Análisis del número de copias del genoma mitocondrial en enfermedades complejas

Abstract

The National Institute of Genomic Medicine (INMEGEN) plays a strategic role in the development of genomic medicine in Mexico through scientific research, the training of specialized human resources, and the application of cutting-edge genomic technologies to address priority public health issues. This paper describes the activities carried out during a training stay at INMEGEN, focused on genomic and molecular research of complex diseases, with an emphasis on systemic lupus erythematosus (SLE). The activities included the collection of peripheral blood samples from healthy women and breast cancer patients at the Breast Cancer Foundation (FUCAM), under standardized informed consent and biosafety protocols. Subsequently, genomic DNA was extracted using the Salting Out method and the Puregene® Blood Core Kit, ensuring the collection of high-quality DNA for further analysis. Likewise, we participated in the organization and updating of clinical databases, integrating epidemiological information and relevant family history, in accordance with INMEGENs ethical guidelines on confidentiality. One of the main activities was the quantification of the number of copies of mitochondrial DNA (mtDNA-CN) in peripheral blood samples from SLE patients and healthy controls using quantitative real-time PCR (qRT-PCR), using the QuantStudio™ system with SYBR Green detection. The ND1 genes were used as a mitochondrial marker and HBB as a nuclear reference gene, performing the reactions in triplicate and including negative controls. Amplification efficiency was verified using standard curves with serial dilutions, ensuring values between 90–110% and coefficients of determination (R² ≥ 0.99). Statistical analysis of the data was performed using the R programming language, which allowed us to evaluate differences between groups and explore associations with clinical variables such as age and the presence of lupus nephritis. In addition, a comprehensive review of the scientific literature on SLE was conducted, focusing on its immunopathological basis, mitochondrial dysfunction, and the role of mitochondrial DNA in the activation of inflammatory pathways. Finally, an academic seminar was presented on a scientific article in genomic oncology, strengthening critical analysis and scientific communication skills. Together, these activities contributed to the development of technical and analytical skills in applied genomic research, in line with the educational objectives of the Bachelors Degree in Biology at UAM Xochimilco.

El Instituto Nacional de Medicina Genómica (INMEGEN) desempeña un papel estratégico en el desarrollo de la medicina genómica en México mediante la investigación científica, la formación de recursos humanos especializados y la aplicación de tecnologías genómicas de vanguardia para atender problemáticas prioritarias de salud pública. El presente trabajo describe las actividades desarrolladas durante una estancia formativa en el INMEGEN, orientadas a la investigación genómica y molecular de enfermedades complejas, con énfasis en el lupus eritematoso sistémico (LES). Las actividades incluyeron la captación de muestras de sangre periférica de mujeres sanas y pacientes con cáncer de mama en la Fundación del Cáncer de Mama (FUCAM), bajo protocolos estandarizados de consentimiento informado y bioseguridad. Posteriormente, se llevó a cabo la extracción de DNA genómico mediante el método de Salting Out y el uso del kit Puregene® Blood Core Kit, garantizando la obtención de DNA de alta calidad para análisis posteriores. Asimismo, se participó en la organización y actualización de bases de datos clínicas, integrando información epidemiológica y antecedentes familiares relevantes, conforme a los lineamientos éticos de confidencialidad del INMEGEN. Una de las actividades centrales fue la cuantificación del número de copias del DNA mitocondrial (mtDNA-CN) en muestras de sangre periférica de pacientes con LES y controles sanos mediante PCR cuantitativa en tiempo real (qRT-PCR), utilizando el sistema QuantStudio™ con detección por SYBR Green. Se emplearon los genes ND1 como marcador mitocondrial y HBB como gen nuclear de referencia, realizando las reacciones por triplicado e incluyendo controles negativos. La eficiencia de amplificación se verificó mediante curvas estándar con diluciones seriadas, asegurando valores entre 90–110 % y coeficientes de determinación (R² ≥ 0.99). El análisis estadístico de los datos se realizó utilizando el lenguaje de programación R, lo que permitió evaluar diferencias entre grupos y explorar asociaciones con variables clínicas como la edad y la presencia de nefritis lúpica. De manera complementaria, se realizó una revisión exhaustiva de la literatura científica sobre el LES, enfocada en sus bases inmunopatológicas, la disfunción mitocondrial y el papel del DNA mitocondrial en la activación de vías inflamatorias. Finalmente, se llevó a cabo la presentación de un seminario académico sobre un artículo científico en oncología genómica, fortaleciendo competencias de análisis crítico y comunicación científica. En conjunto, estas actividades contribuyeron al desarrollo de habilidades técnicas y analíticas en investigación genómica aplicada, en concordancia con los objetivos formativos de la Licenciatura en Biología de la UAM Xochimilco.