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cromosoma
DNA
RNAm
Proteína
Variación genética “dura” vs. “blanda” o neutra
Variación dura > enfermedades genéticas - hereditarias.
Gen CFTR: seq. Normal: ...ATGACTGTCAGTACGA... Seq. Anormal:...ATGACAGTCAGTACGA...
No portador : TT Portador : AT Enfermo: AA AA desarrolla enfermedad independiente. del ambiente
Variación blanda > susceptibilidad a sufrir una enfermedadsegún el ambiente.
Gen APOE: seq. E3 .. ACGTACGTACAGTACGATACG... Seq. E4 .. ACGTACCTACAGTACGATACG...En una dieta alta en grasas (eg Finlandia), los E4E4 y E3E4
tienen mayor riesgo de sufrir un infarto que los E3E3En Asturias esta variación no está asociada al infarto
DIAGNÓSTICOS – Enfermedades hereditarias/monogénica Identificación de mutación responsable de la patologíaDiagnóstico genético confirmativoDiagnóstico presintomático Diagnóstico prenatal
PRONÓSTICOS (susceptibilidad/cribado)-Factores de riesgo asociado a susceptibilidad
uso clínico limitado investigación
Farmacogenéticos
TEST GENÉTICOS
enfermedades con base genética detección de la mutación responsable de la patología
MUTACIONESMUTACIONES
Madre Enferma Padre sano
Hijo enfermo Hijo sano 50% 50%
HERENCIA AUTOSÓMICA DOMINANTEHERENCIA AUTOSÓMICA DOMINANTE
Madre Portadora asintomática Padre portador asintomático
Hijo/a sano Portadora/portador asintomático Hijo/a enfermo 25% 50% 25%
HERENCIA AUTOSÓMICA RECESIVAHERENCIA AUTOSÓMICA RECESIVA
Madre Portadora obligada Padre sano
Hijo sano Hija sana Hija portadora Hijo enfermo 25% 25% 25% 25%
HERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA XHERENCIA LIGADA AL CROMOSOMA X
GENÉTICA ESTUDIOS FUNCIONALES
NEUROFISIOLOGÍA
ANATOMIA PATOLÓGICA
NEUROIMAGEN
DIAGNÓSTICOS MÁS PRECISOS Y FIABLES
ENFERMEDAD NEUROLÓGICA
NEUROGENÉTICA : TESTS DIAGNÓSTICOS
GEN X/ LOCUS
ANÁLISIS MOLECULAR DIRECTO (FIABILIDAD 100%)/INDIRECTO (PROBABILIDAD)
IDENTIFICACIÓN DE LA MUTACIÓN /LIGAMIENTO POSITIVO
DESCARTAR O CONFIRMAR DIAGNÓSTICO
Degeneración retrógrada de los axones largos del tracto corticoespinal Paresia y espasticidad progresivas en los miembros inferiores Prevalencia: 1.27-9.6 de 100.000 PEH pura
Síntomas piramidales Debilidad y espasticidad bilateral en MMIHiperreflexia de MMII Respuesta de extensión plantar
Urgencia urinaria; deterioro de sentido vibratorio
PARAPARESIS ESPÁSTICA HEREDITARIA (PEH)
PEH complicada Síntomas adicionales
Retraso mental;Ataxia;Amiotrofia;Sordera ;Epilepsia
PARAPARESIS ESPÁSTICA HEREDITARIA (PEH)
Grupo de enfermedades heterogéneas clínica y genéticamente
Gran variabilidad en curso clínico, edad de comienzo, progresión mejor pronóstico edades tempranas (< 30 años)
variabilidad entre los diferentes tipos genéticos de PSH
variabilidad entre diferentes familias con mismo tipo genéticocorrelación genotipo-fenotipo
variabilidad entre miembros de la misma familia
familias con mutación en SPG4 en las que coexisten individuoscon inicio en la infancia e individuos con comienzo > 30 años
factores moduladores (genéticos y/o ambientales)mosaicismo somático (SPG4)
GENÉTICA PEH Más de 30 loci asociados
Tipo de Tipo de HerenciaHerencia
A. DominanteA. Dominante( ~ 80% )( ~ 80% )
A. Recesiva A. Recesiva ( ~( ~ 15% )15% )
Ligada al X Ligada al X ( ~( ~ 5% )5% )
SPG3A SPG3A atlastina (~ 10%) atlastina (~ 10%)SPG4 SPG4 espastina (~ 40%) espastina (~ 40%)SPG6 SPG6 NIPA1 NIPA1SPG 31 SPG 31 REEP1 REEP1
SPG7 SPG7 paraplegina paraplegina
Características clínicas similares en muchas de las formas (SPG3A, SPG4, SPG6 o SPG8)Pocas formas con síntomas clínicos específicos (Síndrome de Troyer SPG20 o Síndrome de Silver SPG17
K
No existe un único mecanismo fisiopatogénico asociado al desarrollo de PEH
genes mutados codifican proteínas con funciones muy diferentes
anomalías en el transporte axonal y el citoesqueleto (SPG10 ( KIF5A); SPG4 (espastina)
transporte de vesiculas a traves de los sistemas membranosos intracelulares (SPG3A, Atlastina)
disfunción del sistema mitocondrial (SPG7, paraplejina)
anomalías en el desarrollo del tracto corticoespinal (SPG1, LICAM)
PSH tipo 4 - SPG4
gen SPG4 cromosoma 2p;17exones; autosómico dominante más de 200 mutaciones
es la forma más frecuente de PSH 40% de las formas dominantes 10-12% formas esporádicas
• edad media de inicio entre 26-35 años •Rango de edad 2-70 años
• No correlación entre tipo de mutación y edad de comienzo forma usualmente no complicada o algunas veces complicada con DCO u otras alteraciones neurológicas
Familias con deterioro cognitivo Familias con PS , retraso mental, trastornos auditivos, defectos en cuerpo calloso, y atrofia cerebelosa
variabilidad clínica condicionada por polimorfismos en el gen SPG4 (factores moduladores )
AAA proteínasproteínas con dominios adenosin trifosfato: unen e hidrolizan ATP
Paraplejina (SPG7)( mitocondrial) ; katatina
diversas actividades celularesciclo celular; transporte de vesiculas (axones);proteolísisfunción de la mitocondria
Espastina “salvaje” interacciona con el microtubuloinduce despolimerización ; unión transitoria a través de extremo amino regulada por dominio AAA
Espastina mutante se une de modo permanente reorganización del esqueleto
patrón filamentoso ovillos perinucleares gruesos pérdida del “aster”
Familia de las AAA proteínas
Dominio AAA
342 599 616
Mutaciones missense
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16SPG4
Espastina
mutaciones en el dominio AAA interfieren con la unión e hidrólisis del ATP
Espastina??
Espastina“ Severing protein”?
SPG3A/ATLASTINA
10% de las formas dominantes formas puras con edades de inicio tempranas (edad media de inicio <10 años ), y progresión lenta
gen con 14 exones y se expresa fundamentalmente en SNC30 mutaciones en dominios funcionales pérdida o ganancia de función
proteína atlastina (558 aminoácidos) pertenece a la familia de las guanidin trifosfatasas (GTPases)
2 dominios transmembrana/GTPasas implicadas en tráfico intracelular
Expresión ubicua pero mayor en regiones del cerebro que controlan el movimiento voluntario
Atlastina mutada RE-AG afectado desarrollo o función axonal inadecuados
Arch Neurol 2004;61:1867-72
• 129 pacientes españoles con PEH esporádica o AD– Procedentes de diferentes puntos de España
• Extracción de ADN /Secuenciación automática de los genes SPG4, SPG3A (NIPA1, REEP1)
» Gen SPG4 todos los pacientes» Gen SPG3A pacientes AD y/o edad de inicio inferior a 10 años » Pacientes con formas AD negativos SPG4 /SPG3A->REEP1, NIPA1» En proceso, estudio de formas recesivas SPG7/paraplejina
• Pocas mutaciones recurrentes/Mutaciones privadasNuevas mutaciones: » estudio de controles sanos» Segregación familiar» conservación de aminoácido
ESTUDIO MOLECULAR DE LOS GENES ASOCIADOS A PEH
Casos índice
26/117 casos índice portadores (22%)» 42% (22/52 ) de pacientes AD portadores
» 6%(4/64) de pacientes esporádicos
Distribución de mutaciones Distribución de mutaciones » 20 / 117 20 / 117 17% en el gen SPG4 17% en el gen SPG4
» 6 / 43 6 / 43 14% en el SPG3A 14% en el SPG3A
Hombres / Mujeres ( % Hombres ) 73/56 (55%)
Fenotipo puro / complicado 123 (95%) / 6 (5%)
Duración (años) 13 ± 8
Edad de inicio (años) Media ± D.T. Rango
35 ± 201 – 77
Tipo de herenciaEsporadico/AF desconocidos:72(56%) Dominante: 56 (43%) Recesivo: 1((1%)
Gen SPG4
• 20 casos índice portadores de mutación en SPG4
– 16 AD / 52 31% ( 35-64%)
– 4 esporádicos / 64 6% ( 10-12%)
Pacientes AD incluidos como esporádicos
No detectamos deleciones / inserciones de exones
Subestimación de la Subestimación de la frecuencia de frecuencia de
mutaciones en SPG4mutaciones en SPG4
A
Mutación Gln347His en el exon 7 del gen SPG4
T A T AAG T G CT
MUTACION 1340 DEL5 EN EXON 9 DE SPG4
MUTACIONES EN SPG4
Glu157LysfsX159
Glu193X
C -tN -t MITAAA -ATPasa
Gln347HisLeu378Arg
Thr463Ala Arg479fs
Ala392fsX405 Asn405fs Ala409Thr
delPhe404 Glu398fsX406 KAVA393-396
5 ’
c.1687+1G/T Ile580Thr
A)
B)
Leu380His
C -tN -t MIT AAA-ATPasaAAA-ATPasa
5 ’
c.1687+1G/T Ile580Thr
A)
B)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 16 17
17 mutaciones: 41% de mutaciones “missense”; 41% de mutaciones “frameshift”Mutaciones descritas previamente
I328L
P489L
Mutaciones nuevas
MUTACIONES EN SPG3A
3’
Gln154Glu Arg239Cys Val253Ile His256Asn
N-t C-tGTPasaGTPasa TMTM TMTM
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Asn440Thr
A)
B)
3’
N-t C-tGTPasaGTPasa
TMTM
TMTM
14
A)
B)
•6 casos índice portadores de mutación en el gen SPG3A E.I. media = 4 años (± 4)
•Todos son AD (6 / 52) 11% del total de AD
5 mutaciones diferentes; todas “missense”Mutaciones descritas previamente Mutaciones nuevas
SPG-64
Val253Ile
¿Penetrancia incompleta ?
Mutación descrita previamente. Asociada a penetrancia incompleta.
FAMILIA SPG19
His256Asn
Anticipación génica
SPG –57
Gln154GluC->G EXON 4
MUTACIÓN DE NOVO. MOSAICISMO GERMINAL
Elevada frecuencia de mutaciones de novo en SPG3A (25% en algunas series) Pacientes sin AF con edad de inicio <20 años cribado de SPG3A
Correlaciones genotipo-fenotipo
CARACTERÍSTICAS CLÍNICAS SPG3A SPG4 p-valor
Nº de Familias (portadores) 6 (17) 20 (36)
Asintomáticos (%)2/15 (26%)3 no datos
7 (19%) 0,492
Fenotipo: puro / complicado 100% 34/2 0,641
Edad media al inicio (años) 4 ± 4 41 ± 15 <0.001
Edad media al examen / diagnóstico (años) 33 ± 20 47,3 ± 13 0,106
Duración media de la enfermedad (años) 25 ± 12 14 ± 8 0,038
Diagnóstico molecular de PEH
• Valoración clínica
• Diagnóstico diferencial
• Arbol genealógico: modo de herencia
• Abordaje del diagnóstico genético-molecular
• Asesoramiento genético • Diagnóstico presintomático
• Diagnóstico prenatal
CONSEJO GENÉTICO
modo de herencia: estimación de riesgo AD riesgo para la descendencia 50% AR riesgo descendencia portadores 100% Ligada al X. Riesgo distinto en función de sexo
determinar grado de penetrancia penetrancia dependiente de la edad
85% de los pacientes SPG4 tienen síntomas a los 45 años penetrancia incompleta
SPG3A anticipación genética
hijos afectados antes que los progenitores (SPG3A)diagnóstico presintomático y prenatal
Test genético no predice edad de inicio ni forma de presentación clínica
DIAGNÓSTICO PRESINTOMÁTICO EN ENFERMEDADESNEURODEGENERATIVAS
Patologías crónicas, progresivas, de curso irreversible y sin tratamiento
Imposible predecir con exactitud como y cuando empezará la enfermedad
Planificación de descendencia; eliminar la ansiedad por incertidumbre
Protocolo de consejo genético y psicológico
DIAGNÓSTICO PRESINTOMÁTICO EN ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS
Equipo multidisciplinar: neurológos, psiquiatras, genetistas
Puntos clave prediagnóstico: NO MENORES DE EDAD historia familiar/confirmar diagnóstico
informar riesgo descendencia beneficios, limitaciones, y riesgos (efectos adversos) del test. Conocer motivación Privacidad
Preparación psicológica del individuo Exploración neurológica Obtención de consentimiento informado
DIAGNÓSTICO PRESINTOMÁTICO EN ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS
Elementos Clave Postdiagnóstico: Información confidencial. PRIVACIDAD
Acompañante Apoyo psicológico
Control de efectos adversos
DFT;Ataxias hereditarias; Corea de Huntington
8% de los individuos a riesgo solicitan DPplanificación descendencia, económica, eliminar ansiedadpocos efectos adversos
DIAGNÓSTICO GENÉTICO PRENATAL
Patologías hereditarias. Estudio genético-molecular del progenitor afectado. Mutación caracterizada No indicado en enfermedades poligénicas y mulfifactoriales.
Células fetales
ADN
Amplificación mediante PCR
Presencia mutación Ausencia de mutación
Análisis genético-molecularAnálisis genético-molecular
DIAGNOSTICO PREIMPLANTACIONAL
Normal/MUTACIÓN SPG Normal/Normal
Normal/Normal
rmal /Mutación
No implantación
implantación
A
B
FAMILIA SPG19
His256Asn
CÉLULAS DE VELLOSIDAD CORIÓNICA NO PORTADORAS DE MUTACIÓN EN SPG3A
GENETICA MOLECULAR DE LA PEH
conocimiento de la base fisiopatólógica
diagnósticos más precisos
terapias más efectivas farmacogenómica farmacogenética
FARMACOGENÓMICA
tecnologías genómicas aplicadas al descubrimiento de nuevos farmácos
CÓMO SE DESCUBREN LOS FÁRMACOS?
Método clásico, empírico, ensayo y error
1. Aislamiento de sustancias de plantas, animales, etc.2. Probar el efecto de las sustancias en animales de laboratorio: antitumorales?, antirreumáticos?, etc3. Probar el efecto en pacientes: ensayos clínicos.
4. Describir las bases moleculares por las que la sustancia es eficaz.
Método de la Farmacogenómica-Proteómica
1. Descubrir qué genes (=proteínas) contribuyen al origeny/o progresión de una enfermedad.
2. Diseñar y sintetizar fármacos que actúen sobre cada una de esas proteínas.
MUTACION EN GEN X
Análisis funcional
MAYOR CONOCIMIENTO DELMECANISMOFISIOPATOLÓGICO
NUEVAS DIANAS TERAPEUTICAS
FARMACOS MÁS EFICACES
FARMACOGENÓMICA Y PEH
Espastina (SPG4)
Hiperestabilizadora de microtubulos
Tratamientos con fármacos que desestabilizan microtubulos
Nocodazol inhibe el fenotipo mutante en modelos animales de Drosophila SPG4Futuros estudios en otros modelos animales y ensayos clínicos en humanos.
NEUROGENÉTICA : TESTS PRONÓSTICOS/FARMACOGENÉTICA
GEN X/ LOCUS
ANÁLISIS MOLECULAR DE VARIACIÓN TIPO POLIMORFISMO
PREDICCIÓN DE RESPUESTA A FARMACO /AJUSTE DE DOSISPREDICCIÓN DE EFECTOS ADVERSOS
5-10 millones de polimorfismos en el genoma humano
respuesta poligénica a fármacos/drogas
factores extrínsecos
Diferencias poblaciones en frecuencia: importancia de
origen poblacional en respuesta farmacológica
antihipertensivos : inhibidores de la ECA
Polimorfismo ECA I/D intrón 16
FARMACOGENETICA.IDENTIFICACIÓN DE DIANAS.FARMACOGENETICA.IDENTIFICACIÓN DE DIANAS.
• Polimorfismos genéticos funcionales
• Genes de dianas terapeúticas
• Polimorfismos genéticos de enzimas que participan en la metabolización de fármacos
• EM de fase I y fase II
Respuesta al tratamiento Obviar efectos adversos
FARMACOGENÉTICA Y PEH
• Tratatamiento sintomático; reducción espasticidad
• Agonista de receptor GABA (baclofeno)
• Diferente respuesta a baclofeno/ajuste de dosis– Factores genéticos implicados en respuesta (modelos murinos)
• Identificación de factores genéticos: tratamientos más efectivos/menos
efectos adversos