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