UTILIDAD EN LA PRÁCTICA CLÍNICA DE LOS ESTUDIOS GENÉTICOS DE LAS MIOCARDIOPATÍAS HEREDITARIAS

Transcripción

1 UTILIDAD EN LA PRÁCTICA CLÍNICA DE LOS ESTUDIOS GENÉTICOS DE LAS MIOCARDIOPATÍAS HEREDITARIAS Dr. M. Fernández-Burriel Sección de Biología Molecular Hospital de Mérida

2 ...si no fuera por la gran variabilidad entre los pacientes la medicina podría ser considerada como una ciencia y no un arte The Principles and Practice of Medicine William Osler, 1892

3 El Genoma Humano 23 PARES DE CROMOSOMAS 3 X 10 9 PARES DE BASES CODIFICANTES 3-5% -> GENES? DEFINICIÓN DIFUSA DE GEN: PSEUDOGENES LONGITUD VARIABLE ( Kb -> Mb) VARIOS GENES EN LA MISMA SECUENCIA (DISTROFINA) VARIOS GENES POR RECOMBINACION DE DISTINTAS SECUENCIAS (IGs)

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5 FANTASMA DE CROMOSOMA

6 DEL ADN AL CROMOSOMA

7 Definición de gen I GENETISTA CLÁSICO: Unidad que se transfiere según las Leyes de Mendel BIOQUÍMICO: La información requerida por una célula para producir una proteína. BIÓLOGO MOLECULAR: La parte de un cromosoma que puede ser transcrita.

8 Definición de gen II GC WILLIAMS en Adaptación y selección natural : Un gen podría definirse como cualquier información hereditaria que tiene una probabilidad favorable o desfavorable de selección igual a un número varias veces superior a su tasa de intercambio endógeno

9 Definición de gen IIb J. Ortega y Gasset El espectador, Libro III : Si el darwinismo fuese cierto, que no lo es, constituiría una biología de segunda clase. Hoy queda barrido de los laboratorios por una biología más fundamental que estudia la vida primaria

10 Definición de gen III R. Dawkins en El gen egoísta : Gen -> replicador, espiral inmortal Seres vivos-> máquinas de replicación. S. Freud La interpretación de los sueños No somos más que la excrecencia de un protoplasma virtualmente inmortal y los fideicomisarios de una herencia destinada a sobrevivirnos

11 Conceptos básicos I Gen. Unidad hereditaria que controla cada característica en los seres vivos. A nivel molecular corresponde a una sección de ADN, que generalmente codifica la síntesis de una proteína. Alelo. Cada una de las formas en que puede expresarse un gen. el alelo más extendido de una población se denomina "alelo normal o salvaje", mientras que los otros más escasos, se conocen como "alelos mutados".

12 Conceptos básicos II Carácter cualitativo. Es aquel que presenta dos alternativas claras, fáciles de observar. Estos caracteres están regulados por un único gen que presenta dos formas alélicas. Carácter cuantitativo. El que tiene diferentes graduaciones entre dos valores extremos. Por ejemplo la variación de estaturas, el color de la piel; la complexión física. Dependen de la acción acumulativa de muchos genes, y en su expresión influyen factores ambientales.

13 Conceptos básicos III Genotipo.Es el conjunto de genes que contiene un organismo heredado de sus progenitores. En organismos diploides, la mitad de los genes se heredan del padre y la otra mitad de la madre. Fenotipo. Es la manifestación externa del genotipo, es decir, la suma de los caracteres observables en un individuo. El fenotipo es el resultado de la interacción entre el genotipo y el ambiente.

14 Conceptos básicos IV Locus. Es el lugar que ocupa cada gen a lo largo de un cromosoma (el plural es loci). Homocigoto. Individuo que para un gen dado tiene en cada cromosoma homólogo el mismo tipo de alelo, por ejemplo, AA o aa. Heterocigoto. Individuo que para un gen dado tiene en cada cromosoma homólogo un alelo distinto, por ejemplo, Aa.

15 Genes y Enfermedad Ambiente Monogénicas Multigénicas

16 Enfermedades Genéticas Anomalías cromosómicas 1,8 / 1000 NV E. Hereditarias monogénicas Autosómicas dominantes 1,4 / 1000 NV Autosómicas recesivas 1,7 / 1000 NV Recesivas ligadas al X 0,5 / 1000 NV E. Herencia no mendeliana 46 / 1000 NV Herencia multifactorial Disomía uniparental / Impronta Herencia mitocondrial

17 Herencia A. Dominante M V NO AFECTADOS AFECTADOS

18 Herencia A. Recesiva NO AFECTADOS M V AFECTADOS

19 Herencia Ligada al X NO AFECTADOS M V AFECTADOS

20 Herencia Mitocondrial NO AFECTADOS M V AFECTADOS

21 Anomalías Monogénicas: Ca mama /HNPPC/FVL/HFE MCH Sordera/AAT/FRAXA/FQ SQTL Duchenne/AME Acondroplasia /HEMA/B/SBW/PW-SA Encefalomiopatías mitocond. Ataxias 1:200 NV 1:500 NV 1:2000/1:2500 NV 1:2500-1:3000 NV 1:3500-1:5000 NV 1: :20000 NV 1:20000 NV 1-3: NV TODAS 1:20 (5%) EMQN, Tester et al, 2011

22 Fundamentos del Diagnóstico Genético-Molecular Definición de las secuencias de Acidos Nucleicos que son informativas en una enfermedad determinada Desarrollo de técnicas que permitan monitorizar estas secuencias en los distintos pacientes

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25 Técnicas Diagnósticas Clásicas -ANÁLISIS DIRECTO: - PCR - SSCP/DGGE/CCM/HD - SECUENCIACIÓN. - SOUTHERN - PTT - ANÁLISIS INDIRECTO: - LIGAMIENTO: SNPs, VNTR, STRs, RFLP.

26 Detección de Mutaciones Amplificación con PCR y analisis mediante SSCP/RFLP Secuenciación automática

27 NUEVAS TÉCNICAS DIAGNÓSTICAS PCR TR. MLPA

28 Nuevas Técnicas Diagnósticas: Microarrays MONITORIZACION DE LA EXPRESION GÉNICA (RT_PCR) CRIBADO DE COMPUESTOS ACTIVOS FARMACOGENÓMICA DIAGNÓSTICO MOLECULAR: SNPs. CARACTERIZACIÓN GENÉTICA: MCP RECEPTOR LDL. AMAUROSIS CONGENITA DE LEBER. E. STARGARDT. DIAGNÓSTICO MICROBIOLÓGICO.

29 Sample Prep Amplification Fragmentation / Labeling Sample QIAGEN PCR PCR Front-End 8 hrs Array-based Detection Report Scanning & Analysis Hybridization

30 Patrones de expresión génica

31 Chips de ADN: La solución para todo?? Chip MCH 2910 /11 genes + Valoración Clínica Chip MCD 3480 /19 genes + Valoración Clínica

32 Muestra (ADN/ARN) PARA ESTUDIOS GENERALES: SUERO/PLASMA SANGRE TOTAL MÉDULA OSEA MUESTRAS DE TEJIDOS (RA/NECROPSIA/BIOPSIA) SALIVA/PELO PARA DIAGNÓSTICO PRENATAL: VELLOSIDADES CORIALES AMNIOCITOS (CULTIVADOS) SANGRE FETAL SANGRE MATERNA

33 Indicaciones Confirmación de un diagnóstico clínico (FQ, SBW, PW, SA, MCP). Diagnóstico Preclínico o Presintomático (Huntington, HFE, MCP). Diagnóstico Prenatal/Preimplantatorio. Pronóstico (Relación genotipo-fenotipo) Otros: Investigaciones genealógicas, estudios poblacionales, etc.

34 Limitaciones Penetrancia* (NF->Ca mama). Expresividad* (AD, RP, CMT). Anticipación (Steinert, Huntington). Impronta (PW, S. Angelman). Heteroplasmia (Mitocondriales). Genes Modificadores* (FQ, Sordera). *MIOCARDIOPATÍAS

35 Clasificación Clínica o Genética? Complementación Mismo fenotipo por mutaciones en distintos genes (MCP, sordera, RP, ataxias). Distintas mutaciones en el mismo gen producen distinto fenotipo: (Distrofina, CFTR, SCN5A1). Variabilidad fenotípica (MCP, NF1, RP, E. Mitocondriales)

36 Resultados Test SCN5A

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38 Cardiomiopatías /canalopatías hereditarias Miocardiopatía hipertrófica (MCH). Miocardiopatía dilatada (MCD). Miocardiopatía no compactada (MCNC). Miocardiopatia restrictiva (MCR). Miocardiopatia arritmogénica VD (MCAVD). Síndrome QT largo (SQTL; Na, K). Sindrome Brugada (SBr; Na). Sindrome QT corto (SQTC; K). Taquicardia Ventricular Polimórfica Catercolaminérgica (TVPC; RYR2,Ca). S. Holt-Oram (ASD/VSD+Anomalías miembros superiores TBX5, TBX3). DD: Catch 22, A Fanconi, Fenocopias (Thalidomide, Valproate). Aneurisma Torácico Familiar (ACTA2, AAT1, AAT2). DD: Marfan (FBN1), Loeys-Dietz (TGFBR1,TGFBR2), Ehlers Danlos (COL3A1) FENOCOPIAS Tester et al, 2011

39 Características generales Marcada heterogeneidad genética. > 50 genes asociados. >1000 mutaciones. Algunas privativas. Muchos polimorfismos. Mayoria Familiares y AD. Mosaicismo germinal. Marcada heterogeneidad clínica. Penetrancia Incompleta y Expresividad variable. Genes modificadores. Mutaciones en más de un gen. Dobles mutaciones. Factores ambientales. TESTS DIAGNÓSTICOS DISPONIBLES Tester et al, 2011

40 Genes implicados en MCH MYH % (850) MYBPC % (702) TNNT2 3-5% (282) TNNI3 1-5% (280) TPM1 1-5% (294) Otros 16 (6*) <1% Fenocopias: FXN*, GLA*, LAMP2*,PRAKG2*,RAF1; PTPN11*, KRAS*, TTR* Tester et al, 2011

41 Fenocopias MCH

42 Proteínas sarcoméricas en MCH CY HO, 2010

43 CY HO, 2010

44 AJ Marian, 2010

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46 Genes implicados en Canalopatías KCNQ % (SQTL) KCNH % (SQTL) SCN5A 5-10% (SQTL) 20-30% (SBr) Otros 8* <1% (SQTL) RYR % (TPVC) KCNJ2 10% (TPVC) CASQ2 1-2% (TPVC) CACN1C 5-10% (SBr) Otros 6 (5*) <1% (SBr) Tester et al, 2011

47 Schwartz et al, 2001

48 Estudio genético e las miocardiopatías hereditarias: Un salto al vacío?

49 Recomendación estudios genéticos Mayor utilidad clínica en : MCH (80% en subtipo CSI), SQTL, SBr, TPVC. Poco recomendable: MCD, MCAVD Bajo rendimiento. Impacto clínico dudoso. Alto nivel de secuencias de significado incierto o de difícil interpretación. Tester et al, 2011

50 Indicación / Potenciales beneficios Varían según la patología ( HCM deportistas/ neonatal QTL??????). Determinar la causa (molecular / clinica?). Estudio de familiares a riesgo. Recomendar tratamiento personalizado.

51 Indicación según Fenotipo Síncope Inducido por el ejercicio ECG POSITIVO NEGATIVO: VOLTAJE VI Patrón SBr QTc> 460 ms TEST STRESS POSITIVO ECOCARDIOGRAMA + HCM TEST SBr TEST SQTL TEST TPVC TEST HCM Tester et al, 2011

52 Interpretación de los resultados Interpretacion cautelosa de los resultados: Consecuencias de un diagnóstico equivocado. Penetrancia y expresividad.(resultados negativos) Incorporacion al resto de las exploraciones (ECG). Resultados negativos. Los resultados son más probabilísticos que determinantes. En SQTL 4% de blancos y 8% de otras etnias poseen polimorfismos raros no patológicos.

53 Probabilidad de patogenicidad SQTL

54 Resultados Test RYR2 (2179)

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59 Consejo Genético Realizar historia familiar (2-3 gen) Proporcionar información sobre presentación clínica, modo de herencia y planificación familiar. Explicar: Beneficios, limitaciones, riesgos, disponibilidad y costes, y posibles resultados de los tests y su significado. Discutir el posible impacto psico-social, así como las implicaciones éticas y legales. Información no direccional. Consentimiento Informado.

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61 Agradecimientos A todas las familias que han colaborado A mis compañeros del CHMI y UIHDN, Hospital Clinic, Hospital Ramon Y Cajal, IBGM A todos ustedes por su atención