Programa Científico
Procesos fisiológicos y patológicos
UNIDADES EN ESTE PROGRAMA
Neuropatología molecular Redes metabólicas y de señalización en la enfermedad
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Aproximaciones genómicas para identificar genes involucrados en enfermedades psiquiátricas

Claudio Toma
Nuestro grupo se centra en la identificación de genes implicados en enfermedades psiquiátricas y en el desarrollo de nuevos métodos analíticos, incluyendo la integración de datos genómicos con estrategias de medicina personalizada. Los estudios familiares han demostrado una fuerte contribución genética a las enfermedades psiquiátricas, pero los genes específicos implicados siguen siendo en gran parte desconocidos. Los trastornos psiquiátricos están causados por una combinación de variantes comunes, cada una con un efecto pequeño y aditivo, y múltiples variantes raras de mayor penetrancia. Nuestro objetivo es identificar los genes de riesgo implicados en el trastorno bipolar y otras enfermedades psiquiátricas mediante enfoques genómicos por secuenciación de nueva generación (NGS): secuenciación del exoma completo, secuenciación del genoma completo y secuenciación de RNA. En nuestros estudios combinamos NGS con pruebas de estudios de asociación de genoma completo (GWAS) y enfoques de mapeo fino o fine-mapping.
Recientemente, hemos establecido un nuevo nodo español de genética psiquiátrica con clínicos de la Fundación Jiménez Díaz, y hemos fundado el Madrid-Manic group (MadManic). Nuestro equipo reúne a genetistas, bioinformáticos y psiquiatras con el objetivo de desarrollar nuevas herramientas traslacionales aplicadas a la práctica clínica que combinen el riesgo genómico a partir de ensayos de alto rendimiento, registros digitales de dispositivos de evaluación ecológica momentánea (EMA) y aproximaciones de aprendizaje automático. Actualmente, hemos establecido una de las mayores cohortes en España de pacientes psiquiátricos (trastorno bipolar, suicidio y esquizofrenia) y controles, y contamos con un biobanco de bioespecímenes (DNA, RNA y plasma) para genómica, transcriptómica y metabolómica. Concomitantemente, nos basamos en registros clínicos de un protocolo electrónico ampliado centralizado entre hospitales psiquiátricos que recogen datos sobre la presentación clínica y los antecedentes de los pacientes, la respuesta a la medicación y varias escalas clínicas y conductuales. Estos instrumentos se utilizan para nuevos enfoques en psiquiatría traslacional y la contribución de nuestro grupo a los esfuerzos de consorcios globales para el descubrimiento de genes, farmacogenómica y presentaciones clínicas en psiquiatría.

Investigación
Our expertise in high-throughput data analyses has identified several genes in psychiatric disorders. Over the past years, we have adopted in a cohort of families with multiple affected members of bipolar disorder a combination of computational methods both in genomics and transcriptomics. Our aim is the identification of genes implicated in psychiatric conditions and the development of novel approaches in translational medicine as for the following projects:
– Combination of linkage analysis with exome sequencing in a large cohort of multiplex bipolar families that identified a linkage peak (LOD score > 3) on chromosome 10q11-q21, which is explained by rare pathogenic coding variants, including those from ANK3 gene, which association to bipolar disorder is supported by genome-wide association studies (GWAS) data. This approach showed to be an effective method for gene discovery in complex disorders.
– El análisis de expresión diferencial de genes y el análisis de redes de coexpresión utilizando datos de RNAseq de pacientes bipolares y familiares no afectados señalaron vías desreguladas validadas por asociaciones genéticas de datos de GWAS del Consorcio de Genómica Psiquiátrica (PGC).
– Estamos investigando si el splicing alternativo a nivel del genoma completo puede desempeñar globalmente un papel importante en la fisiopatología del trastorno bipolar. Utilizamos diferentes enfoques computacionales para estudiar el splicing alternativo básico y complejo como firma transcriptómica en pacientes bipolares, con el fin de desvelar posibles isoformas con un papel en psiquiatría.
– Hemos creado el MadManic, un grupo multidisciplinar dedicado a nuevos métodos de psiquiatría traslacional con los siguientes objetivos: i) iniciar enfoques pioneros para identificar a pacientes psiquiátricos con alto riesgo de comportamiento suicida mediante inteligencia artificial, utilizando tanto datos de monitorización electrónica (dispositivos móviles) como puntuaciones individuales de riesgo poligénico (PRS); ii) identificar patrones relacionados con la respuesta a tratamientos farmacológicos mediante farmacogenómica y farmacotranscriptómica en el trastorno bipolar.
– Recientemente hemos establecido una cohorte de pacientes psiquiátricos y controles que contribuirá a los esfuerzos de consorcios globales, haciendo avanzar nuestros conocimientos: i) en la genética implicada en el trastorno bipolar, el suicidio y la esquizofrenia; ii) en la farmacogenómica del litio; iii) en los resultados clínicos y las presentaciones del trastorno bipolar.
Miembros del grupo

Claudio Toma
Lab.: 421/415.5.1 Ext.: 4731
claudio.toma(at)cbm.csic.es

Raúl Somavilla Cabrero
Lab.: 421 Ext.: 4731
rsomavilla(at)cbm.csic.es

Inés García Ortiz
Lab.: 421 Ext.: 4731
ines.garcia(at)cbm.csic.es

Miriam Martínez Jiménez
Lab.: 421 Ext.: 4731
miriam.martinez(at)cbm.csic.es

Luis Diego Romero Miguel
Lab.: 421 Ext.: 4731
ldromero(at)cbm.csic.es

María Vizcaya Garrido
Lab.: 415.1 Ext.: 4731

Silvia de la Fuente Rodríguez
Lab.: 421/415.5.1 Ext.: 4731

Alice Scazzieri
Lab.: 421 Ext.: 4731

Inés Carpio López
Lab.: 421 Ext.: 4731

Nora Escribano martín
Lab.: 421 Ext.: 4731

Loredana Russo
Lab.: 421 Ext.: 4731
Publicaciones representativas

Genome-wide association study of more than 40,000 bipolar disorder cases provides new insights into the underlying biology
Niamh Mullins et al.

De Novo Gene Variants and Familial Bipolar Disorder
Claudio Toma et al.

Truncating variant burden in high-functioning autism and pleiotropic effects of LRP1 across psychiatric phenotypes
Bàrbara Torrico et al.
Comprehensive cross-disorder analyses of CNTNAP2 suggest it is unlikely to be a primary risk gene for psychiatric disorders
Claudio Toma et al.