NUEVAS CAPACIDADES PARA LA MEDICINA GENÓMICA EN CANARIAS. División de Genómica

Transcripción

1 NUEVAS CAPACIDADES PARA LA MEDICINA GENÓMICA EN CANARIAS División de Genómica

2 El material genético en el núcleo celular

3 Conformación 3D del ADN

4 Descubrimiento del ADN

5 El ADN es una doble hélice (1953)

6 Estructura a varias escalas

7 Los cuatro ladrillos del ADN

8 Un alfabeto con una sintaxis especial Complementariedad de bases PO 4 PO 4 adenine thymine PO 4 PO 4 cytosine guanine A se enlaza con T C se enlaza con G

9 El resultado: una hélice de doble cadena

10 T G A C A C T G

11 Una propiedad importante del ADN Elevando temperatura o ph Bajando temperatura o ph

12 A. Diploide B. Dividido en 46 fragmentos: a) 22 pares de autosomas b) 1 par sexual C. ADN mitocondrial (circular, extranuclear) D millones de bases (letras) E genes Cariotipo humano

13 Ejercicio 1 Si la distancia entre dos nucleótidos es aproximadamente 0,34 nm (recuerda que 1 nm es 10-9 m) qué longitud tiene el ADN de una única célula diploide? SOLUCIÓN: Como sabemos que una hebra tiene aproximadamente 3,2 Giga bases Obtenemos que una hebra de ADN mide unos 2,5 m. 2,5 m x 2 hebras = 5 m en una única célula humana Por cierto, ni el ADN ni la célula se ven a simple vista La célula podría verse con un microscopio de los que tienen los centros educativos en sus laboratorios.

14 Ejercicio 2 Si extraemos el ADN de todas las células de mi cuerpo, qué longitud total tiene todo ese ADN? Datos: a) Estimamos unas 50 billones de células diploides en el organismo humano. b) La distancia promedio Tierra-Sol es de km (1 u.a., unidad astronómica). Si estiramos todo este ADN, podríamos enlazar la Tierra con el Sol? Cuántas veces?

15 SOLUCIÓN: 2,5 m x 2 hebras = 5 m en una única célula humana (5 m ADN/célula) x ( células/persona) x (1 km/10 3 m) / ( km) =? Es decir, el ADN empaquetado en los núcleos de todas las células que forman nuestro organismo nos permitiría enlazar la Tierra con el Sol casi 1700 unidades astronómicas! Nota final: la distancia Sol-Neptuno se estima en 30,1 u.a. Podríamos unir el Sol y Neptuno 57 veces!

16 Genoma Humano A. Publicado en 2003 B millones de dólares C. Disponible en Internet

17 Del genoma al gen Dogma central de la Biología Molecular: Gen (ARN) proteína

18 Elementos de un gen Dogma central de la Biología Molecular: Gen (ARN) proteína Longitud variable, mayoría en kb, aunque sólo una pequeña proporción codifica la proteína. Ejemplo: gen TP53 Elementos diferenciados Destacan los exones; representados en ARN maduro

19 Maquinaria de transcripción génica

20 Exoma Genoma

21 Recapitulemos

22 Código genético: codón T (ADN)=U (ARN)

23 Variación genética

24

25

26 Variación genética Sangre periférica (línea germinal) Tejido tumoral/sano (línea somática) DNA

27 Variación genética simple: SNP Copia 1 del chr 5 Copia 2 del chr 5

28 Variación genética estructural

29 Variación genética: indels, STR

30 Genotipo Dos copias de un cromosoma (padre y madre) En un punto concreto, interrogamos los dos alelos que contiene el individuo. C T

31 SNPs: eventos únicos evento de mutación t n generaciones Frecuencia actual

32 Variación para estimar la ascendencia

33 De dónde venimos?

34 Fundamento Cromosoma ancestral Recombinación/n generaciones El desequilibrio de ligamiento generalmente se reduce con la distancia parcialmente debido a procesos de recombinación.

35 Observas variación?

36 Variación genética estructurada La variación génica está estructurada en nuestras poblaciones: Miles de marcadores en poblaciones europeas: asignación de individuos a aprox. 700 km del origen

37 Mezcla en Canarias N. África África SS. Europeo Canarios

38 Variación genética y enfermedad Simple (monogénica, efectos drásticos) Complejas (multigénicas, efectos leves) Información conocida gracias a estudios en familias Información conocida por estudios de asociación Sólo el 16% de las variantes en regiones exónicas

39 Gracias a varios avances Secuencia del genoma humano Desarrollo de chips de ADN Primer borrador en 2003 Basado en renaturalización del ADN

40 Chips de ADN Alelo T Alelo C

41 Secuelas Mapa 3,5 Millones de SNPs 3 poblaciones (N=270) 38 Millones de SNPs 14 poblaciones (N=2504)

42 Identificación de cientos de genes de enfermedad (complejas)

43 Coste por genoma

44 Aplicación clínica? Estudios de asociación Secuenciación clínica OR >> 2

45 Secuenciación de ADN Sanger : Proyecto Genoma Humano millones de pares de bases - $300 millones a $3 billones Masiva (NGS) Con la secuenciación de nueva generación el genoma humano en horas!! Septiembre 2012 Reacción secuenciación y lectura simultanea Miles de millones de fragmentos por carrera 1º Reacción secuenciación y 2º Lectura De 1 a 96 fragmentos por carrera Objetivo: por $1.000/genoma

46 Así lo ve un secuenciador NGS Tienen al menos dos bases alternativas (A, G, C, T) Alelos Aprox. 40 millones descritos

47 También así

48 Así lo vemos con la Bioinformática

49 Secuenciación de nueva generación TB de datos en un sólo estudio = fibra óptica, almacenamiento

50 Secuenciación de nueva generación Phillip Compeau & Pavel Pevzner

51 Secuenciación de nueva generación Phillip Compeau & Pavel Pevzner

52 Secuenciación de nueva generación Phillip Compeau & Pavel Pevzner

53 Alineado > Ensamblado > Mapeado

54 NGS: escalas de producción Dirigido (20-50 genes, pequeños genomas) MiSeq Exomas (12) Exomas (>96) Genomas completos (humanos)

55 Base genética de las enfermedades

56 Análisis de datos ómicos

57 Para qué?

58 Diseño de experimentos

59 Biología + Estadística, Informática

60 Ciclo de análisis NGS Extracción de ADN Obtención de la muestra Secuenciación de ADN de nueva generación teidehpc Generación del informe

61

62 El superordenador teidehpc

63 Quiénes lo hacemos?

64 MUCHAS GRACIAS!!!