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Av. Hidalgo 935, Colonia Centro, C.P. 44100, Guadalajara, Jalisco, México bibliotecadigital@redudg.udg.mx - Tel. 31 34 22 77 ext. 11959 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA Coordinación de Bibliotecas Biblioteca Digital La presente tesis es publicada a texto completo en virtud de que el autor ha dado su autorización por escrito para la incorporación del documento a la Biblioteca Digital y al Repositorio Institucional de la Universidad de Guadalajara, esto sin sufrir menoscabo sobre sus derechos como autor de la obra y los usos que posteriormente quiera darle a la misma. UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA NUEVO HOSPITAL CIVIL DE GUADALAJARA “DR. JUAN I. MENCHACA “ ESPECIALIDAD EN GENÉTICA MÉDICA TESIS PARA OBTENER EL DIPLOMA DE ESPECIALIDAD EN GENÉTICA MÉDICA DETECCIÓN DE PÉRDIDAS O GANANCIAS GENÓMICAS EN PACIENTES CON ANOMALÍAS CONGÉNITAS MÚLTIPLES Y/O DISCAPACIDAD INTELECTUAL EVALUADAS MEDIANTE EL USO COMBINADO DE KITS DE AMPLIFICACIÓN DE SONDAS DEPENDIENTES DE LIGANDOS MÚLTIPLEX (MLPA) M.C.P. Jehú Rivera Vargas Guadalajara, Jalisco, Enero de 2016 UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA NUEVO HOSPITAL CIVIL DE GUADALAJARA “DR. JUAN I. MENCHACA “ ESPECIALIDAD EN GENÉTICA MÉDICA TESIS PARA OBTENER EL DIPLOMA DE ESPECIALIDAD EN GENÉTICA MÉDICA DETECCIÓN DE PÉRDIDAS O GANANCIAS GENÓMICAS EN PACIENTES CON ANOMALÍAS CONGÉNITAS MÚLTIPLES Y/O DISCAPACIDAD INTELECTUAL EVALUADAS MEDIANTE EL USO COMBINADO DE KITS AMPLIFICACIÓN DE SONDAS DEPENDIENTES DE LIGANDOS MÚLTIPLEX (MLPA) ALUMNO M.C.P. Jehú Rivera Vargas DIRECTOR DE TESIS Dr. en C. Jorge Roman Corona Rivera CO-DIRECTORA DE TESIS Dra. en C. Lucina Bobadilla Morales Guadalajara, Jalisco, Enero de 2016 SEDES Unidad de Citogenética, Servicio de Hematología y Oncología, División de Pediatría, Hospital Civil de Guadalajara “Dr. Juan I. Menchaca”. Centro de Registro e Investigación sobre Anomalías Congénitas (CRIAC), Servicio de Genética, División de Pediatría, Hospital Civil de Guadalajara “Dr. Juan I. Menchaca”. Servicio de Oncogenética, Hospital Civil de Guadalajara “Dr. Juan I. Menchaca”. Laboratorio de Citogenética, Genotoxicidad y Biomonitoreo, Instituto de Genética Humana “Dr. Enrique Corona Rivera”, Departamento de Biología Molecular y Genómica, Centro Universitario de Ciencias de la Salud, Universidad de Guadalajara. Contenido temático 1. Titulo 1 2. Investigadores 1 2.1 Investigador Responsable 1 2.2 Investigador Principal 1 2.3 Investigadores Asociados 1 3. Sede 1 4. Abreviaturas 2 5. Marco teórico 3 5.1 Anomalías congénitas múltiples 3 5.2 Epidemiología 3 5.3 Clasificación 3 5.3.1 Clasificación en base a su severidad 4 5.3.2 Clasificación en base a su presentación 4 5.3.3 Clasificación en base a su patogenia 5 5.3.4 Clasificación en base a su etiología 6 6. Niños con anomalías congénitas múltiples 6 7. Discapacidad intelectual en niños 7 8. Ligamiento multiplex-dependiente de amplificación de sonda (MLPA) 9 8.1. Ventajas de MLPA para el estudio genético 10 8.2. Ensayo de MLPA 11 8.3. Variaciones de la MLPA 13 8.4. Limitaciones de la técnica de MLPA 14 8.5. Aplicaciones de la MLPA 14 8.6. MLPA y pérdidas o ganancias genómicas o cromosómicas 15 8.7. MLPA y anomalías congénitas múltiples 15 8.8. MLPA y discapacidad intelectual 15 8.9. Combinación de kits de MLPA de utilidad en el estudio de niños con ACM/DI 16 9. Definición y planteamiento del problema 19 10. Pregunta de investigación 19 11. Magnitud 19 12. Antecedentes 19 13. Justificación 23 13.1 Magnitud 23 13.2 Trascendencia 23 13.3 Vulnerabilidad 24 13.4 Factibilidad 24 14. Hipótesis 24 15. Objetivos 24 15.1 Objetivos general 24 15.2 Objetivos particulares 24 16. Materiales y métodos 25 16.1 Diseño 25 16.2 Universo de Estudio 25 16.3 Muestra de estudio 25 16.4 Tamaño de muestra y sistema de muestreo 25 16.5 Criterios de Selección 25 16.5.1 Criterios de Inclusión25 16.5.2 Criterios de Exclusión 26 11.5.3 Criterios de no Inclusión 26 16.6 Definición de variables 26 16.6.2 Operacionalización de variables 26 16.7 Descripción de Procedimientos 26 16.7.1 Métodos y técnicas 27 16.7.2 Muestra sanguínea 28 16.7.3 Extracción de leucocitos 28 16.7.4 Extracción de ADN por Qiagen 28 16.7.5 Reacción MLPA 29 16.7.5.1 Preparación 29 16.7.5.2 Desnaturalización 30 16.7.5.3 Hibridación 30 16.7.5.4 Ligación 30 16.7.5.5 Reacción PCR 31 16.7.6 Análisis de la información 31 16.8 Validación de datos 32 16. 8.1 Bases de datos y programas de cómputo 32 16.9. Consideraciones éticas 32 16.10 Cronograma de actividades 32 16.11 Recursos 33 16.11.1 Recursos Humanos 32 16.11.2 Recursos Materiales 33 16.11.3 Recursos Financieros 33 17. Resultados y discusión 34 17.1 Frecuencia de detección de síndromes de microdeleción y pérdidas o ganancias subteloméricas 34 17.2 Síndromes de microdeleción (Salsa MLPA PROBEMIX P245-B1) 34 17.2.1 Síndrome de deleción 22q11.21 35 17.2.2 Síndrome de deleción 7q11.23 39 17.2.3 Síndrome de deleción 4p16.3 41 17.2.4 Síndrome de deleción 15q11.2 42 17.2.5 Síndrome de deleción 17p13.3 44 17.3 Síndromes de microdeleciones o microduplicaciones subteloméricas 45 17.3.1Síndrome de microdeleciones o microduplicaciones subteloméricas con cariotipo anormal 47 17.3.1.1 Desbalances subteloméricos en pacientes con cariotipo inicial 46,XXadd(20)(p13): del 20p13 y dup 3p26.3 47 17.3.1.2 Desbalances subteloméricos en paciente 46,XY, del (13)(q34): del 13q34 51 17.3.1.3 Desbalances subteloméricos en paciente con cariotipo 47,XY, +13: dup 13q12.11 y dup 13q34 52 17.3.1.4 Desbalances subtelomericos en pacientes con cariotipo 46,XY,r(18)(p11.3;q23): del 18p11.32 y del 18q23 55 17.3.1.5 Desbalances subteloméricos en paciente con cariotipo 47,XX+21,add(15)(p11.2): dup 21q11.2 y dup 21q22.3 57 17.3.1.6 Desbalances subteloméricos en paciente con cariotipo mos 47,XXY[190]/46,XY[10]: dup Xp22PAR y dup Xq28 59 17.3.2. Síndromes de microdeleciones o microduplicaciones subteloméricas con cariotipo normal 61 17.3.2.1 Síndrome de microdeleción subtelomérica 1p36.33 61 17.3.2.2 Síndrome de microduplicación subtelomérica 3q29 67 17.3.2.3 Síndrome de microduplicación subtelomérica duplicación 4p16.3 69 17.3.2.4 Síndrome de microdeleción subtelomérica 6p25.3 71 17.3.2.5 Síndrome de microduplicación subtelomérica 7p22.3 74 17.3.2.6 Síndrome de microdeleción 8p23.3 subtelomérica 79 17.3.2.7 Síndrome de microdeleción subtelomérica 10q26.3 81 17.3.2.8 Síndrome de microdeleción subtelomérica 12p13.33 83 17.3.2.9 Síndrome de microdeleción subtelomérica 13q12.11 85 17.3.2.10 Síndrome de microduplicación subtelomérica 15q26.3 87 17.3.2.11 Síndrome de microdeleción 18p11.32 y microduplicación subtelomérica 20p13 89 17.4. Comparación de nuestros hallazgos con los estudios previamente publicados 91 17.4.1 Hallazgos con salsa MLPA P245 microdeleciones 91 17.4.1 Hallazgos con salsa MLPA P036/ P070 subtelomérica 91 18. Conclusiones y perspectivas 19. Agradecemientos 93 94 19. Bibliografía 95 20. Anexos 103 Especialidad en Genética Médica 1 1. TITULO Detección de pérdidas o ganancias genómicas en pacientes con anomalías congénitas múltiples y/o discapacidad intelectual evaluadas mediante el uso combinado de kits amplificación de sondas dependientes de ligandos múltiplex (MLPA) 2. INVESTIGADORES 2.1 Investigadores Responsables: Dr. en C. Jorge Román Corona Rivera Doctor en Genética Humana y Especialista en Pediatra Médica, Jefe del Servicio de Genética, Profesor Titular del Curso de Especialidad en Genética Médica (CEGM), Hospital Civil de Guadalajara “Dr. Juan I. Menchaca” (HCG JIM), Director de Tesis. Dra. en C. Lucina Bobadilla Morales Doctora en Genética Humana, Médico Genetista, Supervisora de la Unidad de Citogenética (UC), Servicio de Hemato-Oncología (SHO), División de Pediatría y Profesora Adjunta del CEGM, HCG JIM, Co-Directora de Tesis. 2.2 Investigador Principal: M.C.P. Jehú Rivera Vargas Residente de la Especialidad de Genética Médica, HCG JIM. 2.3 Investigadores asociados Dr. en C. Alfredo Corona Rivera Doctor en Genética Humana, Jefe de la UC y Profesor Adjunto del CEGM, HCG JIM. Dra. en C. Helia Judith Pimentel Gutiérrez UC, SHO, División de Pediatría, HCGJIM Dra. en C. Citlalli Ortega de la Torre UC, SHO, División de Pediatría, HCGJIM Dra. en C. Lisette Arnaud López Servicio de Genética, División de Pediatría, HCGJIM Q.F.B. Alejandro Vázquez Reyes UC, SHO, División de Pediatría, HCGJIM M.C.P. Eugenio Zapata Aldana Residente de la Especialidad de Genética Médica, HCG JIM. 3. SEDES Servicio de Genética y Unidad de Citogenética, División de Pediatría, HCG JIM, Laboratorio de Citogenética, Genotoxicidad y Biomonitoreo, Instituto de Genética Humana “Dr. Enrique Corona Rivera”, Centro Universitario de Ciencias de la Salud, Universidad de Guadalajara. Especialidad en Genética Médica 2 4. Abreviaciones utilizadas AC. Anomalías congénitas ACM: anomalías congénitas múltiples ADN: Acido desoxirribonucleico CGH Arrays: Hibridación genómica comparativa VNC: Variación del número de copias DI: Discapacidad intelectual DHPLC: Cromatografía liquida de alta eficacia desnaturalizante DSM: Manual diagnóstico y estadístico de los trastornos mentales FISH: Hibridación fluorescente in situ GWAS: Secuenciación del genoma completo MLPA: Ligamiento multiplex-dependiente de amplificación de sonda MS: Metilación NT: Nucleótidos PC: Perímetro cefálico PCR: Reacción en cadena de la polimerasa PEATC:Potenciales evocados auditivos de tallo cerebral RPH: Relative peak height (altura relativa del pico) RT: Transcriptasa reversa SMA: Atrofia muscular espinal SNP: Polimorfismos de un solo nucleótido VACTERL: Acrónimo, defectos vertebrales, atresia anal, cardiacos, fistula traqueoesofágica, renal y defectos de extremidades Especialidad en Genética Médica 3 5. Marco teórico 5.1 Anomalías congénitas La dismorfologia es el término utilizado para describir el estudio de las anomalías congénitas. El nacimiento de un niño con anomalías congénitas únicas o múltiples es una fuente de estrés para la familia y el equipo sanitario, (Repetto, 2012). 5.2 Epidemiología de las anomalías congénitas Las anomalías congénitas (AC) son defectos relativamente comunes, afectan al 3% a 5% de los recién nacidos vivos en Estados Unidos y en Europa 2.1%. (Fatema et al., 2011). Las AC representan el 8% a 15% de las muertes perinatales, y del 13% a 16% de las muertes neonatales en la india. Principal causa de mortalidad infantil en Estados Unidos, (Fatema et al., 2011). La morbilidad y discapacidad tienen un impacto mayor en salud pública. Representan un alto costo de servicios de salud para la familia y el estado, ya que por ejemplo están presentes en 30% de las hospitalizaciones en salas pediátricas y su porcentaje es mayor en unidades de cuidados intensivos neonatales Ocupan el primer lugar de mortalidad durante el primer año de vida y posteriormente el tercero, después de los accidentes y neoplasias. Los tipos más comunes de anomalías incluyen entre muchos otros, las cardiopatías congénitas, labio y paladar hendido y los defectos del tubo neural, (Repetto, 2012). Se estima que un diagnóstico definitivo se alcanza en solo aproximadamente el 20- 50% de los niños con ACM, (Repetto, 2012). El mayor impacto de las malformaciones congénitas ocurre en las perdidas gestacionales. Existe una relación inversamente proporcional de defectos congénitos con la edad gestacional (2.7% a término vs 5.9% en prematuros), en prematuros el riesgo se incrementa significativamente con menor edad gestacional (9.3%). 5.3 Clasificación de las anomalías congénitas Las AC se clasifican usualmente desde cuatro enfoques diferentes que se señalan en la Figura 1. 5.3.1 Clasificación en base a su severidad Anomalías mayores. Son aquellas que tienen un efecto adverso sobre la salud, desarrollo o capacidad funcional y están presentes al nacimiento (Fatema et al., 2011). Es decir son aquellas que requieren tratamiento quirúrgico o medico a causa de las consecuencias funcionales o cosméticas. El 2-3% de los recién nacidos tienen anomalías congénitas mayores (Repetto, 2012). Especialidad en Genética Médica 4 Figura 1. Diferentes clasificaciones de las anomalías congénitas según su abordaje. Fuente: Modificado de Corona-Rivera y Ramírez-Dueñas (2013). Anomalías menores. También llamadas errores leves de la morfogénesis. No son de importancia médica tienen un efecto cosmético para el paciente. La presencia de múltiples anomalías menores deben alertar al médico por la probable presencia de una malformación mayor (Merks et al., 2003). Estudios de población sobre anomalías menores mostraron que la presencia de tres o más anomalías menores en un recién nacido hace que el neonato sea más propensos a tener un malformación mayor. Se subclasifican en: a) Anomalías menores verdaderas b) Variantes comunes. 5.3.2 Clasificación en base a su presentación Anomalías Únicas. Son aisladas y no sindrómicas. Patrón de anomalías múltiples. Las anomalías congénitas múltiples, implican defectos menores o mayores con un patrón especifico de anomalías. Se subclasifican en secuencias, asociaciones, espectro, síndrome y anomalías congénitas múltiples no clasificadas. a) Secuencia: Grupo anomalías en cascada, resultante de un solo defecto inicial en la morfogénesis. Por ejemplo la secuencia Robín (micrognatia, glosoptosis y dificultad respiratoria con sin paladar hendido, (Repetto, 2012). b) Síndrome: Es un patrón reconocible de anomalías con un etiología subyacente común. Los síndromes pueden ser reconocidos en el periodo en Especialidad en Genética Médica 5 alrededor del 25% de los recién nacidos evaluados por anomalías congénitas (Repetto, 2012). c) Asociación: Grupo de anomalías congénitas que se producen con una mayor frecuencia de lo esperado por la causalidad, pero sin una etiología común conocida. Por ejemplo la asociación VACTERL que incluye defectos vertebrales, atresia anal, defectos cardiacos, fistula traqueo-esofágica, renal y defectos de extremidades, (Repetto, 2012). d) Espectro: Comprende entidades con múltiples anomalías que muestran gran variabilidad clínica, como el espectro oculoauriculovertebral que puede tener afección prácticamente en todas las áreas del organismo. e) Anomalías congénitas múltiples no clasificadas. Ver más adelante. 5.3.3 Clasificación en base a su patogenia Malformaciones: Resultado de un defecto intrínseco del desarrollo de un órgano, o de una región corporal, debido a una morfogénesis incompleta, redundante y aberrante. Las malformaciones son anormalidades intrínsecas de la blastogénesis u organogénesis, afectando morfogenéticamente la unidad reactiva del embrión, (Gilbert et al., 2014). Las malformaciones que se producen durante los primeros 28 días de desarrollo son defectos de blastogénesis, durante la gastrulación, cuando el embrión constituye un campo del desarrollo primario. Las anomalías de organogénesis se producen durante la 4 a 8 semanas del desarrollo. Los defectos de blastogénesis son más severos que los de organogénesis. Los defectos de blastogénesis son anomalías multisistémicas o defectos de campo politópico, frecuentemente letal; los defectos de organogénesis son más localizados, son defectos del campo monotópico, menos letal, como el paladar hendido, (Gilbert et al., 2014). Con base a mecanismos ontogénicos existen tres principales clases de malformaciones: a) por morfogénesis incompleta, b) por morfogénesis redundante y c) por morfogénesis aberrante. La morfogénesis incompleta es la clase más común de malformaciones e implica una detención total o parcial del desarrollo y por lo tanto produce agenesia o hipoplasia de diferentes órganos o tejidos Deformaciones: Se producen por fuerzas mecánicas que distorsionan las estructuras por lo demás normales, lo que resulta de factores maternos o fetales, que se producen en cualquier momento en la gestación (Merks et al., 2003). Causas maternas como malformaciones uterinas y oligodramnios. Fetales como el pie equinovaro y artrogriposis por distrofia miotonica y mielomeningocele. (Gilbert et al., 2014). Disrupciones: Son defectos estructurales causados por la interferencia del desarrollo genéticamente normal de los primordios, resultado de eventos de varios orígenes, por ejemplo enfermedades vasculares, teratógenos, infecciosas o de origen mecánico, (Merks et al., 2003). Especialidad en Genética Médica 6 Displasia: Resulta de una histogénesis anormal (Merks et al., 2003), defecto estructural que resulta de una organización celular anormal o función alterada. Genes mutados que afectan vías intracelulares o metabólicas intermedias. Las displasias pueden ser metabólicas y no metabólicas. Ejemplo de displasia no metabólica son el síndrome Beckwith-Wiedemann, neurofibromatosis, esclerosis tuberosa, von Hippel-Lindau, Cowden, síndrome Proteus, MEN, síndrome Pallister- Hall y síndrome Marfan. Displasias metabólicas como síndrome Zellweger y síndrome Smith- Lemli-Opitz, (Gilbert et al., 2014). 5.3.4 Clasificación en base a su etiología Monogénica. Representan el 10 -15% Cromosómicas. Representanel 5 -10% de los casos de anomalías congénitas. Infecciones o teratógenos. Representan el 10% Poligénica / multifactorial. Representa el 30 - 40% Desconocida. Representa el 30 - 50% 6. Niños con anomalías congénitas múltiples El término de anomalías congénitas múltiples (ACM) se aplica usualmente a niños con dos o más anomalías mayores o tres o más anomalías menores. Las ACM se definen como dos o más anomalías mayores, con la exclusión de las secuencias y síndromes, (Garne et al., 2011) Si se encuentra una etiología o diagnóstico para dicho patrón de ACM, se sustituye éste término por el correspondiente diagnóstico, v. gr. síndrome Down, asociación VACTERL, otros. Por lo anterior, el término de ACM se reserva para aquellos casos en que no se encuentra un diagnóstico o una etiología que explique dicho patrón de anomalías, por lo que también son llamados polimarformados en sentido estricto o sin diagnóstico. Los defectos al nacimiento afectan de 3 a 5% de todos los recién nacidos en Estados Unidos; el 0.7-1% de todos los recién nacidos, tienen ACM o síndrome, (Repetto, 2012). De acuerdo a la base de datos de la EUROCAT en un estudio de 17,733 casos de anomalías congénitas mayores, se encontró que el 7% tienen ACM, 15% anomalías cromosómicas, 2% síndromes monogénicos y 76% como anomalías congénitas aisladas, (Garne et al., 2011). ACM son causadas por aberraciones cromosómicas, mutaciones genéticas y factores teratógenicos, (Czeizel et al., 2008). Aproximadamente el 40 – 60 % de las anomalías congénitas no tiene un origen conocido. El 20% son resultado de factores genéticos y ambientales. 7.5% son causados por mutaciones en un único gen, 6% son causados por anomalías cromosómicas y 5% son causados por enfermedad materna. El riesgo de recurrencia de ACM es de 5%. Especialidad en Genética Médica 7 7. Discapacidad intelectual en niños La discapacidad intelectual (DI) es un trastorno de inicio en el periodo de desarrollo que caracteriza por limitaciones en la inteligencia y las habilidades de adaptación, en los dominios conceptual, social y practico (DSM-V). El inicio de la discapacidad debe ocurrir antes de los 18 años. De acuerdo al manual diagnóstico y estadístico de los trastornos mentales la discapacidad intelectual se define como un IQ de 70 o menos, en una prueba estandarizada de inteligencia y aplicada individualmente. El término sustituye y mejora el antiguo término de retraso mental. El termino retraso global del desarrollo se utiliza generalmente para describir a los niños menores de 5 años que no cumplan los hitos de desarrollo esperados y tienen déficit en múltiples áreas de funcionamiento. La prevalencia de la discapacidad intelectual se estima en 7.5 por cada 1000 individuos de la población general. Es dos veces más común en los hombres en comparación con las mujeres. El riesgo de recurrencia de la discapacidad intelectual en las familias con antecedente de un niño con discapacidad intelectual grave es de 3 al 9%. La mayoría de los individuos tienen intelectual leve la discapacidad y la causa general no se identifica. Un pequeño porcentaje de los individuos tienen déficits severos y necesitarán apoyos de toda la vida, (Patel et al. 2011) En Europa central, el gasto de la atención sanitaria en la DI según la clasificación internacional de enfermedades (CIE) representa representa el 8% del coste, superando los gastos que se relacionan con otras categorías de la CIE. Además el impacto en la persona y la sociedad, la discapacidad suele crear grandes desafíos para los miembros sanos de la familia, que a menudo tienen que proporcionar una amplia atención y a veces experimentan una importante restricción de la libertad personal, (Rauch et al. 2006). Aunque el conocimiento de la etiología de la DI por lo general no permite un tratamiento, es útil para el manejo de la enfermedad, así como para la aceptación de la discapacidad, la conexión con otros padres y grupos de apoyo. El diagnostico causal proporciona un alivio emocional significativo y duradero para los padres, (Rauch et al. 2006). Los siguientes 3 criterios deben cumplirse: a) Déficits de las funciones intelectuales, como razonamiento, resolución de problemas, planificación, pensamiento abstracto, juicio, aprendizaje académico y el aprendizaje de la experiencia. Confirmada por la evaluación clínica y la prueba estandarizada de inteligencia individualizada. b) Déficit en la función adaptativa, tales como la comunicación, participación social y la vida independiente, en diferentes medios como el hogar, la escuela, el trabajo y la comunidad. c) El inicio de las deficiencias intelectuales y de adaptación durante el periodo de desarrollo. Especialidad en Genética Médica 8 De acuerdo a la severidad la discapacidad intelectual se clasifica, (Escala de Inteligencia de Wechsler): 1. Leve: Coeficiente intelectual en rangos de 50-55 a 70, representa el 85% de los casos 2. Moderada: Coeficiente intelectual en rangos de 35-49 a 50-55, está presente en el 10% de casos 3. Severa: Coeficiente intelectual en rangos de 20-25 a 35-40, presente en el 4% de los casos 4. Profunda: Coeficiente intelectual menor que 20-25 Presente en el 1% de casos La DI también se clasifica en sindromatica y no sindromatica. La DI sindromica, los pacientes presentan una o múltiples características clínicas o comorbilidades además DI. La DI no sindromica definida por la presencia por la presencia de DI como la única característica clínica, (Kaufman et al. 2010). 7.1.1. Etiología de la discapacidad intelectual DI puede ser causada por factores ambientales y/o genéticos. Sin embargo, hasta el 60% de los casos, no hay causa identificable. La exposición ambiental a determinados teratógenos, los virus, la radiación pueden provocar DI, el traumatismo craneoencefálico o la falta de oxígeno al cerebro, explican algunos casos de DI no sindromica, (Kaufman et al. 2010). El cromosoma X ha sido un objetivo en muchos estudios en busca de las causas de DI no sindromatico debido a la mayor afectación de hombres que mujeres, hay aproximadamente 40 genes que se sabe causan DI no sindromatica y el 80% de ellos residen en el cromosoma X, algunos de estos genes causan DI sindromatica y DI no sindromatica, (Kaufman et al. 2010). 1. Causas genéticas. Las causas genéticas de la DI están presentes en el 25- 50% de los casos, aunque este porcentaje aumenta con la gravedad, (Kaufman et al. 2010). La DI es causado por alteraciones cromosómicas, microdeleciones (Un 10% de los pacientes con DI son portadores de microdeleciones o duplicaciones), variaciones en el número de copias, anormalidades en la codificación de un gen y DI asociada al cromosoma X. Algunos ejemplos de enfermedades genéticas son el síndrome Down, síndrome X frágil, y la fenilcetonuria. 2. Causas gestacionales. La DI puede resultar cuando el bebé no se desarrolla correctamente dentro de la madre. Por ejemplo, Una mujer que bebe alcohol o tiene una infección como rubéola durante el embarazo también puede tener un bebé con DI. 3. Causas perinatales. Por ejemplo la encefalopatía hipoxico isquémica. 4. Problemas de salud. Enfermedades como la tos ferina, el sarampión o meningitis pueden causar DI. También pueden ser causada por desnutrición extrema, o por la exposición a sustancias tóxicas como el plomo o el mercurio. Especialidad en Genética Médica 9 El rendimiento de las pruebas genéticas en la identificación de causas genéticas de DI varía del 2 a 7%. 8. Ligamiento multiplex-dependiente de amplificación de sonda (MLPA) La técnica de amplificación de sondas dependientes de ligandos múltiplex (MLPA, por sus siglas en Inglés) fue desarrollada Schouten et al., (2002) en un centro de investigación de Microbiología en Holanda. Es un método de PCR multiplex, que permite que en una misma reacción se pueda detectaranormalidades en el número de copias de hasta 50 secuencias genómicas diferentes de DNA o ARN, es capaz detectar secuencias que difieren en solo nucleótido. Es relativamente fácil de realizar ya que únicamente requiere un termociclador y un equipo de electroforesis. La técnica de MLPA se basa en una primera reacción de unión-ligación de sondas con la zona homologa de interés, solo las sondas que hayan hibridado podrán ser ligadas y posteriormente amplificadas por PCR. Mediante el análisis de fragmentos y aprovechando la diferencia de tamaño de cada una de las sondas, se podrán identificar aberraciones en el número de copias genómicas. Hasta 96 muestras se pueden procesar al mismo tiempo, con resultados en 24 horas. La técnica MLPA posee muchas aplicaciones, incluyendo la detección de mutaciones, el diagnóstico molecular de enfermedades genéticas caracterizadas por la presencia de metilación anormal del ADN, la cuantificación relativa de ARNm, la detección de variaciones en el número de copias del genoma, la detección de duplicaciones y deleciones de genes específicos, determinación de aneuploidias, MLPA posee un gran potencial para el diagnóstico prenatal. 8.1 Ventajas de MLPA para el estudio genético MLPA ofrece múltiples ventajas respecto a otras técnicas que existen en el mercado para la detección de alteraciones en el número de copias genómicas. Las técnicas inicialmente desarrolladas para la detección de mutaciones puntuales, como la secuenciación y la cromatografía liquida de alta eficacia desnaturalizante (DHPLC), generalmente no logran detectar cambios en el número de copias. El análisis Southern pone de manifiesto muchas aberraciones pero no siempre detecta pequeñas deleciones. La reacción en cadena de la polimerasa PCR detecta amplificaciones y deleciones bien caracterizadas (se utiliza cuando se conoce el sitio exacto de la mutación), pero el punto exacto de interrupción de la mayoría de las deleciones se desconoce. Al comparar MLPA con hibridación in situ fluorescente (FISH), la MLPA no solo representa una técnica multiplex sino que también permite identificar aberraciones que resultan demasiado pequeñas (50-70 nt) para ser detectadas por FISH. Finalmente al cotejarla con hibridación genómica comparada (CGH array), MLPA es una técnica de bajo costo y sencilla porque solo requiere de un termociclador y un equipo de electroforesis. MLPA no es útil para el cribado de todo genoma. Motivos por los cuales debe considerarse a la MLPA como la primera alternativa en estudio genético de enfermedades que van desde las clásicas 9 Especialidad en Genética Médica 10 (Duchene, síndrome DiGeorge, SMA), a las más raras (pancreatitis hereditaria, deficiencia de antitrombina) (Tabla 1). Al principio, la detección de deleciones/duplicaciones de genes se basaba principalmente en el uso de Southern Blot y técnicas de FISH. Sin embargo, ambos métodos consumen mucho tiempo y tienen un bajo rendimiento y no son capaces de detectar pequeños reordenamientos intragénicos. El estudio MLPA representa el estándar de oro para el análisis molecular de todas las patologías derivadas de la presencia de variaciones en el número de copias de varios genes, (Stuppia et al., 2012). MLPA, es una técnica semicualitativa, capaz de determinar ganancias o pérdidas en el número de copias de regiones genómicas específicas. Algunas de sus características son su fácil aplicación y bajo costo (Caceres et al., 2011). Debido a su bajo costo, confiabilidad y facilidad de aplicación se ha convertido en una técnica muy popular para la investigación, identificación de alteraciones cromosómicas y como herramienta de diagnóstico, (González et al., 2008). Tabla 1. Comparación entre MLPA y otros métodos para la detección de deleciones/duplicaciones. METODO VENTAJAS DESVENTAJAS MLPA • Detecta pequeños reordenamiento • Hasta 40 objetivos • Alto rendimiento • Bajo costo • No se puede detectar la pérdida neutral de copias de heterocigosidad. • Puede tener problemas con mosaicismo, la heterogeneidad en tumores, o contaminación con las células normales. FISH • Detecta reordenamientos equilibrados • Detecta mosaicismo • Detecta la heterogeneidad del tumor • Puede cuantificar varias copias • No se puede detectar la pérdida neutral de copias de heterocigosidad. • No se puede detectar reordenamientos pequeñas (por ejemplo, deleciones <100 kb o duplicaciones> 500 kb). • Número limitado de objetivos y rendimiento. PCR Cuantitativa • Detecta pequeños reordenamientos e incluso mutaciones puntuales • Pueden cuantificar varias copias • Optimización y eficiencia de prueba es una preocupación. • Número limitado de objetivos. • Puede tener problemas con mosaicismo, la heterogeneidad del tumor, o contaminación con las células Especialidad en Genética Médica 11 • Bajo costo normales. Southern blot • Detecta pequeños reordenamientos • Detecta mosaicismo • No se puede detectar la pérdida neutral de copias de heterocigosidad. • No cuantitativa. • Laborioso y lleva mucho tiempo • Número limitado de objetivos y rendimiento. CGH array • Puede detectar muy pequeñas reordenaciones • Puede investigar el genoma completo • Bajo costo por punto de datos • No se puede detectar la pérdida neutral de copias de heterocigosidad • Costosos equipos y reactivos • Bajo rendimiento SNP array • Puede detectar pérdida neutra copia o heterocigosidad • Puede investigar el genoma completo • Bajo costo por punto de datos • No se puede detectar reordenamientos pequeñas (por ejemplo, deleciones o duplicaciones <100 kb). • Costosos equipos y reactivos • Bajo rendimiento Fuente: Tomado de Stuppia et al. (2012). 8.2. Ensayo de MLPA La sonda de MLPA consiste en dos sondas de oligonucleótidos. Cada locus amplificable por PCR consiste en dos hemisondas, cada una de las cuales contiene la mitad de la secuencia blanco, fragmento primer variable en tamaño y unos de los primer necesarios para la amplificación. Una diferencia entre la MLPA y la PCR multiplex estándar, la MLPA utiliza un único par de primer para amplificar todas las secuencias. El resultado de la amplificación de productos de KIT SALSA MLPA está en rangos de entre 130 – 480 nt (nucleótidos), en longitud y puede ser analizado por electroforesis capilar. La reacción de MLPA se puede dividir en cinco pasos: (1) desnaturalización del ADN y la hibridación de sondas de MLPA; (2) reacción de ligación; (3) amplificación por PCR; (4) la separación de los productos de amplificación por electroforesis; (5) el análisis de datos, (Figura 2). 12 Especialidad en Genética Médica 12 Figura 2. Pasos de la reacción de MLPA. Fuente: MRC Holland™. En el primer paso, el ADN se desnaturaliza y se incuba con una mezcla de sondas de MLPA. Cada sonda de MLPA consiste de dos oligonucleótidos separados, las dos sondas de los oligonucleótidos hibridan inmediatamente junto a las secuencias blanco, solo cuando las dos sondas hibridan en las zonas blanco pueden ser ligadas durante la reacción de ligación. Solo las sondas ligadas pueden ser amplificadas por PCR, una de las sondas del par de primer está marcada con fluorescencia. Los productos de amplificación son separados usando electroforesis capilar. Las sondas de oligonucleótidos que no se ligan no pueden ser amplificadas por lo que no generan una señal. La eliminación de sondas que no ligan es innecesaria lo que hace de la MLPA una técnica sencilla. El análisis se realiza mediante la medición de los picos o áreas de fluorescencia comparándolo con muestras de ADN control. Por lo tanto, el MLPA solo utiliza un par de primers para la amplificación, mientras que la PCR múltiplex típica requiere el uso de primers de PCR específicos para cada secuencia diana. 13Especialidad en Genética Médica 13 Las dos etapas principales de un análisis MLPA son la normalización y la inferencia de alteraciones en el número de copias. Normalización para controlar la variación de la eficiencia de la PCR se hace a través del uso de sondas control. El método más simple de normalización, determina la señal normalizada de cada sonda en una muestra dada dividiendo la intensidad máxima por la suma de todas intensidades de pico de la muestra. Este método fue inicialmente propuesto y recomendado por MRC-Holand. Porcentajes inferiores a 0,7 se consideran pérdidas y relaciones de más de 1.33 son ganancias en el número de copias. MLPA se basa en comparación de intensidades de los picos de las diferentes sondas entre la muestra estudiada y las muestras de control, (González et al. 2008). Pocos métodos se han desarrollado para detectar CNV (variaciones en el número de copias) a partir de datos de MLPA, algunos de los que se ofrecen como Coffalyser que es el software más utilizado, un programa basado en Excel capaz de realizar todos los pasos de normalización de datos y correcciones para la señal pendiente. Se recomienda el Coffalyser por su facilidad de uso, el software requiere una licencia Microsoft de Office para operar y, no incorpora los últimos adelantos en el análisis de los datos de MLPA (Caceres et al., 2011). Más recientemente, Van Eijk et al. desarrolló MLPAinter, una herramienta para la visualización y el control de calidad de los datos MLPA. Una herramienta especialmente útil para manejar una gran cantidad de muestras. MLPAstats es una herramienta para evaluar la significancia de la diferencia de los picos entre casos y controles. Considerando una ganancia relativa (1), la pérdida de (-1) o sin cambio (0). 8.3 Variaciones de la MLPA Pocas variaciones de MLPA se han desarrollado, como la RT-MLPA (Transcriptasa reversa MLPA), se utiliza para el perfil de ARNm, para la detección de ARNm de diversos genes de la apoptosis y la inflamación. La RT-MLPA ofrece varias ventajas en comparación con otras técnicas de perfiles de expresión (Transferencia Northerm, PCR en tiempo real y microarrays). En primer lugar permite el rápido procesamiento de numerosas muestras en una PCR estándar de formato de 96 pocillos. En segundo lugar el análisis de RT-MLPA es sencilla y aporta información cuantitativa sobre el tamaño medio del gen. Aunque la cantidad preferida de muestra de ARN es de 20 a 200 ng, RT-MLPA se ha utilizado con éxito en poca muestra, 5-10 ng. La MS-MLPA (MLPA de metilación) es otra variación de la MLPA que se utiliza para la cuantificación del número de copias y perfiles de metilación. Es un método semicuantitativo para perfiles de metilación, en la que la detección del número de copias se combina con el uso de una enzima de restricción sensible a la metilación, es ampliamente utilizado en la detección de alteraciones epigenéticas. Útil para la detección de enfermedades de impronta como síndrome Angelman, Prader Willi y Beckwith Wiedemann. En el análisis de errores de metilación en muestras de tumores, para examinar la inactivación transcripcional de genes supresores de tumores que pueden dar lugar a la progresión del tumor o la resistencia a los Especialidad en Genética Médica 14 agentes quimioterapicos. La detección de patrones de metilación aberrantes, se puede utilizar para examinar el tipo de tumor más de cerca. 8.4. Limitaciones de la técnica de MLPA Se requieren entre 100 a 200ng de muestra de ADN para obtener resultados confiables y reproducibles. Las reacciones de MLPA son más sensibles a contaminantes y a la degradación del ADN que la PCR convencional. La detección de deleciones que implican un solo exón deben ser analizadas por otro método. Puede ser capaz de discriminar mutaciones puntuales conocidas. En comparación con FISH el MLPA no puede ser utilizado para estudiar células individuales. No detecta mosaicos. MLPA es también incapaz de detectar reordenamientos equilibrados, ya que esta técnica se basa en la comparación de cantidades de ADN de un paciente frente a un control. Actualmente existen en el mercado más 300 sondas dedicadas al estudio de distintas enfermedades. 8.5 Aplicaciones de la MLPA Trastornos Neuromusculares. Varios tipos de trastornos neuromuscular heredados son debidos a deleciones o duplicaciones de genes específicos. Entre estos, Distrofinopatias (distrofia muscular de Duchenne y Distrofia Muscular Becker), atrofia muscular espinal (SMA) y la neuropatía hereditaria de Charcot Marie Tooth representan una gran parte de las enfermedades neuromusculares. Análisis del gen SHOX. El gen SHOX, asignado en la Región pseudoautosómica de los cromosomas X e Y, está implicado en la regulación del crecimiento y se relaciona con diferentes enfermedades como el síndrome de Turner (TS), estatura corta idiopática (ISS), discondrosteosis de Leri Weill (LWD) y la enfermedad de Langer (LS). La mayoría de las mutaciones que causan deficiencia de SHOX están representadas por deleciones dentro de la región codificante de este gen. Los principales enfoques utilizados originalmente para la detección de deleciones eran FISH o el análisis de microsatélites, que son estudios no útiles para su aplicación en un programa de cribado, y también teniendo en cuenta que la baja estatura es una condición muy común que afecta a aproximadamente 3 % de la población. El estándar de oro para la detección de deleciones en SHOX es el MLPA. El MLPA es capaz de detectar diferentes reordenamientos del gen SHOX (incluyendo pequeñas deleciones intragénicas no detectables por el análisis FISH) Diagnóstico prenatal. MLPA es una prueba rápida, flexible, sensible y robusta para la detección prenatal de aneuploidías. Van Opstal et al. Informo de un estudio prospectivo sobre 4.000 muestras utilizando MLPA para detectar aneuploidías de 13, 18, 21, X e Y cromosomas, obteniendo 3932 concluyentes (98,3%) y 68 (1,7%), los resultados no concluyentes. El estudio MLPA parece ser un buen candidato para reemplazar el análisis FISH de interface para la detección de aneuploidías cromosómicas más comunes, aunque el cariotipo sigue siendo el estándar de oro para el diagnóstico prenatal completo. Especialidad en Genética Médica 15 Cáncer. Varios estudios han investigado la utilidad del análisis MLPA en el estudio molecular de diferentes formas de cáncer. Las tres principales aplicaciones del estudio MLPA en este campo son: análisis de deleciones / duplicaciones en la línea germinal en los genes relacionados con cánceres hereditarios; el análisis de deleciones / duplicaciones somáticas en los genes implicados en la progresión de la enfermedad y a la respuesta a la terapia; análisis de la metilación del ADN como un mecanismo de inactivación de los genes supresores de tumores. 8.6. MLPA en pérdidas o ganancias genómicas o cromosómicas En niños con ACM y/o DI la técnica de MLPA ha resultado de utilidad para identificar péridas o ganancias genómicas a nivel subtelomérico o bien para la identifación de microdeleciones en síndromes tanto comunes (v. gr. síndrome Prader-Willi, Williams, otros) como de díficil reconomiento clínico (microdeleción 2p16, microdeleción 17q21, otros). 8.7. MLPA y anomalías congénitas múltiples Las anomalías congénitas múltiples afectan aproximadamente al 3% de los recién nacidos. La capacidad del cariotipo convencional para detectar anomalías cromosómicas en los recién nacidos varía considerablemente del 3 a 15%. Usando FISH, GWAS y MLPA casi duplica la tasa de detección de anomalías cromosómicas en ACM/DI. El GWAS solo detecta solo detecta el 99% de todas las alteraciones cromosómicas, por tanto se considera que el GWAS debe sustituir al cariotipo convencional, pero su alto costo hace difícil su implementación. Por tanto la MLPA por su bajo costo, rapidez hace que sea una alternativaviable en estos pacientes con ACM/DI. 8.8. MLPA y discapacidad intelectual DI es un problema común que afecta aproximadamente al 1-3% de la población, pero varia en diferentes estudios de 1 a 10%. La causa de la discapacidad intelectual sigue siendo desconocida hasta en el 80% de los pacientes, (Rauch et al. 2006). Se estima que la mitad de los casos se deben a factores genéticos, las aberraciones cromosómicas la causa más común. Varios métodos basados en FISH, PCR, array y estudios del genoma completo ha sido desarrolladas en los últimos años para aumentar la tasa de detección de aneusomias inicialmente de las regiones subtelomericas, (Rauch et al. 2006). La MLPA es una técnica rápida, fácil de interpretar y rentable, sigue siendo el método de elección para el cribado de grandes cohortes de pacientes con DI en países en desarrollo. Los reordenamientos subtelomericos submicroscopicos han sido durante mucho tiempo implicados en la etiología de la DI no sindromatica. Estos reordenamientos incluyen deleciones, translocaciones equilibradas y otras aberraciones que no pueden ser vistas bajo el microscopio. Las regiones subtelomericas son un foco análisis para los reordenamientos subtelomericos, como la densidad de genes en esta región es mayor que en el resto del genoma, (Kaufman et al. 2010). Especialidad en Genética Médica 16 Aproximadamente la mitad de las aneusomias segmentarias implican regiones subtelomericas y terminales de los cromosomas. Los reordenamientos subtelomericos han demostrado ser causa significativa de DI en muchos estudios cromosómicos y se cree que son responsables de 3-6% de los casos, y aproximadamente el 50% de ellos son hereditarios, (Kaufman et al. 2010). El numero genes cuyo defecto puede dar lugar a discapacidad intelectual es grande. En algunos casos las características fenotípicas sugieren la implicación de un gen o región cromosómica. Sondas de MLPA se encuentran disponibles para encontrar la causa del retraso mental sindromatico, tales como síndrome Rett, Sotos, Prader- Willi/Angelman. Para los pacientes con discapacidad intelectual no sindromatico la causa genética se encuentra en una minoría. Por lo general la detección primaria se realiza mediante cariotipo, cuando no se detecta anomalía se sugiere el uso de las siguientes sondas: • SALSA Probemix MLPA P245 para síndromes de microdelecion (21 síndromes de microdelecion distintos). • SALSA Probemix MLPA P036 para telomeros. 8.9. Combinación de kits de MLPA de utilidad en el estudio de niños con ACM/DI Salsa MLPA P036 human telomere-3 probemix Aproximadamente el 3-8% de todos los casos de discapacidad intelectual es causado por variaciones en número de copias de regiones subtelomericas. Esta salsa MLPA P036 contiene una sonda MLPA para cada región subtelomerica y está diseñada para detectar deleciones y duplicaciones de regiones subtelomericas. Los cromosomas acrocentricos 13, 14, 15, 21 y 22, tienen más de 10 Mb de secuencias de repetidos. También incluye dos sondas no telomericas para secuencias especificas del cromosoma Y. Debido a un aumento en la frecuencia de variaciones en el número de copias (CNV) cerca de los telomeros en los individuos sanos, se recomienda investigar más a fondo cualquier anomalía detectada. Las deleciones y duplicaciones detectados por MLPA siempre deben ser confirmados por otros métodos. Salsa MLPA P070 human telomere-5 probemix Esta salsa contiene una sonda para cada región subtelomerica y está diseñada para detectar deleciones y duplicaciones subtelomericas. La mayoría de las sondas están diseñadas para un gen bien caracterizado cerca del telómero. Para la confirmación de resultados sonda MLPA P036 puede ser usada. No todas las deleciones y duplicaciones detectadas serán patogénicas, especialmente en el caso de subtelomericas. Salsa MLPA P245 síndromes de microdeleción Especialidad en Genética Médica 17 Desarrollada para el estudio de pacientes que presentan retraso en el desarrollo o DI inexplicable. Los resultados que sugieren una deleción o duplicación de origen cromosómico deben ser confirmados por otras técnicas o por sondas MLPA específicas. Está limitada a un número de sondas para cada región cromosómica específica y no detecta todas las posibles causas de los síndromes incluidos. Varios de estos síndromes de microdeleciones son de diagnóstico clínico difícil, por lo que este kit de MLPA constituye una importante herramienta para el diagnóstico. Tabla 2. Síndromes microdeleción detectados con la sonda P245 de MLPA. REGION AFECTADA TRASTORNO HALLAZGOS CLINICOS 1p36 Síndrome deleción 1p36 Discapacidad intelectual, hipotonía, disgénesia cerebrales, anomalías congénitas del corazón, anomalías visuales y fontanela anterior amplia. 2p16 Síndrome deleción 2p16 Discapacidad intelectual, rasgos autistas, microcefalia progresiva, ptosis palpebral e hipoplasia nervio óptico 2q23/MBD5 Síndrome microdelecion 2q23 Discapacidad intelectual grave, hiperactividad, risa inapropiada, microcefalia, talla baja y convulsiones 2q33/SATB2 Síndrome Glass Discapacidad intelectual, microcefalia, fisuras palpebrales hacia abajo, dientes apiñados, paladar hendido y convulsiones 3q29 Síndrome microdelecion 3q29 Discapacidad intelectual de leve a moderada, autismo, marcha atáxica, microcefalia, labio y paladar hendido 9q22.3 Síndrome Gorlin Craneosinostosis sutura metopica, hidrocefalia obstructiva, convulsiones, calcificación de la hoz del cerebro, carcinoma de células basales de la piel y hoyuelos en piel de palmas y plantas. 15q24 Síndrome microdelecion 15q24 Discapacidad intelectual, fisuras palpebrales oblicuas hacia abajo, hipotonía, hernia diafragmática y ano imperforado. 17q21 Síndrome Koolen De Vries Discapacidad intelectual de moderada a severa, hipotonía, cara alargada, anomalías cardiacas y genitourinarias. 22q13 Síndrome Phelan-‐ McDermid Hipotonía neonatal, retraso global del desarrollo, crecimiento normal o acelerado, dolicocefalia y orejas grandes. 5p15 Síndrome Cri du Chat Llanto característico, fisuras palpebrales oblicuas hacia arriba, discapacidad intelectual, microcefalia y micrognatia 18 Especialidad en Genética Médica 18 22q11 Síndrome Di George Leve a moderada deficiencia inmune, anomalía cardiaca, hipoparatiroidismo, anomalías oculares y renales y paladar hendido. Región distal 22q11 Síndrome deleción distal 22q11 Deficiencia de células T, arco aórtico interrumpido, estenosis de coanas, retrognatia, orejas pequeñas. 10p15 Síndrome Di George 2 Defectos septum interventricular, aneurismas septum ventricular y defectos del tabique auricular. 8q Síndrome Langer-‐ Giodion Discapacidad intelectual, exostosis múltiple cartilaginosa, nariz bulbosa, cabello escaso y micrognatia. 17p Síndrome Miller-‐Dieker Lisencefalia, hipoplasia de cuerpo calloso, retraso psicomotor, micrognatia, microcefalia, convulsiones. 17q11.2 Síndrome microdelecion NF1 Retraso psicomotor, neurofibromasde inicio temprano, manchas café con leche, microcefalia, nódulos de Lisch 15q11-‐q13 Síndrome Prader-‐Willi/Angelamn Hipotonía, dificultad para succión, discapacidad intelectual, obesidad/ escasa coordinación motriz, problemas de equilibrio, ataxia, estado aparente de alegría. Duplicación MECP2/Xq28 Síndrome Rett Sexo femenino, discapacidad intelectual de leve a severa, movimientos estereotipados de las manos 16p13.3 Síndrome Rubinstein-‐Taybi Pulgares anchos, discapacidad intelectual moderada a grave, fisuras palpebrales oblicuas hacia abajo 17p11.2 Síndrome Smith-‐Magenis Retraso psicomotor, alteraciones de comportamiento, hipotonía, hiporreflexia, letargo generalizado, hiperactividad e impulsividad. 5q35.2-‐q35.3 Síndrome Sotos 5q35.3 Sobrecrecimiento, acromegalia, discapacidad intelectual, paladar alto, prognatismo y edad osea avanzada 7q11 Síndrome Williams Hipercalcemia, estenosis de la aorta supravalvular, hipertensión e iris stellata 4p16.3 Síndrome Wolf-‐Hirschhorn Microcefalia, puente nasal ancho en casco griego, micrognatia, asimetría facial, orejas grandes y protuberantes Fuente: Modificado de Wilson y Cooley (2000). Especialidad en Genética Médica 19 9. Definición y planteamiento del problema Existe una gran cantidad de pacientes con ACM/DI en nuestro medio en los que no se ha llegado al diagnóstico, los cuales representan aproximadamente el 50% de casos. Un 3% a 8% de los casos de retraso mental son causados por variaciones en el número de copias de regiones telomericas. 10. Pregunta de investigación ¿Cuál es la frecuencia de detección de pérdidas o ganancias cromosómicas en pacientes con anomalías congénitas múltiples y discapacidad intelectual evaluadas mediante el uso combinado de kits de MLPA? 11. Magnitud Los pacientes agrupados como con ACM/DI comprenden un grupo amplio y heterogéneo de enfermedades que afectan a aproximadamente el 3% de los recién nacidos. Un porcentaje estimado en más del 40-60% de pacientes con ACM/DI quedan sin un diagnóstico definitivo, con sus consecuentes implicaciones para estas familias durante el asesoramiento genético y la capacidad de cariotipo convencional para detectar anomalías cromosómicas en estos pacientes varía considerablemente, desde 3% hasta un 15%, dependiendo de la selección de los pacientes y la inclusión del síndrome de Down en las cohorte. Un 3% a 8% de los casos de ACM/DI son causados por variaciones en el número de copias de regiones subteloméricas y un número similar se explica por microdeleciones en otras regiones de los cromosomas. 12. Antecedentes Cariotipo convencional detecta anomalías en 3 a 15% de los pacientes con anomalías congénitas múltiples. La MLPA proporciona una mayor detección que el cariotipo convencional, un menor coste que el estudio de asociación del genoma completo, GWAS. El GWAS detecta el 99% de todas alteraciones cromosómicas seguido del FISH, pero por su alto costo se hace difícil su aplicación, (Jehee et al., 2011). La mayoría de las enfermedades hereditarias humanas se deben a alteraciones en la secuencia de ADN (mutaciones puntuales), deleciones o duplicaciones de genes representan una parte relevante (aproximadamente 5%) de todas las mutaciones causantes de enfermedades, y en algunos casos son los más causa frecuente de una enfermedad genética, (Stuppia et al., 2012). Estudio de Jehee et al. (2011), incluyó 261 individuos a los que se les realizo análisis de cariotipo y MLPA, revelaron desequilibrios cromosómicos en 87 (33,3%) pacientes. Cariotipo convencional detectó 17 de la anomalías (6,5%), mientras que MLPA identificó 83 (31,8%). En los pacientes con cariotipo normal, desequilibrios subtelomericos microscópicos se encontraron en 19 pacientes (7,3%), 11 de ellos Especialidad en Genética Médica 20 eran terminales o deleciones crípticas, y el resto eran translocaciones balanceadas 57 (21.8%). Estudio de Pohovski et al. (2013) incluyo 150 pacientes con DI inexplicable con o sin rasgos dismorficos o anomalías congénitas. Utilizo dos kits de MLPA, P036, PO70 para deleciones subtelomericas y el kit MLPA P245 para síndromes de microdelecion. El análisis subtelomerico con ambas sondas se realizó en todos los pacientes. En 21 (14%) se encontró que tenían desequilibrios cromosómicos, 11 (7.3%) reordenamientos subtelomericos, 10 microdeleciones y 9 pacientes desequilibrios subtelomericos. En tres pacientes los desequilibrios fueron detectados por SALSA MLPA P036. De las 10 microdeleciones 5 correspondieron a síndrome DiGeorge, dos síndromes microdelecion 17q21.31, un síndrome microdelecion 15q24, un síndrome Prader-Willi/Angelman y un síndrome Langer-Giedion. Todos los desequilibrios fueron verificados por kits MLPA de seguimiento, y es el primer estudio que utiliza kits MLPA para la confirmación y para establecer el tamaño aproximado de los desequilibrios. Pruebas confirmatorias con kits de MLPA en combinación con cariotipo de alta resolución y/o revisión de los hallazgos clínicos es en la mayoría de los casos suficiente para establecer el diagnostico. Varios estudios han demostrado la viabilidad de CGH array o MLPA como pruebas de primera línea en la detección desequilibrios cromosómicos constitucionales crípticos. La MLPA comparada con la CGH array es una técnica rápida, de bajo costo y una opción razonable para los pacientes con DI. En pacientes con DI y cariotipo normal la MLPA para cribado subtelomerico ha identificado desequilibrios patogénicos en 2.9 a 5.3% de los pacientes. La incidencia de síndromes de microdelecion y microduplicación fue 6.6%, el síndrome Di George fue la alteración más frecuente, que se encuentra en el 3.3% de los pacientes y representa una cuarta parte de todas las aberraciones detectadas y va de acuerdo a otros estudios. En este estudio todos los pacientes fueron evaluados por genetista clínico y tenían un cariotipo de rutina normal. Estudio Mundhofir et al. (2013), incluye 436 pacientes con DI inexplicable, en los cuales utilizaron la SALSA MLPA P070 y P036 para desbalances subtelomericos. Los resultados anormales fueron confirmados con otros kits MLPA, FISH y SNP. Como resultado encontraron alteración subtelomerica en el 3.7% de los pacientes. Con la SALSA P070 se encontró deleción o duplicación subtelomerica en 23 de los 436 pacientes. En 20 de estos pacientes la alteración fue confirmada por la SALSA P036, en tres casos no pudo confirmarse. La prueba a los padres fue posible en 8 de los 20 pacientes, puso de manifiesto una ocurrencia de novo en 5 casos. Concluyendo que los reordenamientos subtelomericos son una causa importante de DI. Estudio Wu et al. (2010), incluyo 451 niños chinos con moderado a severo retraso del desarrollo y DI inexplicable. Fueron evaluados con SALSA MLPA subtelomericas P070 y P036 y SNP array para determinar variaciones en el número de copias. Alteraciones subtelomericas fueron identificados en 23 pacientes, con una tasa de detección de 5.1%, 16 pacientes con deleción simple, 2 con duplicación y 5 con deleción y duplicación. La deleción más común fue la 4p16.3. Se realizó MLPA a los Especialidad en Genética Médica 21 padres de pacientes con alguna alteración subtelomerica, no encontrándose reordenamientos. Ahn et al. (2007), estudio 208 pacientes para la detección desequilibrios subtelomericos y validación de la técnica MLPA. 124 pacientes con diagnóstico previo de anomalías cromosómicas se utilizaron en el estudiode validación. Los casos de anomalías incluían trisomía 13, 18 y 21, delaciones, duplicaciones, anomalías en cromosomas sexuales y alteraciones submicroscopicas identificadas por FISH. Otros 84 pacientes para el estudio de detección desequilibrios fueron incluidos. Utilizo cuatro sondas de MLPA subtelomericas (MRC-Holland), P019, P020, P036 AY B y P069. Todas las muestras de los pacientes fueron probadas con una combinación de P019 + P020, P036 A/B y P069. Todas las anomalías subtelomericas identificadas por MLPA se probaron posteriormente utilizando sondas subtelomericas específicas del cromosoma de Abbott-Vysis o MP Biomedicals. Análisis FISH multisubtelomerico se llevó a cabo. Como resultado todas las regiones subtelomericas anormales conocidas fueron correctamente identificadas. En tres casos con anomalías conocidas, la anomalía solo se detectó por una de las dos sondas de MLPA. Un paciente quien había sido previamente diagnosticado con monosomia 2q37 mediante cariotipo con bandeo G mostro un numero normal de copias de esta región por MLPA. En un paciente se encontró una deleción por la técnica de MLPA, mientras que el estudio FISH resulto normal. Los resultados de validación mostraron que la técnica MLPA es altamente eficiente para la detección de desequilibrios subtelomericos, con intervalos de confianza del 95%. Además en este estudio fueron evaluados 455 pacientes, MLPA subtelomericos detecto anormalidades en el número de copias en 27 (5,9%). En uno de ellos se encontró una duplicación (22q; 1 sonda) y deleción (9q; 2 sondas) que no habían sido detectados por el análisis cromosómico de bandas G. Tres resultados fueron confirmados posteriormente por otras técnicas, ya sea FISH o mediante pruebas de otros miembros de la familia. En 13 casos se encontró una deleción, tres de las cuales fueron intersticiales y duplicaciones en 15 casos, seis de las cuales fueron intersticiales. En seis casos se trató de una anomalía de novo. Siete casos se demostraron ser hereditarios. Por tanto en este estudio como en publicaciones anteriores en el uso de la MLPA para detectar desequilibrios subtelomericos recomienda el uso de dos sondas diferentes para identificar regiones subtelomericas anormales, ambas sondas necesarias para demostrar concordancia de un resultado anormal. Aunque algunos resultados tienen que ser confirmados por otras técnicas y algunos son heredados de los padres de apariencia normal y por lo tanto pueden ser hallazgos incidentales. Todos los resultados anormales se les realizo un seguimiento con FISH. En los casos en los que solo una sonda MLPA da resultado anormal, la confirmación por otra técnica se considera necesario antes de llegar a un diagnostico concluyente. La FISH es la primera prueba de seguimiento. La prevalencia de desequilibrios subtelomericos ha sido previamente reportado como entre 0 y el 10.7% por FISH y MLPA. Especialidad en Genética Médica 22 En conclusión la MLPA es una técnica extremadamente eficiente, y por motivos de rendimiento y costo tiene ventajas considerables sobre FISH. La CGH-array aumentara claramente la detección de anormalidades en pacientes con retraso del desarrollo, dismorfia y DI. Sin embargo por su mayor costo y en su sistema de salud financiado por estado es que poco probable su introducción, hasta entonces la MLPA representa el mejor método disponible para desequilibrios submicroscopicos. Erjavec et al. (2006), estudio 100 pacientes con DI y/o rasgos dismorficos, con el objetivo de identificar reordenamientos subtelomericos crípticos como causa de DI mediante la técnica FISH y su confirmación con MLPA y CGH array. Se estudiaron 54 niñas y 46 niños de entre 0 a 19 años (media 3 años), los criterios de selección fueron DI de leve a moderada (CI <70) o retraso del desarrollo con rasgos dismorficos; cariotipo normal con un nivel de resolución > 450 bandas, excepto en un caso en el que se encontró material translocado utilizando FISH y una deleción subtelomerica; exclusión de otras posibles etiologías mediante una evaluación genética completa y las pruebas pertinentes, por ejemplo síndrome X frágil. Se analizaron un mínimo de 5 metafases para cada cromosoma, más de 10 metafases e interfaces se analizaron cuando se detectaron reordenamientos cromosómicos. La técnica MLPA se llevó a cabo utilizando el kit SALSA P036 (MRC Holland). La hibridación genómica comparativa se realizó también. En cuanto a los resultados se detectaron 11 aberraciones subtelomericas, la FISH revelo 10 reordenamientos subtelomericos, 4 pacientes con reordenación criptica desequilibrada, 2 con una deleción, 4 pacientes una deleción de 2qter una aparente variante normal. Se realizaron estudios de los padres en dos casos con deleción. La MLPA confirmo todos los reordenamientos subtelomericos excepto no detecto el polimorfismo 2qter, porque esta región se encuentra fuera de la región subtelomerica 2q polimórfica. Con la CGH se confirmaron anomalías subtelomericas superiores a 8MB, aunque algunas de las desventajas de esta técnica es su incapacidad detectar reordenamientos equilibrados y regiones altamente repetitivas. Rauch et al. (2006), incluyo 600 muestras de pacientes enviadas al laboratorio por médicos pediatras y médicos familiares en el periodo 2000-2002 con indicación de ACM en menores de 6 meses o retraso del desarrollo/DI con o sin ACM en niños mayores, para evitar sesgos no incluyeron pacientes con diagnostico previamente establecido y pacientes con aberraciones cromosómicas previamente detectados por cariotipo. La mayoría de los pacientes tenían menos 6 años al momento de la referencia y por lo general no tenían pruebas estandarizadas de coeficiente intelectual. Se encontraron los siguientes resultados, aberraciones numéricas en 68 (11.3%), 74 pacientes de los 600 se enviaron por sospecha de síndrome Down, se confirmó en 55 casos, por lo tanto la trisomía 21 represento el 9.2% del total con ACM/DI, siendo la causa conocida más común de discapacidad intelectual. Dos muestras fueron enviadas por trisomía 13 las cuales se confirmaron, trisomía 18 en un paciente, 6 muestras mostraron trisomía gonosomica, una muestra con trisomía 8 mosaico. Aneusomias segmentarias 19 (3.2%), supresiones en 8 muestras, duplicaciones 4, deleción y duplicación mosaico 1 muestra, translocaciones reciprocas balanceadas 5 muestras, inserción no balanceada 1 muestra. Aberraciones estructurales equilibradas de novo en 3 (0.5%), polimorfismos en 11 Especialidad en Genética Médica 23 muestras (1.8%), síndromes microdelecion (FISH) en 8 (1.3%), 2 síndromes Prader –Willi, 2 síndromes Williams y 4 deleción 22q11.2. Cariotipo normal en 491 muestras. Un total de 500 pacientes se analizaron con FISH para aberraciones subtelomericas, en 10 de las muestras (2%) se detectó una aberración criptica patógena. En dos pacientes deleción de polimorfismos heredados de padre sano se detectaron (del(9)(pter),del(Y)(qter)). En 65 pacientes la sonda GS-1101 o 17 para 2qter se utilizó, 5 pacientes mostraron una del (2) (qter). 435 muestras se analizaron con la sonda RP11-115B2 para 2qter. De ellos 24 pacientes mostraron una disminución de la señal de la sonda 2q en un homologo, 18 mostraron una disminución de la señal de la sonda 4q en un homologo, un paciente mostro señales disminuidas 2q y 4q en un homologo. Concluyendo que la aberración cromosómica más frecuente asociada ACM/DI es el síndrome Down, como segunda causa de ACM/DI los síndromes microdeleción. La tasa de detección de anomalías subtelomericas mediante cribado subtelomerico en pacientes con discapacidad intelectual inexplicable es del 2% después de la evaluación clínica y citogenética completa. Bruno et al. (2006), en un estudio prospectivo analizaron muestras de abortos espontáneos en el laboratorio de citogenética del Victorian Servicios Clínicos de Genética para análisis de cariotipo.En el estudio piloto se realizó análisis de MLPA en una serie consecutiva de muestras de abortos espontáneos, 34 de vellosidades coriónicas y 44 de tejido fetal referidos para cariotipo, la edad gestacional media fue 19 semanas. En el estudio de seguimiento se utilizaron muestras, 16 de vellosidades coriónicas y 84 de tejido fetal, no se realizó estudio de cariotipo. 13. Justificación 13.1 Magnitud Los pacientes agrupados como con ACM/DI comprenden un grupo amplio y heterogéneo de enfermedades que afectan a aproximadamente el 3% de los recién nacidos. Un porcentaje estimado en más del 40-60% de pacientes con ACM/DI quedan sin un diagnóstico definitivo, con sus consecuentes implicaciones para estas familias durante el asesoramiento genético y la capacidad de cariotipo convencional para detectar anomalías cromosómicas en estos pacientes varía considerablemente, desde 3 hasta un 15%, dependiendo de la selección de los pacientes y la inclusión del síndrome de Down en las cohorte. Un 3% a 8% de los casos de ACM/DI son causados por variaciones en el número de copias de regiones subteloméricas y un número similar se explica por microdeleciones en otras regiones de los cromosomas. 13.2 Trascendencia Adicional al cariotipo convencional, la implementación y aplicación de técnicas biología molecular como la hibridación in situ fluorescente (FISH), MLPA y el cribado de arreglos del genoma completo (WGAS, por sus siglas en Inglés) casi duplica la tasa de detección de pérdidas o ganancias genómicas en ACM/DI. Debido a que mediante WGAS se puede detectar hasta el 99% de todas las pérdidas o ganancias cromosómicas, se ha sugerido que el WGAS debería reemplazar cariotipo Especialidad en Genética Médica 24 convencional como el primera prueba diagnóstica utilizada para detectar pérdidas o ganancias cromosómicas en pacientes con ACM/DI. Sin embargo, el costo alto de los ensayos de WGAS (estimado en alrededor de €800-900 por ensayo) representa un problema para su disponibilidad en nuestro medio, por lo que la técnica de MLPA puede constituir una alternativa atractiva. 13.3 Vulnerabilidad Con la búsqueda de deleciones o duplicaciones genómicas mediante el uso combinado de dos kits de MLPA esperamos incrementar el porcentaje de individuos con ACM/DI con un diagnóstico definitivo y brindar un adecuado y certero asesoramiento genético a estas familias. 13.4 Factibilidad En nuestro Servicio de Genética atendido por Genetistas y Citogenetistas certificados por el Consejo Mexicano de Genética, A.C., estimamos que en alrededor del 40-60% de los pacientes con ACM/DI y que cuentan con un estudio citogenético de 550 bandas de resolución, no se ha podido realizar un diagnóstico definitivo. Previo consentimiento informado y firmado por alguno de los padres, iniciamos desde el año 2011 la recolección de muestras de ADN de pacientes con ACM/DI y cariotipo normal, por lo que es factible contar con una adecuada muestra de estudio. La Unidad de Citogenética de nuestro hospital cuenta con la capacidad humana y técnica para la realización de los ensayos de MLPA y contamos con los apoyos financieros correspondientes para la obtención de los kits de SALSA® P245 para microdeleciones y SALSAS® P036 y P070 para deleciones/duplicaciones subtelomericas (MCR-Holland, Amsterdam, The Netherlands). 14. Hipótesis No se incluye por ser un estudio descriptivo. 15. Objetivos 15.1 Objetivo general Determinar la frecuencia de detección de pérdidas o ganancias cromosómicas en pacientes con anomalías congénitas múltiples y discapacidad intelectual evaluadas mediante el uso combinado de dos kits de MLPA. 15.2 Objetivos particulares 1. Identificar a todos los pacientes con ACM con o sin DI atendidos en el Servicio de Genética del HCG JIM que no cuenten con un diagnóstico definitivo. 2. Realizar la caracterización clínica, antropométrica, de evaluaciones especializadas y de los estudios de gabinete y laboratoriales de los pacientes seleccionados con ACM con y sin DI que cuenten con evaluación citogenética y con muestra de ADN evaluados en el Servicio de Genética del HCG JIM durante el periodo de 2011-2015. Especialidad en Genética Médica 25 3. Identificar pérdidas o ganancias genómicas en los pacientes seleccionados mediante la aplicación de dos kits de MLPA en aquellos pacientes con ACM con o sin DI que cuenten con estudio citogenético y que éste no incluya el hallazgo de cromosomopatías numéricas. 16. Materiales y métodos 16.1 Diseño Estudio transversal analítico. 16.2 Universo de estudio Todos los pacientes atendidos por el Servicio de Genética clasificados como con ACM/DI que no tenían un diagnóstico definitivo pero que contaron con estudio citogenético de 450 bandas de resolución y con muestra de ADN, atendidos durante el periodo enero 2011 a diciembre 2015. 16.3 Muestra de estudio Todos los pacientes clasificados como con ACM/DI que no tenían un diagnóstico definitivo pero que contaron con estudio citogenético de 450 bandas de resolución y con muestra de ADN. 16.4 Tamaño de la muestra y sistema de muestreo Se tomó una muestra por conveniencia debido al diseño descriptivo del estudio donde se incluyeron todos los pacientes con ACM/DI sin diagnóstico definitivo, que contaron con cariotipo normal y con muestra de ADN, durante el periodo enero 2011 a diciembre 2015. Aplicamos los tres kits de MLPA para deleciones subteloméricas y síndromes de microdeleciones a 186 pacientes con ACM/DI. El sistema de muestreo fue por lo tanto no probabilístico consecutivo por conveniencia. 16.5 Criterios de selección 16.5.1 Criterios de inclusión Pacientes de uno u otro sexo clasificados como con ACM en base a la presencia de dos o más anomalías mayores y/o tres o más menores con o sin DI definida como retraso global del desarrollo en menores de cinco años o evaluados neuropsicologicamente como con DI en base a la afectación a las esferas intelectual, adaptativa, participativa y contextual, en quienes no se encuentro un diagnóstico definitivo posterior a la valoración de un genetista certificado y que contaron con un cariotipo con bandas G con un nivel de resolución de 450 bandas y tenían disponible una muestra de ADN en la genoteca de la Unidad de Citogenética del Hospital Civil de Guadalajara “Dr. Juan I. Menchaca”, atendidos durante el periodo de enero de 2011 a diciembre 2015. Especialidad en Genética Médica 26 16.5.2 Criterios de exclusión Los pacientes con ACM/DI en los que el cariotipo demostró una alteración numérica (trisomía 21, 18, 13, 8, u otras) fueron excluidos del presente estudio. Los cariotipos que demostraron una alteración estructural (deleciones, microdeleciones, material adicional, otras), no se excluyeron y se buscó su correlación con los hallazgos en la aplicación de los dos kits de MLPA. En los pacientes en los calidad del ADN impidió la realización del ensayo de MLPA y no fue posible obtener una nueva muestra también fueron excluidos. 16.5.3 Criterios de no inclusión No se incluyeron pacientes en los que la evaluación diagnóstica realizada por el genetista certificado concluyo como causa única una enfermedad o síndrome monogénico, multifactorial o teratógenicos. 16.6 Variables 16.6.1 Definición de variables Variable independiente: Deleciones o duplicaciones cromosómicas Variable dependiente: Anomalías congénitas múltiples con o sin discapacidad intelectual. 16.6.2 Operacionalización de las variables Variable Escala de medición Relación causal Unidad de medición Análisis estadístico Anomalías congénitas múltiples Cualitativa Nominal Dependiente Presente/ausente Frecuencia Proporción Discapacidad intelectual Cualitativa Nominal Dependiente Presente/ausente Frecuencia Proporción Deleciones o duplicaciones cromosómicas Cualitativa Nominal Independiente
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