Este es un trabajo de investigación que demuestra el poder y la utilidad de la genética molecular para contribuir a la humanidad. Celebro grandemente este fantástico estudio molecular del genoma de uno de los grandes, Ludwig van Beethoven , y el esclarecimiento y descubrimientos sorprendentes de muchas cosas sobre este genio musical. Qué fantástico sería si se hiciera un estudio similar con DNA genómico del gran genio de genios, Leonardo Da Vinci.
De veras, espero que lean y aprecien este artículo que traduje y edité para facilitar su lectura y comprensión. Disfrútenlo , Ronald Palacios Castrillo.
Análisis genómico del cabello de Ludwig van Beethoven
Begg,et.al.,Current Biology. Published:March 22, 2023DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.02.041
Resumen
Ludwig van Beethoven (1770–1827) sigue siendo uno de los compositores de música clásica más influyentes y populares. Los problemas de salud afectaron significativamente su carrera como compositor y pianista, incluida la pérdida progresiva de la audición, las molestias gastrointestinales recurrentes y la enfermedad hepática. En 1802, Beethoven solicitó que tras su muerte se describiera y se hiciera pública su enfermedad. Desde entonces, los biógrafos médicos han propuesto numerosas hipótesis, incluidas muchas condiciones sustancialmente hereditarias. Aquí intentamos un análisis genómico de Beethoven para dilucidar las posibles causas genéticas e infecciosas subyacentes de sus enfermedades. Incorporamos mejoras en métodos de DNA antiguo en protocolos existentes para muestras de cabello antiguo, lo que permitió la secuenciación de genomas de alta cobertura a partir de pequeñas cantidades de cabello histórico. Analizamos ocho mechones de cabello de origen independiente atribuidos a Beethoven, cinco de los cuales procedían de un solo hombre europeo. Consideramos que estas muestras coincidentes eran casi con certeza auténticas y secuenciamos el genoma de Beethoven con una cobertura genómica de 24 veces. Aunque no pudimos identificar una explicación genética para el trastorno auditivo o los problemas gastrointestinales de Beethoven, encontramos que Beethoven tenía una predisposición genética a la enfermedad hepática. Los análisis metagenómicos revelaron además que Beethoven tenía una infección de hepatitis B durante al menos los meses anteriores a su muerte. Junto con la predisposición genética y su consumo de alcohol ampliamente aceptado, estos presentan explicaciones plausibles para la grave enfermedad hepática de Beethoven, que culminó con su muerte. Inesperadamente, un análisis de los cromosomas Y secuenciados de cinco miembros vivos del patrilinaje de Van Beethoven reveló la ocurrencia de un evento de paternidad extra-pareja en la ascendencia patrilineal de Ludwig van Beethoven.
Introducción
El 27 de marzo de 1827, el día después de la muerte de Beethoven, dos de sus asociados descubrieron varios documentos almacenados en un compartimento oculto en su escritorio, incluido un documento inusual escrito en 1802 y dirigido a sus hermanos, que ahora se conoce como el Testamento de Heiligenstadt. En él, Beethoven confesaba que había estado “irremediablemente afectado” por una pérdida auditiva progresiva. Afirmando que sólo la virtud y su arte le impidieron suicidarse, explicó que no podía dejar el mundo “antes de haber producido todas las obras que sentí la urgencia de componer”. Beethoven luego solicitó que después de su muerte, su médico favorito, el Dr. Johann Adam Schmidt (1759–1809), describiera su enfermedad y la hiciera pública.
Aunque Beethoven sobrevivió al Dr. Schmidt por 18 años, desde entonces los biógrafos médicos han intentado determinar las causas más probables de los diversos problemas de salud de Beethoven. Dicha investigación se ha basado principalmente en fuentes documentales, incluidas las cartas, diarios y libros de conversación de Beethoven, y relatos de los contemporáneos de Beethoven, incluidas notas de médicos, un informe de autopsia y descripciones de material óseo después de las exhumaciones en 1863 y 1888. Además, se han realizado análisis de tejidos de fuentes que se afirma que proceden de Beethoven, incluidos análisis toxicológicos de cabellos de autenticidad desconocida y exámenes paleopatológicos y toxicológicos de fragmentos de cráneo, al menos dos de los cuales no son auténticos.
Estas fuentes dan fe de una serie de problemas de salud que varían en gravedad e impacto en la vida y la carrera de Beethoven. Los más importantes fueron una forma de pérdida de audición bilateral, de inicio tardío, progresiva y predominantemente neurosensorial, así como problemas gastrointestinales crónicos y, hacia el final de la vida de Beethoven, enfermedad hepática. La pérdida auditiva de Beethoven comenzó a mediados o finales de los 20, caracterizada inicialmente por tinnitus, captación de volumen y pérdida de frecuencias de tonos altos, y terminaría su carrera como artista escénico a mediados de los 40. Al menos a la edad de 22 años, Beethoven sufría de molestias abdominales debilitantes que continuaron a lo largo de su vida adulta, caracterizadas principalmente por dolores abdominales («Kolik») y ataques y remisiones de episodios de diarrea a menudo prolongados. En el verano de 1821, Beethoven comenzó a presentar síntomas de enfermedad hepática cuando se produjo el primero de al menos dos ataques de ictericia, que culminaron con su muerte, considerada muy probablemente debido a una cirrosis, el 26 de marzo de 1827. Varias líneas de evidencia indicativa del consumo regular de cantidades moderadas a grandes de alcohol ha llevado a algunos biógrafos médicos a concluir que Beethoven era dependiente del alcohol, lo cual es un factor de riesgo conocido para la cirrosis hepática. Mientras que varios de los contemporáneos de Beethoven insistieron en que Beethoven generalmente consumía alcohol con moderación, se alega que un amigo cercano declaró que en entre 1825 y 1826, Beethoven había consumido al menos un litro («Misa») de vino con el almuerzo todos los días. Aunque se sabe poco con certeza sobre el historial médico de la familia inmediata de Beethoven, se han identificado antecedentes familiares de dependencia del alcohol y enfermedad hepática.
Además de las tres áreas de enfermedad mencionadas anteriormente, Beethoven también mostró otros síntomas durante su vida, somáticos y posiblemente también psicológicos. Al aclarar las posibles causas genéticas de las enfermedades de Beethoven, limitamos nuestra investigación a las tres áreas de enfermedad somática. que dominan la literatura biográfica médica porque representan las principales restricciones de salud de Beethoven y están ampliamente documentados por los propios informes de Beethoven, así como por los informes de los contemporáneos y médicos de Beethoven.
Intentamos secuenciar todo el genoma de Beethoven con una alta cobertura a partir de mechones de cabello autenticados para mejorar nuestra comprensión de su salud. Sobre la base de los datos genéticos y la información de procedencia de respaldo, evaluamos la autenticidad de ocho mechones de cabello que supuestamente se originaron en Beethoven. Requerimos muestras auténticas para derivar de un solo individuo masculino y exhibir patrones de daño en el DNA consistentes con la antigüedad reportada de las muestras. Secuenciamos un genoma de cobertura de 24 veces de la muestra mejor conservada entre cinco muestras coincidentes utilizando un protocolo altamente sensible para cabello histórico. Luego realizamos análisis de ascendencia con la expectativa de que la ascendencia de este individuo fuera consistente con la genealogía documentada de Beethoven. Como parte de nuestros análisis de ascendencia, presentamos una técnica novedosa de triangulación geogenética (GGT) que utiliza segmentos largos de identidad por descendencia (IBD) compartidos con individuos en la base de datos de consumidores genealógicamente explícita de FamilyTreeDNA para determinar las ubicaciones probables de los antepasados de Beethoven. Además, comparamos este genoma con dos grupos de parientes vivos documentados genealógicamente. Analizamos exhaustivamente el genoma de Beethoven en busca de causas genéticas y riesgo de enfermedad somática, además de la detección metagenómica en busca de evidencia de infecciones, seguida de la captura de DNA dirigida.
Resultados
Autenticación de muestras de cabello
Se adquirieron mechones de cabello de ocho mechones atribuidos a Ludwig van Beethoven de colecciones públicas y privadas para su análisis, y se determinó que tenían procedencias independientes . Nos referimos a estos como Müller, Bermann, Halm-Thayer, Moscheles, Stumpff, Cramolini-Brown, Hiller y Kessler Locks . Se puede estimar conservadoramente que estas esclusas caen dentro de un transecto de la vida de Beethoven entre ca. noviembre de 1821 y su muerte en marzo de 1827, con las historias de procedencia de dos de estas esclusas, las esclusas Stumpff y Halm-Thayer, con cadenas de custodia intactas . Esperábamos que los mechones de cabello de Beethoven auténticos y de origen independiente provinieran de un solo hombre con ascendencia predominantemente centroeuropea. Además, esperábamos la presencia de desaminación C-T terminal causada por la degradación del DNA a lo largo del tiempo, de acuerdo con sus procedencias a principios del siglo XIX.
Realizamos una secuenciación de escopeta superficial para permitir las evaluaciones de la conservación y autenticidad del DNA . Cinco muestras, Müller, Bermann, Halm-Thayer, Moscheles y Stumpff Locks, compartían genomas mitocondriales idénticos del haplogrupo H1b1+16,362C con una mutación privada en C16,176T y tenían cariotipos masculinos XY . Las pruebas de parentesco del DNA autosómico y del cromosoma X demostraron que estas cinco muestras coincidentes se originaron en un solo individuo o en gemelos monocigóticos . Todas las muestras coincidentes tenían patrones de daño en el DNA consistentes con sus procedencias a principios del siglo XIX .
A la luz de sus historias de procedencia, consideramos que estos hallazgos genéticos son evidencia convincente de la identidad de estos cinco mechones de cabello independientes y procedimos bajo la hipótesis de trabajo de que son auténticos. Determinamos que Stumpff Lock fue marginalmente la mejor conservada de las cinco muestras coincidentes y secuenciamos un genoma nuclear con una cobertura promedio de 24 veces, incorporando protocolos bioinformáticos y de laboratorio optimizados para el DNA ultracorto( fragmentos característicos de muestras históricas de cabello ,longitud media de los fragmentos 29,62 bp). Restringimos los análisis adicionales a los 1,64 Gb del genoma a los que se podían asignar lecturas cortas con confianza («genoma accesible»).
Sobre la base de estos datos genéticos, y a la luz de sus historias de procedencia conocidas, concluimos que las esclusas( mechones, muestras de cabello) de Müller, Bermann, Halm-Thayer, Moscheles y Stumpff se derivan casi con certeza auténticamente de Beethoven, mientras que la esclusa de Cramolini-Brown es casi con certeza no auténtica, Hiller Lock definitivamente no es auténtico y no se pudo determinar la autenticidad de Kessler Lock.
Para respaldar aún más la autenticidad de las muestras coincidentes, comparamos el cromosoma Y del genoma de alta cobertura de Beethoven con los cromosomas Y de alta cobertura secuenciados de cinco hombres vivos pertenecientes al patrilinaje de Van Beethoven. Estos individuos fueron identificados a través de análisis de registros genealógicos, que documentan a Aert van Beethoven (1535–1609) como un ancestro patrilineal compartido por Ludwig van Beethoven y los participantes de nuestra investigación . De acuerdo con los registros genealógicos, estos cinco individuos comparten casi idénticos los cromosomas Y que caen dentro del haplogrupo R-FT446200 dentro de R1b, con un promedio de 4.8 mutaciones privadas surgidas a lo largo de cada linaje . El pedigrí reconstruido sobre la base de estas mutaciones privadas reprodujo el pedigrí documentado entre los participantes . Estos cromosomas Y, sin embargo, no coincidían con los cromosomas Y de las cinco muestras de cabello de Beethoven correspondientes dentro de I1a-Z139 o Cramolini-Brown Lock dentro de R1a-Z283 .
Variantes genéticas asociadas a enfermedad somática
Las enfermedades difieren en cuanto al grado de causalidad genética y el número de genes implicados. En enfermedades monogénicas y algunas complejas, se puede hacer un diagnóstico preciso identificando la(s) mutación(es) responsable(s) en el paciente. En las enfermedades multifactoriales, muchos genes están involucrados en interacción con factores no genéticos y, sin excepción, aún no se conocen todos los genes involucrados. Para enfermedades multifactoriales, la contribución genética conocida hasta el momento se puede resumir en una puntuación de riesgo poligénico (PRS). Cuando se intenta determinar la predisposición poligénica de un individuo a una enfermedad multifactorial, la PRS del individuo generalmente se compara con una distribución de PRS generada a partir de una población de referencia adecuada. Como regla general, una PRS individual no proporciona suficiente precisión predictiva para un diagnóstico. Esto debe tenerse en cuenta al interpretar los hallazgos genéticos moleculares informados a continuación.
Se han propuesto varias enfermedades para explicar la pérdida auditiva de Beethoven, incluida la otosclerosis, la enfermedad ósea de Paget (EOP), las complicaciones de la enfermedad de Crohn (EC) o la colitis ulcerosa autoinmune (CU), la sarcoidosis y el lupus eritematoso sistémico (LES) . No se pudieron obtener estadísticas resumidas del estudio de asociación de todo el genoma (GWAS) con potencia suficiente para una estratificación significativa del riesgo de enfermedad a través de PRS para la otosclerosis, la EOP o la sarcoidosis, lo que limita nuestras evaluaciones del riesgo poligénico de Beethoven para la EC, la CU37 y el LES38 . Solo se encontró que la PRS de Beethoven para LES confirió un riesgo poligénico notablemente elevado, colocándolo dentro del percentil de riesgo poligénico y confiriendo un cociente de probabilidades (OR) en relación con la puntuación poligénica media entre los controles de aproximadamente 2,96 (1,54–5,67) .
Además de evaluar el riesgo poligénico de enfermedades multifactoriales subyacentes a la pérdida auditiva de Beethoven, evaluamos la hipótesis de una etiología monogénica. Priorizamos 55 genes en los que las variantes podrían causar pérdida auditiva postlingual monogénica y analizamos más a fondo un conjunto ampliado de 209 genes adicionales predominantemente relacionados con la pérdida auditiva prelingual . Además, analizamos 137 genes que causan subformas monogénicas raras de LES, síndromes similares a la enfermedad inflamatoria intestinal, PDB, sarcoidosis y otosclerosis . Para estimar la sensibilidad de nuestro análisis, analizamos la cobertura de estos genes priorizados. En promedio, el 83 % (DE ±19 %) de las secuencias codificantes de proteínas o tRNA/rRNA de estos genes (n = 390) estaban dentro del genoma accesible, y el 64 % (DE ±24 %) estaban dentro del genoma accesible y estaban cubiertos por al menos 20 lecturas . Si bien reconocimos la sensibilidad limitada de nuestros análisis, no pudimos identificar ninguna variante inequívoca que cause enfermedades. Sin embargo, se identificaron varias variantes de significado incierto y con evidencia débil de patogenicidad . En resumen, no pudimos evaluar de manera confiable la mayoría de las causas multifactoriales hipotéticas de la pérdida auditiva de Beethoven, ni identificamos un origen monogénico.
En la gran mayoría de los casos a nivel mundial, la cirrosis hepática puede atribuirse a los efectos del alcohol o a infecciones por el virus de la hepatitis B (HBV) o el virus de la hepatitis C (HCV), actuando sobre un fondo de predisposición genética individual. Tanto por separado como en combinación, la enfermedad hepática alcohólica (ALD) y la hepatitis viral son las hipótesis propuestas con más frecuencia para la enfermedad hepática de Beethoven. Sin embargo, la cirrosis hepática también puede ocurrir en el contexto de enfermedades subyacentes específicas, que suelen tener un origen multifactorial. La cirrosis biliar primaria (PBC), la colangitis esclerosante primaria (PSC), el LES, la sarcoidosis y las complicaciones de la EC o la CU se han planteado previamente como hipótesis para Beethoven. Varias etiologías monogénicas también se han considerado como condiciones subyacentes, incluida la hemocromatosis hereditaria (HH), deficiencia de alfa-1 antitripsina (DAAT), enfermedad de Wilson y fibrosis quística (FQ).
Analizamos el riesgo poligénico de cirrosis hepática de Beethoven, lo que colocó a Beethoven dentro del percentil de riesgo 96 . De acuerdo con su riesgo poligénico de PRS para la cirrosis hepática, se encontró que Beethoven era homocigoto para la variante implicada consistentemente como el locus más fuertemente asociado con la cirrosis hepática en los GWAS, en rs738409 en PNPLA3. Se ha observado un efecto modulador significativo en rs738409 en rs2294918 , también en PNPLA3, que atenúa el riesgo entre los portadores de rs738409. Beethoven carecía del alelo atenuante de riesgo y era homocigoto para el diplotipo de mayor riesgo conocido en PNPLA3, I148M-K434E. Los puntajes poligénicos de Beethoven para PBC46 y PSC47 no confirieron riesgo de enfermedad, ubicándolo dentro de los percentiles de riesgo poligénico , respectivamente .
Además, para investigar una posible afección monogénica subyacente a la cirrosis hepática de Beethoven, analizamos los genes responsables de las hipotéticas enfermedades monogénicas, incluidas la AATD, la HH, la enfermedad de Wilson y la FQ, así como 47 genes que pueden causar formas raras monogénicas de hipotéticas enfermedades multifactoriales ya analizado a través de PRS. Si bien no se identificaron mutaciones causales de AATD, enfermedad de Wilson o FQ, se encontró que Beethoven era un heterocigoto compuesto para dos variantes causales de HH, en rs1799945 (p.His63Asp) y rs1800562 (p.Cys282Tyr) en el gene HFE.
Para evaluar el efecto combinado de los factores de riesgo hereditarios de Beethoven para la enfermedad hepática con el consumo excesivo de alcohol, se realizaron análisis de cohortes retrospectivos en cohortes de hombres del BioBank del Reino Unido que coincidían con los genotipos de Beethoven en rs738409 y rs2294918 en PNPLA3, y rs1799945 y rs1800562 en HFE, incluidos los hombres. que cumplen los criterios de la CIE-10 para «Uso nocivo» y «Dependencia del alcohol» (códigos F10.1 y F10.2 de la CIE-10), a quienes denominamos bebedores empedernidos. Se encontró que la prevalencia de la enfermedad hepática por todas las causas (CIE-10 código K7∗) y cirrosis hepática entre los varones que bebían mucho y homocigotos para el diplotipo PNPLA3 de Beethoven era del 30,95 % (IC del 95 %: 24,77 %–37,68 %) y 21,43 % (IC 95 % 16,08 %–27,6 %) en comparación con una prevalencia entre todos los hombres bebedores empedernidos de 20,64 % (IC 95 % 19,43 %–21,89 %) y 10,34 % (IC 95 % 9,44 %–11,3 %), respectivamente . La prevalencia de enfermedad hepática por todas las causas (24 % [IC 95 % 16,02 %–33,57 %]) y cirrosis (14 % [IC 95 % 7,87 %–22,37 %]) también fue significativamente elevada entre los bebedores empedernidos masculinos con heterocigosidad compuesta en HFE , en comparación con las tasas de referencia entre los grandes bebedores . Sin embargo, no se pudo determinar con precisión el efecto combinado de los genotipos PNPLA3 y HFE de Beethoven entre los hombres que bebían mucho debido al bajo número de individuos coincidentes (n = 4).
Aunque muchos biógrafos médicos favorecen el síndrome del intestino irritable (SII) como la causa de los síntomas gastrointestinales de Beethoven, varios han propuesto una de las dos enfermedades inflamatorias del intestino, es decir, enfermedad de Chron(EC) o CU(colitis ulcerativa autoinmune). En la gran mayoría de los casos, las tres enfermedades son de origen multifactorial. Además, investigamos los orígenes genéticos de otras causas de malestar gastrointestinal, incluida la enfermedad celíaca y enfermedades y afecciones monogénicas como la intolerancia a la lactosa, FQ y formas monogénicas de enfermedad inflamatoria intestinal o síndromes similares a la enfermedad inflamatoria intestinal.
Las puntuaciones poligénicas de Beethoven para CD y UC lo ubicaron en los percentiles 36 y 61, respectivamente . La puntuación poligénica de Beethoven para el SII49 lo colocó dentro del percentil de riesgo poligénico 9, lo que le confirió un estado protector contra el SII con un OR de 0,39 (0,15-1) . Sin embargo, debido a nuestro uso de casos de IBS de UK BioBank durante la optimización de parámetros, que también se incluyeron durante la generación de las estadísticas de resumen de GWAS que usamos, este resultado puede confundirse por sobreajuste.
Beethoven también carecía de los alelos HLA-DQ2 y DQ8, que son un requisito previo para la enfermedad celíaca . Lo más probable es que Beethoven fuera tolerante a la lactosa, portando genotipos heterocigotos para ambos alelos de persistencia de lactasa en rs4988235 y rs4988235 cerca del gene LCT.50,51 Además, no pudimos identificar ninguna variante causante de enfermedad para la enf. Fibroquistica .
ADN del virus de la hepatitis B recuperado del cabello de Beethoven
Una infección con hepatitis viral ha sido considerada por varios de los biógrafos médicos de Beethoven como una causa plausible de su enfermedad hepática. Utilizando la canalización de cribado metagenómico MALT,56,57 examinamos todos los datos de secuencia de Müller, Bermann, Halm-Thayer y Stumpff Locks para el DNA del HBV. Tres bibliotecas de DNA preparadas a partir de Stumpff Lock produjeron rastros putativos de DNA del HBV (HEB001.B0102, HEB001.F0101 y HEB001.M0103). Aunque solo se identificaron cuatro lecturas de mapeo de HBV, parecían representar coincidencias específicas y estaban bien distribuidas a lo largo del genoma. Por lo tanto, realizamos la captura de hibridación para enriquecer las bibliotecas de DNA del HBV. Después de la secuenciación, deduplicación y filtrado de lecturas de bajo número de copias de bibliotecas enriquecidas con DNA-HBV, quedaron 92 lecturas únicas de 20 bibliotecas , lo que resultó en una cobertura media del genoma del HBV de 1,26 veces , con todas las bibliotecas positivas derivadas del Stumpff Lock . No se observó un patrón de daño claro, lo que probablemente se debió a la cantidad relativamente baja de lecturas recuperadas . Nuestro análisis filogenético colocó la secuencia reconstruida dentro del subgenotipo D2 con un apoyo del 100 % , independientemente del genoma de referencia del HBV utilizado para el mapeo de lectura . Después del enriquecimiento de DNA-HBV de los 25 espacios en blanco de extracción y preparación de bibliotecas, se encontraron tres lecturas únicas de tres bibliotecas (LIB002.A0116, LIB002.A0139 y LIB002.A0141; Datos S1J), todas asignadas a una sección de ~200 bp de el gen S en el genoma del HBV (pos. 296–487).
Discusión
Autenticidad del genoma de Beethoven
De los ocho mechones de cabello analizados aquí, siete arrojaron suficiente DNA para la interpretación, y encontramos que cinco de ellos derivan de un solo individuo masculino con ascendencia y patrones de daño en el DNNA consistentes con el origen de Ludwig van Beethoven. Cuatro consideraciones principales respaldan nuestra conclusión de que el individuo en cuestión es de hecho Ludwig van Beethoven.
Primero, la evidencia documental que respalda la autenticidad de estos cinco candados es muy sólida. En particular, se registra que el Halm-Thayer Lock fue presentado en 1826 por el propio Beethoven al músico Anton Halm y su esposa; Halm se lo presentó en 1859 al estudioso de Beethoven, Alexander Thayer; y permaneció con la familia Thayer en los Estados Unidos hasta que el miembro de la Sociedad Estadounidense de Beethoven, Kevin Brown, lo compró en 2017 para la Sociedad, que puso a disposición una muestra para el presente estudio. De manera similar, después de la muerte de Beethoven en 1827, el Stumpff Lock fue enviado por un amigo de la familia, Johann Streicher, en representación de Johann Schickh, quien estaba organizando el funeral de Beethoven, al fabricante de arpas Johann Stumpff en Londres, quien, dentro de un mes, se lo envió a Patrick Stirling. , miembro de una destacada familia escocesa de mecenas musicales; cuando se puso a subasta en 2016, aún adjunto a un documento con la firma de Stumpff, Sotheby’s describió que la cerradura había «llegado a los propietarios actuales por descendencia directa», y en esa subasta Kevin Brown la compró para la Sociedad Estadounidense de Beethoven , que puso a disposición una muestra para este estudio. Por el contrario, existen lagunas en la propiedad conocida y el paradero de las esclusas(mechones de cabello) de Müller, Bermann y Moscheles: antes de 1851, cuando Thayer adquirió la esclusa de Bermann; entre 1917 y 1940 en el caso de la Esclusa Moscheles; y entre 1820 y 1956 cuando Beethoven-Haus Bonn adquirió la colección Beethoveniana de Hans Conrad Bodmer, incluido el Müller Lock, a su muerte. No obstante, estas tres esclusas tienen orígenes documentados del siglo XIX. En los casos de las esclusas de Müller y Moscheles, al igual que las de Halm-Thayer y Stumpff, la documentación asociada es original. En todos los casos registrados, los custodios históricos de las esclusas han sido conocidos de Beethoven, músicos, estudiosos, coleccionistas, entusiastas e instituciones.
En segundo lugar, las historias de estos bloques son, con una pequeña excepción, independientes entre sí. La excepción es que las esclusas Bermann y Halm-Thayer se mantuvieron juntas en un marco de imagen mientras eran propiedad de Thayer. Aparte de eso, no hay oportunidades históricas para que las cerraduras hayan sido confundidas, fusionadas, contaminadas o reemplazadas unas por otras. Las esclusas de Bermann y Moscheles no podrían compartir una fuente posterior al propio Beethoven, ya que las lagunas cronológicas en su documentación no se superponen. Sin embargo, todos estos cinco mechones casi completamente independientes, dos de ellos con una procedencia impecable, dos con una buena procedencia y un quinto con una procedencia moderada, son genéticamente idénticos.
En tercer lugar, los dos candados que no coinciden genéticamente con los cinco candados coincidentes no solo no coinciden entre sí, sino que también tienen una documentación de respaldo más débil que los candados coincidentes. Aunque puede existir una cerradura Cramolini genuina, la cerradura conocida como Cramolini-Brown no tiene documentación segura antes de 2012. De manera similar, si bien existe documentación anterior de una cerradura Hiller, no hay seguridad de que la cerradura que salió a la luz en las difíciles circunstancias de 1943 es esa misma cerradura.
En cuarto lugar, las hipótesis plausibles en las que cinco cerraduras separadas atribuidas a Beethoven podrían compartir la misma fuente genética individual que no sea él son extremadamente difíciles de construir. Cualquier manipulación fraudulenta de los mechones y la documentación tendría que haber sido anterior en muchas décadas a cualquier concepto, verificado en 1985, de que los datos genéticos podrían derivarse del cabello. Requeriría un esfuerzo coordinado para dispersar al menos cinco mechones de cabello derivados de un solo individuo entre un grupo diverso de afiliados cercanos de Beethoven y / o coleccionistas posteriores, muy probablemente durante la vida de Beethoven o inmediatamente después de su muerte, junto con la falsificación de documentos de procedencia de respaldo. Cualquier esfuerzo posterior, realizado durante los intervalos en su custodia conocida, debería haberse realizado antes de 1850 para Bermann Lock pero después de 1915 para Moscheles Lock. La viabilidad de operaciones tan complejas parece imposible de acreditar, al igual que cualquier motivación aparente para ello, ya sea financiera o de otro tipo.
Comparación con los genomas de individuos vivos
No pudimos confirmar la relación genética de Beethoven ni con un conjunto de cinco participantes masculinos belgas en la investigación que compartieran su apellido ni con un conjunto de tres participantes austriacos de la investigación documentados genealógicamente como sus descendientes colaterales. Estos dos análisis son muy diferentes.
Los cinco hombres vivos que pertenecen al patrilinaje de Van Beethoven solo están interrelacionados genealógicamente de manera distante, pero tienen haplogrupos de cromosomas Y coincidentes, consistentes con la descendencia del ancestro patrilineal común del siglo XVI Aert van Beethoven, también identificable como tal a partir de datos genealógicos. Los datos genealógicos también identifican a Aert como antepasado de Ludwig van Beethoven, pero los datos del cromosoma Y no coinciden en este caso.
¿Qué escenarios podrían explicar esto? Hemos concluido anteriormente en contra de la posibilidad de que un individuo que no sea Ludwig van Beethoven pueda ser la fuente de las cinco muestras de cabello genéticamente coincidentes.
¿Podría haber habido un error en la genealogía legal de Beethoven? También concluimos en contra de esta posibilidad, dada la genealogía paterna bien establecida de Ludwig van Beethoven. Con la excepción de su padre, Johann van Beethoven (ca. 1739–1792), cada paso en el patrilinaje está documentado en al menos dos registros de archivo diferentes, que fueron revisados minuciosamente al observar el desajuste. Además, la fuerte concordancia entre el apellido y el haplogrupo del cromosoma Y observado en la Bélgica histórica, que respalda la precisión de los registros locales, hace que la falta de coincidencia sea muy difícil de explicar por error genealógico.
La posibilidad que queda, por lo tanto, es que un evento del EPP haya tenido lugar en una de las generaciones entre Aert y Ludwig van Beethoven. En Europa Occidental, durante los últimos 400 años, tales eventos fueron raros pero tuvieron lugar, con una frecuencia promedio de 1% a 2% por generación. Un biógrafo de Beethoven sugirió anteriormente, por motivos circunstanciales, que Ludwig padre podría no haber sido Padre biológico de Johann van Beethoven. Nuestros hallazgos genéticos, sin embargo, no nos permiten favorecer a ninguna generación en particular para la ocurrencia de un evento EPP.
Un segundo análisis se centró en tres descendientes vivos estrechamente relacionados del sobrino de Ludwig van Beethoven, Karl, documentados como parientes genéticos de séptimo grado de Ludwig. Debido a que la línea paterna de Karl ahora está extinta, el análisis del cromosoma Y era imposible, por lo que se adoptó un método más probabilístico que implicaba el análisis de segmentos autosómicos de la EII. No pudimos detectar ningún segmento de EII compartido ≥7 cM entre Beethoven y estos individuos vivos y no pudimos determinar de manera concluyente si este hallazgo refleja un nivel inusualmente bajo de intercambio de EII para este nivel de relación o un evento de EPP.
Orígenes de las enfermedades de Beethoven
Los datos de la secuencia genómica son una fuente primaria novedosa e imparcial que ofrece el potencial para mejorar nuestra comprensión de los problemas de salud de Beethoven. Debe enfatizarse, sin embargo, que nuestro enfoque tiene limitaciones importantes. En primer lugar, la característica de datos de lectura ultracorta de las muestras históricas de cabello afecta significativamente la calidad de los datos y la cobertura de los genes analizados. Por ejemplo, las deleciones y duplicaciones, que se ha demostrado que causan una proporción relevante de casos de pérdida auditiva monogénica no sindrómica, no se consideraron en nuestros análisis debido a estas limitaciones. En segundo lugar, a pesar de los grandes avances en la genética médica, las causas genéticas de muchas enfermedades aún no se comprenden por completo, especialmente en el caso de las enfermedades multifactoriales, que se complican aún más por el hecho de que las causas no genéticas también pueden contribuir sustancialmente al desarrollo de la enfermedad. .
Teniendo en cuenta estas limitaciones, no encontramos una causa genética molecular para la pérdida auditiva de Beethoven. Sin embargo, diagnósticos diferenciales importantes, como la otosclerosis, que se sugiere con frecuencia en la literatura, no pudieron evaluarse debido a la falta de datos de referencia. La comprobación del papel previamente hipotético de la intoxicación por plomo como factor causal o contribuyente a la pérdida auditiva de Beethoven debe esperar a los análisis de muestras autenticadas mediante pruebas genéticas.
Similar a los resultados para la pérdida de audición, no encontramos una explicación genética molecular para las molestias gastrointestinales de Beethoven. Sin embargo, pudimos hacer que algunos diagnósticos importantes fueran menos probables. Por ejemplo, casi se pueden descartar como causas la enfermedad celíaca( me permito humildemente estar en desacuerdo con esta conclusión, ya que los autores encontraron y demostraron que Ludwig van Beethoven era positivo para el haplotipo HLA-DQ2 que es un marcador genético muy fuerte en las personas que padecen de enfermedad Celiaca,esencialmente todas las personas que sufren de enfermedad Celiaca son HLA-DQ2 positivas ; por lo que creo que esta enfermedad explica muy bien su cuadro clínico gastrointestinal crónico.RPC) y la intolerancia a la lactosa. El SII, a menudo sospechado como causa, es menos probable sobre la base de los hallazgos de la PRS pero, dado el poder diagnóstico limitado de la PRS del SII, aún es posible.
Nuestros resultados más significativos se refieren a la enfermedad hepática de Beethoven. La PRS elevada para la cirrosis hepática, que incluye homocigosidad para una variante de riesgo en PNPLA3, el factor de riesgo genético conocido más fuerte, sugiere que Beethoven heredó una predisposición genética considerable. La heterocigosidad del compuesto en el gene HFE puede haber hecho una contribución adicional. Debido a la baja penetrancia del diplotipo HFE, no se puede suponer que Beethoven padeciera hemocromatosis clínicamente relevante. No obstante, el papel de la sobrecarga de hierro causada por mutaciones en el gene HFE, para el cual el consumo excesivo de alcohol es un factor de riesgo comórbido , puede haber tenido un efecto desfavorable adicional sobre la salud del hígado . Nuestros análisis de cohortes retrospectivos demostraron que el riesgo de enfermedad hepática de Beethoven habría dependido en gran medida de la magnitud de su consumo de alcohol . Si Beethoven consumía regularmente cantidades suficientemente grandes de alcohol, el riesgo combinado conferido por el consumo de alcohol y su predisposición genética sustancial pueden constituir una explicación causal plausible de su enfermedad hepática. Además, demostramos que Beethoven tenía una infección por HBV al menos durante los meses previos a su muerte. Nuestros análisis actualmente carecen de la sensibilidad para determinar la naturaleza y el momento de esta infección, lo que habría influido fuertemente en el alcance de su relación causal con la enfermedad hepática de Beethoven. Una infección perinatal o infantil crónica por el HBV habría sido un fuerte impulsor de la enfermedad hepática, sin duda exacerbada por su riesgo genético y el consumo de alcohol, mientras que una infección por el HBV más cerca del final de la vida de Beethoven habría sido de menor relevancia . No obstante, concluimos que la predisposición genética sustancial de Beethoven, la infección por HBV y el consumo de alcohol presentan factores causales plausibles en su enfermedad hepática, aunque actualmente no se puede determinar el patrón causal exacto.
DNA del virus de la hepatitis B en el cabello de Beethoven
El HBV es un importante problema de salud pública mundial actual como una de las principales causas de cirrosis hepática y cáncer. Este virus puede transmitirse de madre a hijo durante el parto, a través de contactos sexuales o mediante cirugía con instrumentos contaminados. Puede causar infecciones crónicas (especialmente cuando se contraen durante la infancia o en pacientes inmunocomprometidos/suprimidos), que resultan en complicaciones hepáticas después de décadas en una gran proporción de los casos. Las infecciones agudas por HBV suelen ser asintomáticas o leves, pero en raras ocasiones pueden provocar una hepatitis fulminante letal.
Recientemente se ha revelado que el cabello es un reservorio potencial de DNA del HBV en personas que padecen infecciones crónicas y agudas por el HBV, lo que respalda la posibilidad de que los fragmentos de DNA del HBV sobrevivan en muestras de cabello antiguas e históricas de personas positivas para el HBV. El cribado de los datos de secuenciación de escopeta y el experimento de captura de hibridación indicaron la presencia de DNA del HBV en varias bibliotecas preparadas a partir de Stumpff Lock . Se recuperaron 92 mapeos de lecturas de secuenciación en los genomas del HBV, después de filtrar las lecturas de bajo número de copias y de duplicar. Estos estaban bien distribuidos a lo largo de la secuencia del genoma del HBV, como se esperaba de los fragmentos que se originaban genuinamente en un organismo diana. Esto permitió la reconstrucción de una parte significativa del mismo (63%). Por el contrario, solo se recuperaron tres lecturas de mapeo en el genoma del HBV de los 25 controles negativos después del enriquecimiento del DNA del HBV, y todos estos se encontraron dentro de una pequeña sección (∼200 pb de longitud) del genoma del HBV, más indicativo de cruce. -mapeo debido a la presencia de otra molécula de DNA que comparte una similitud local con el genoma del HBV . Es de destacar que los espacios en blanco de extracción y biblioteca correspondientes a las muestras de cabello que produjeron la señal más fuerte (es decir, HEB001.A y HEB001.B) no contenían ninguna lectura de mapeo de HBV. Por lo tanto, parece poco probable que la señal recuperada de Stumpff Lock surja de la contaminación del laboratorio, lo que, en general, no se espera para el HBV. Además, nuestro análisis filogenético indicó que el genoma del HBV recuperado de Stumpff Lock pertenecía a un solo subgenotipo D2 . El subgenotipo D2 es una de las variantes de HBV más prevalentes en Europa en la actualidad y se ha demostrado que está presente en la región desde al menos la Edad Media. Estos resultados son consistentes con una infección por HBV auténtica.
Solo los cabellos de Stumpff Lock resultaron positivos para el HBV, plausiblemente abarcando un período de crecimiento a más tardar del verano al invierno de 1826, y probablemente antes . Sin embargo, debido a los esfuerzos diferenciales de secuenciación entre las cuatro muestras analizadas y las fluctuaciones aleatorias en la viremia del HBV, la ausencia de detección en muestras más antiguas no implica necesariamente que la infección se haya adquirido hacia el final de la vida de Beethoven. Debido a estas limitaciones, no podemos determinar cómo o cuándo ocurrió la infección de Beethoven con el HBV.
Direcciones futuras
Los datos de secuencias genómicas de mechones autenticados del cabello de Beethoven brindan a los estudios de Beethoven una fuente primaria novedosa, que ya revela varios hallazgos importantes relacionados con la salud y la genealogía de Beethoven, incluido el riesgo hereditario sustancial de enfermedad hepática, infección por HBV y EPP. Este conjunto de datos también permite numerosas líneas futuras de investigación científica. Se espera que esta serie inicial de cinco muestras de cabello, que abarca aproximadamente los últimos 7 años de la vida de Beethoven, se amplíe a través de la prueba de autenticación de mechones de cabello independientes adicionales, y permita futuras pruebas de infecciones, biomarcadores informativos y exposiciones a causas ambientales de o contribuyentes a la enfermedad. El mayor desarrollo de métodos bioinformáticos para la estratificación del riesgo y el progreso continuo en la investigación genética médica permitirán evaluaciones más precisas tanto del riesgo de la enfermedad de Beethoven como para la inferencia genética de fenotipos adicionales de interés. Los aumentos en el tamaño de las bases de datos de genética de consumidores, así como las pruebas de parientes hipotéticos adicionales, tanto vivos como fallecidos, brindarán mayor claridad a nuestra comprensión de la genealogía genética de Beethoven. Este estudio ilustra la contribución y el potencial adicional de los datos genómicos como fuente primaria novedosa en la biografía histórica.
El Stumpff Lock a partir del cual se secuenció el genoma de alta cobertura de Beethoven. El candado está adherido a una carta de Johann Andreas Stumpff a Patrick Stirling, fechada el 7 de mayo de 1827. El poema de Stumpff dice: “La cabeza⦻, estos cabellos han adornado yace bajo; Pero lo que forjó, siempre crecerá. ⦻de Ludwig van Beethoven”. Fotografiado en julio de 2018 por Kevin Brown, miembro de la American Beethoven Society.