas con la EM esporádica y familiar, para descifrar los principales genes implicados y las variantes reguladoras que modifican el fenotipo de la EM. El análisis bioinformático incluye la selección de variantes exclusivas de los casos para identificar genes candidato, así como el análisis basado en rutas bioquímicas para identificar grupos de genes codificantes con variantes candidatas priorizadas localizados en rutas de señalización o procesos bioquímicos comunes.
    Nuestro grupo ha demostrado que variantes alélicas de los genes MICA y TLR10 modifican la progresión de la hipoacusia en la enfermedad. Se ha identificado un locus en el cromosoma 6p21.33 (rs4947296) en los casos con hipoacusia neurosensorial bilateral que regula la expresión de moléculas de HLA clase II, así como varios genes en la ruta TWEAK/Fn14. Este proyecto se realiza en colaboración con el consorcio MeDiC.
    En la EM familiar presenta patrones de herencia autosómico dominante, autosómico recesivo y mitocondrial, siendo esperable la interacción entre varios genes en cada familia lo que explicaría la penetrancia incompleta o los fenotipos intermedios. Nuestro grupo está secuenciando >15 familias multicaso y esperamos generar una lista de 25-50 genes candidatos para definir las rutas de señalización que determinan el fenotipo coclear y vestibular de la EM. Hasta ahora los genes identificados son DTNA, FAM136A y PRCKB, DPT y SEMA3D.Recientemente se han identificado otros 3 genes OTOF, OTOG y LOXHD1 que exhiben un enriquecimiento significativo de posibles variantes patogénicas. La recopilación de variantes raras en estos tres genes puede explicar una expresividad variable en la pérdida auditiva en pacientes con EM familiar.
    El panorama genético de la MD esporádica es más complejo e involucra variantes raras multiplex en varios genes SNHL como GJB2, USH1G, SLC26A4, ESRRB y CLDN14 y genes de señalización de guía axonal como NTN4 y NOX3.
    La interacción génica entre las variantes descubiertas se analizará empleando un estudio bioinformático de redes de genes y un análisis funcional en modelos celulares con las mutaciones candidatas.
  • Línea 2- Bases moleculares de la hiperacusia y acúfenos en la enfermedad de Menière. Los acufenos bilaterales presentan una heredabilidad elevada. La hiperacusia y los acúfenos son un síntoma constante en la EM. La hipersensibilidad y mala tolerancia a los acufenos refleja una alteración de la excitabilidad cerebral. El proyecto intenta identificar cuáles son los individuos con un acufeno problema y desarrollar un modelo celular neuronal a partir de iPSC para definir las bases moleculares de la excitabilidad neuronal anómala.
    Nuestro grupo selecciona grupo de individuos con fenotipo extremo (EM con hiperacusia y acufeno unilateral persistente e intratable y THI> percentil 90) para realizar un estudio de secuenciación de exoma completo para identificar genes clave en su desarrollo en el proyecto MSCA-ITN ESIT (https://esit.tinnitusresearch.net).
    Además, nuestro grupo colabora con Prof. Christopher Cederroth de Karoliska Institutet en el análisis de la interaccion entre factores ambientales y genéticos en pacientes con acufenos en el proyecto GenderNet+ TIGER, realizando el análisis del genoma completo en pacientes con acufeno severo, y exoma en familias mulitcaso para la identificación de variantes raras y genes relevantes.
    El proyecto H2020 UNITI investiga las bases genéticas de los acufenos en pacientes con EM y otros fenotipos auditivos mediante estudios de secuenciación de exoma y genoma completo, integrando la información genómica con la respuesta terapéutica en un ensayo clínico multicentrico europeo que permitirá definir firmas moleculares para la implementación de una medicina personalizada. Este proyecto del ibs.GRANADA incluye la participación de Genyo como centro de referencia para estudios genómicos a nivel europeo y los Hospitales Virgen de las Nieves y Clinico San Cecilio donde se desarrollara el ensayo clinico.
  • Línea 3- Mecanismos moleculares en la enfermedad autoinmune/autoinflamatoria del oído interno. La enfermedad autoinmune del oído interno (EAOI) se caracteriza por hipoacusia neurosensorial bilateral con periodos de exacerbación que son causados por un estímulo alérgico no bien conocido. Se caracteriza por una respuesta inmune con liberación de citoquinas proinflamatorias como TNFα e IL-1β. Estas citoquinas pueden ser liberadas por los macrófagos o los melanocitos macrofagos-like de la cóclea que se sitúan en la estría vascular y forman la barrera hemato-fluido intraestrial, asi como el ligamento espiral. Así, la EAOI se desarrollaría por la existencia de unos epítopos en antígenos medioambientales con reactividad cruzada con proteínas del oído interno, pues los pacientes con EAOI presentan una elevación anormal de IL-1β. IL-6 y TNFα. Ademas, la exposición a extracto fúngico de células mononucleares de estos pacientes podría generar una sobreexpresión de IL-1β e IL-6.
    La hipoacusia en la EM o la EAOI pueden responder al tratamiento con corticoides. Así, diversos estudios abiertos han descrito mejorías auditivas en el 58-72% de los casos con hipoacusia bilateral y en el 30% de casos con enfermedad limitada a un oído. Esta respuesta a esteroides depende de la expresión de la forma soluble del receptor tipo 2 de IL-1 (sIL1R2), que es un receptor señuelo, que se une a IL-1β de forma irreversible e inhibe la señal de IL-1β
    Nuestra hipótesis es que un grupo significativo de pacientes con EM presenta una susceptibilidad genética que determina una respuesta inmune alterada y este subgrupo formaría parte de la EAOI o autoinflamatoria. A partir del descubrimiento del marcador genético rs4947296 en el 14% de los pacientes con la EM (linea 1), nuestro grupo ha detectado que esta variación es un elemento regulador de la expresión (trans eQTL) que actúa sobre distintos genes implicados en rutas relacionadas con el factor de necrosis tumoral (TNF), entre ellas,
    a ruta TWEAK/Fn14, que desencadena un proceso inflamatorio mediado por NFkB en células mononucleares de pacientes con EM. Nuestra hipótesis de trabajo es que la citoquina TWEAK podría ser usada como predictor clínico de la actividad de la enfermedad como herramienta diagnóstica y pronóstica que permita la identificación de pacientes con EM y que el tratamiento mediante anticuerpos frente al receptor de IL-1β podría bloquear la respuesta proinflamatoria desencadenada por NFkB in vitro.
  • Línea 4- Citoquinas proinflamatorias como biomarcadores de actividad para el diagnóstico de Enfermedad de Meniere, Migraña y Migraña Vestibular. La migraña vestibular (MV) presenta síntomas asociados a la EM como acúfenos , pérdida de audición o migraña durante los ataques. Ambos síndromes tienen una alta superposición de síntomas y no existe ningún marcador biológico que permita su diagnóstico. Estudios preliminares de nuestro grupo han identificado que IL-1β y otras quimiocinas como CCL3, CCL22 y CXCL1 permitirían distinguir a los pacientes con MV y EM. Nuestra hipótesis de trabajo es que las citoquinas proinflamatorias podrían usarse como un predictor clínico de la actividad de la enfermedad. El objetivo de este proyecto es monitorizar las citoquinas proinflamatorias solubles en un estudio prospectivo, multicéntrico en pacientes con EM, MV y Migraña para evaluar estas citoquinas como predictores clínicos de la actividad de la enfermedad.
  • Línea 5- Desarrollo de un modelo celular de enfermedad de Menière. Este proyecto tiene como objetivo la obtención de células madre pluripontenciales inducidas (iPSC) a partir de células mononucleares procedentes de individuos con EM familiar con las mutaciones de interés, validando la persistencia de las mutaciones en las iPSC. Posteriormente. queremos generar progenitores óticos, para finalmente diferenciarlos hacia células ciliadas, neuronas auditivas y vestibulares y células epiteliales con capacidad secretora. Este proyecto se realiza en colaboración con el grupo de Dr. Pedro Real y Dra. Veronica Ramos e incluirá la generación de organoides para investigar la interaccion de las señales moleculares mediadas por monocitos M1 y M2 con el proceso de desarrollo del oído interno.

Plataformas tecnológicas

    • Illumina iSCAN: genotipado de alto rendimiento
    • PCR a tiempo real (Applied Biosystem 7900 y 7500)
    • Secuenciacion alto rendimiento Illumina Nextseq
    • Análisis bioinformático, secuenciación de datos y priorización de variantes
    • Analisis de redes de genes mediante IPA y MetaCore
    • Citometria de masas (Helios Cytof System, Fluidigm)
    • Reprogramación celular y generación de iPSCs mediante virus Sendai
    • Mutagenesis dirigida y trasduccion de líneas celulares mediante vectores lentivirales
    • Otoemisiones acústicas, potenciales evocados auditivos y vestibulares (Interacoustic)
    • Posturografía dinámica (Synapsis)
    • Video-Head Impulse Test (vHIT, Otometrics)

Agencias financiadoras de los proyectos del grupo

Titulo: European School for Interdisciplinary tinnitus research. (Investigador colaborador)

Investigador principal: Winfried Schlee

Entidad financiadora: EU-H2020. Código: MSCA-ITN-722046

Periodo: 2017-2020

Financiación: 3.823.897€

 

Título: Validación de un marcador genético regulador de la inflamación para el diagnóstico de enfermedad de Meniere autoinmune (DIEMA).

Investigador principal: José Antonio López Escámez

Entidad financiadora: Programa INNBIO-ADVANCE, FIBAO. Código: INB-007

Periodo: 2017-2019

Financiación: 14.000€

 

Título: Papel de la variante reguladora rs4947296 y la respuesta proinflamatoria en la Enfermedad de Meniere (REM).

Investigador principal: José Antonio López Escámez

Entidad financiadora: Instituto de Salud Carlos III Código: PI17/01644

Periodo: 2018-2020

Financiación: 171.820€

 

Título: The combined role of genetic and environmental risk factors in the gender-specific development of severe tinnitus TIGER

Investigador principal: Christopher R. Cederroth, Jose Antonio Lopez-Escamez, Silvano Gallus, Jan Bulla.

Entidad financiadora: GENDER-NET Plus ERA-NET Cofund

Periodo: 2019-2022

Financiación: 1.000.000€

 

Título: In Vitro Clinical Trial with BIIB023 and monitoring of clinical response in Meniere

Disease (CLINMON-MD)

Investigador principal: José Antonio López Escámez

Entidad financiadora: FIBAO

Periodo: 2019-2023

Financiación: 176.487€

 

Título: Unification of treatments and interventions for tinnitus patients UNITI

Investigador principal: Winfried Schlee

Entidad financiadora: EU-H2020 Codigo: SC1-2019-RIA-SEP-210574924

Periodo: 2020-2022

Financiación: 5.989.343€.

Patentes del grupo de investigación

Nº Solicitud: P201930255 Fecha Prioridad: 20/03/2019
Título: Panel de Citoquinas/Quimiocinas para el diagnostico diferencial en el Síndrome Vestibular Episódico
Autores (1er Apellido, Iniciales) Lopez-Escamez JA, Flook M, Frejo L
Solicitante: Servicio Andaluz de Salud
Nº Solicitud: P201630745 Fecha Prioridad: 03/06/2016
Título:

Citoquinas proinflamatorias como marcador diagnóstico en el

síndrome vestibular episódico

Autores (1er Apellido, Iniciales) Lopez-Escamez JA, Frejo Navarro L, Espinosa-Sanchez Juan Manuel, Requena T.
Solicitante: Servicio Andaluz de Salud
Nº Solicitud: P201531458 Fecha Prioridad: 09/10/2015
Título:

Uso de variantes alélicas en la región 6p21.33 para el diagnóstico

y pronóstico en la Enfermedad de Meniere

Autores (1er Apellido, Iniciales) Lopez-Escamez JA, Cabrera S, Alarcon-Riquelme ME, Requena T.
Solicitante: Fundación Progreso y Salud /Servicio Andaluz de Salud
Nº Solicitud: P201430716 Fecha Prioridad: 16/05/2014
Título:

Uso de polimorfismos (SNPs) del gen NFKB1 para el pronóstico

auditivo en la enfermedad de Meniere

Autores (1er Apellido, Iniciales) Lopez-Escamez JA, Cabrera S, Sanchez E, , Alarcon-Riquelme ME, Espinosa-Sanchez JM, Requena T.
Solicitante: Fundación Progreso y Salud /Servicio Andaluz de Salud
Nº Solicitud: p2011132013 Fecha Prioridad: 14/12/2011
Título:

Método de obtención de datos útiles para el diagnóstico y

pronóstico de la hipoacusia neurosensorial

Autores (1er Apellido, Iniciales) Lopez-Escamez JA, Lopez-Nevot MA, Gazquez I, Moreno A, Aran I, Soto-Varela A, Santos S, Perez-Garrigues H, Lopez-Nevot A, Requena T.
Solicitante: Fundación Progreso y Salud /Agencia Publica Hospital de Poniente

Información complementaria

Tesis doctorales dirigidas:

    • Monitorización de la función vestibular y calidad de vida relacionada con la salud en pacientes con vértigo posicional paroxístico benigno. María Isabel Molina Palma. 14/06/2007.
    • Bases inmunogenéticas de la enfermedad de Meniere: búsqueda de marcadores genéticos. Irene Gazquez Perez. 24/09/2012.
    • Identification and validation of mutations in familial Ménière’s disease. Teresa Requena Navarro. 02/10/2015.
    • Mecanismos de inflamación en la Enfermedad de Meniere. Lidia Frejo Navarro. 12/05/2017
    • Variantes alélicas raras en la enfermedad de Ménière: De los casos familiares a los casos esporádicos. Álvaro Gallego Martínez. 25/02/2019
    • Allelic variants of genes kcnq2 and kcnq3 and tinnitus extreme phenotype in patients with Meniere’s disease. Patricia Pérez Carpena. 2020
    • Análisis agregado de variantes en el genoma de pacientes con enfermedad de meniere familiar e inicio precoz. Pablo Román-Naranjo Varela. 2020

Sociedades científicas:

    • Miembro del Comité para el Programa de la Association for Research in Otolaryngology. 2016-2019.
    • Presidente de la Comisión de Investigación de la Sociedad Española de Otorrinolaringología. 2016.
    • Miembro del Comité Internacional para la Clasificación de los Trastornos vestibulares de la Barany Society. 2008-17.
    • Académico de número de la Real Academia de Medicina de Andalucia Oriental ocupando la plaza de Otorrinolaringologia. 2013-17.
    • Miembro de la European Society of Human Genetics. 2017.

Redes europeas:

    • Better Understanding the Heterogeneity of Tinnitus to Improve and Develop New Treatments (TINNET). Chair: Berthold Langguth. COST Action BM1306. 2014-2017
    • European School for Interdisciplinary Tinnitus Research (ESIT). Chair: Winfried Schlee. H2020-MSCA-ITN 722046. European School for Interdisciplinary Tinnitus Research (ESIT). 2017-2020.
    • Meniere’s disease Consortium (MediC): European Network for the study of the Meniere’s disease. 2016.

Colaboraciones con los grupos de:

    • University of Illinois, Chicago, USA
    • Luxembourg Centre for System Biomedicine- Centre Hospitalier Emile Mayrisch, Luxembourg
    • San Raffaele Hospital, Milano, Italy
    • Imperial College London, UK
    • Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden
    • Baylor-Hopkins Center for Mendelian Genomics, Baltimore, USA

Organismos de evaluación en los que participo:

    • Fundacion progreso y salud
    • EU-FP7

Editorial Board Membership:

    • Acta Otorrinolaringológica Española. 2013
    • Audiology Research. 2014
    • Current Otorhinolaryngology Reports. 2013-2018
    • Frontiers in Neurology-Neurotology Section. 2016-2018
    • Hellenic Otorhinolaryngology. 2014
    • Scientific Reports. 2015-2018
    • International Journal of Otolaryngology. 2015

Revistas en las que participo como revisor:

    • Acta Otorrinolaringologica Española. 2007-2019
    • Biochimica and Biophysica Acta- Molecular Basis of Disease. 2013.
    • Brain. A Journal of Neurology. 2007-2009
    • British Medical Journal 2017-19
    • Canadian Medical Association Journal. 2006-11, Current Genomics. 2011, Ear and Hearing. 2012-2013, European Journal of Medical Genetics. 2012-13., Frontiers Neurology. 2016-198., Hearing Research. 2015-197, International Journal of Audiology. 2012, International Journal Otolaryngology. 2011
    • Journal Neurology Neurosurgery & Psychiatry. BMJ Group. 2007
    • Journal of Clinical Immunology. 2013.
    • Lancet. 2018-2019
    • Molecular Biology Reports. 2010.
    • Molecular Neurobiology. 2009.
    • Pharmacogenetics and genomics. 2012.
    • PloS ONE. 2011-20194
    • Scientific Reports. 2015-198
    • The Laryngoscope. Lippincott Williams & Wilkins. 2004-11

Publicaciones más relevantes

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