Enf Geneticas

Vista previa del material en texto

ENFERMEDADES	
  GENÉTICAS	
  II:	
  LA	
  BELLEZA	
  DE	
  LO	
  SIMPLE	
  
Lluís	
  Ferrer	
  
Universidad	
  Autònoma	
  de	
  Barcelona	
  
	
  
	
  
	
  
I. Introducción	
  
	
  
La	
  idea	
  más	
  simple	
  en	
  el	
  estudio	
  de	
  las	
  enfermedades	
  hereditarias	
  origen	
  genético	
  es	
  
que	
  una	
  alteración	
  genética	
  conduce	
  a	
  la	
  enfermedad	
  	
  y	
  que	
  en	
  todos	
  los	
  casos	
  de	
  esta	
  
enfermedad	
  se	
  detecta	
   la	
  misma	
  alteración.	
  El	
  albinismo	
  sería	
  un	
  buen	
  ejemplo:	
  una	
  
mutación	
  que	
  causa	
  pérdida	
  de	
  función	
  en	
  el	
  gen	
  de	
  la	
  tirosinasa	
  es	
  responsable	
  de	
  la	
  
falta	
  de	
  pigmento	
  melánico.	
  El	
  paradigma	
  sería	
  una	
  mutación	
  –	
  una	
  enfermedad.	
  	
  
	
  
La	
  realidad,	
  sin	
  embargo,	
  es	
  más	
  compleja.	
  Las	
  enfermedades	
  de	
  base	
  genética	
  tienen	
  
estructuras	
  muy	
  diversas,	
  en	
  muchos	
  casos	
  desconocidas.	
  Algunos	
  modelos	
  comunes	
  
son	
  los	
  siguientes:	
  
	
  
1. Una	
   mutación	
   determinada	
   y	
   única	
   en	
   un	
   gen	
   >>>	
   una	
   enfermedad.	
  
Enfermedades	
  o	
  rasgos	
  monogénicos.	
  Son	
  la	
  minoría.	
  
	
  
2. Mutaciones	
   en	
   diversos	
   genes	
   pueden	
   conducir	
   a	
   la	
   misma	
   enfermedad.	
   En	
  
cada	
  paciente	
  o	
  grupo	
  de	
  pacientes	
  hay	
  un	
  gen	
  implicado,	
  pero	
  no	
  es	
  el	
  mismo.	
  
Ejemplo	
   cardiomiopatías,	
   atrofia	
   progresiva	
   de	
   retina.	
   La	
   lista	
   de	
   genes	
  
asociados,	
  por	
  ejemplo,	
  con	
  la	
  atrofias	
  progresivas	
  de	
  retina	
  incluye	
  más	
  de	
  30	
  
ejemplos.	
   En	
   el	
   caso	
   de	
   la	
   cardiomiopatía	
   dilatada	
   de	
   los	
   doberman	
   se	
   han	
  
identificado	
  dos	
  genes	
  diferentes	
  que	
  pueden	
  causar	
  la	
  misma	
  enfermedad:	
  (1)	
  
el	
  gen	
  de	
  la	
  piruvato	
  deshidrogenasa-­‐kinasa	
  4,	
  en	
  el	
  cromosoma	
  14	
  y	
  (2)	
  un	
  gen	
  
localizado	
  en	
  el	
  cromosoma	
  5,	
  de	
  función	
  por	
  determinar.	
  
	
  
3. Mutaciones	
  en	
  el	
  mismo	
  gen	
  pueden	
  conducir	
  a	
  enfermedades	
  diferentes.	
  Hay	
  
genes	
  que	
   conducen	
  a	
  enfermedades	
  diferentes	
   cuando	
  mutan	
  en	
  diferentes	
  
tejidos.	
   Un	
   buen	
   ejemplo	
   es	
   la	
   proteína	
   p53,	
   un	
   conocido	
   inductor	
   de	
   la	
  
apoptosis.	
  Su	
  alteración	
  puede	
  producir	
  diferentes	
  neoplasias.	
  
	
  
4. Mutaciones	
  en	
  varios	
  genes	
  conducen	
  a	
  una	
  enfermedad.	
  Una	
  sola	
  no	
  conduce	
  
a	
   la	
   expresión	
   clínica	
   pero	
   cuando	
   se	
   produce	
   la	
   combinación	
   de	
   alelos	
  
adecuada	
  en	
  diferentes	
  genes,	
  se	
  presenta	
  la	
  enfermedad.	
  Muchas	
  neoplasias	
  	
  
se	
   incluirían	
   en	
   este	
   grupo.	
   Cada	
   neoplasia	
   es	
   consecuencia	
   de	
   una	
  
combinación	
  de	
  cambios	
  genéticos	
  que	
  conduce	
  a	
  la	
  proliferación	
  celular	
  y	
  a	
  la	
  
inmortalidad.	
  Algunos	
  son	
  cambios	
  hereditarios	
  y	
  otros	
  adquiridos,	
  a	
  veces	
  en	
  
el	
  curso	
  de	
  la	
  propia	
  proliferación	
  neoplásica.	
  Al	
  final,	
  cada	
  neoplasia	
  es	
  única.	
  
	
  
	
  
5. Mutaciones	
   en	
   uno	
   o	
   varios	
   genes	
   predisponen	
   a	
   la	
   enfermedad,	
   que	
   sólo	
  
aparece	
  cuando	
  se	
  presentan	
  otros	
  factores,	
  de	
  tipo	
  ambiental.	
  
	
  
En	
   esta	
   primera	
   charla	
   nos	
   centraremos	
   en	
   el	
   estudio	
   de	
   algunas	
   enfermedades	
  
monogénicas	
  y	
  en	
  el	
  proceso	
  que	
  se	
  siguió	
  para	
  identificarlas.	
  
	
  
	
  
II. Enfermedades	
  monogénicas	
  
	
  
Las	
   enfermedades	
   monogénicas	
   resultan	
   de	
   gran	
   utilidad	
   para	
   entender	
   la	
   relación	
  
entre	
   genética	
   y	
   enfermedad,	
   por	
   su	
   aparente	
   simplicidad.	
   Aparente,	
   porque	
   en	
  
algunas	
   la	
   relación	
   mutación	
   –	
   enfermedad	
   es	
   muy	
   clara,	
   pero	
   en	
   otras	
   es	
   más	
  
compleja.	
  El	
  albinismo,	
  que	
  hemos	
  comentado	
  previamente,	
  sería	
  un	
  buen	
  ejemplo.	
  En	
  
general	
   se	
   considera	
   una	
   enfermedad	
   hereditaria	
   monogénica.	
   Una	
   mutación	
   en	
   la	
  
tirosinasa	
   lleva	
   a	
   la	
   falta	
   de	
   melanina.	
   Cuando	
   se	
   han	
   hecho	
   estudios	
   amplios	
   se	
  
detecta	
   que	
   hay	
   múltiples	
   mutaciones	
   en	
   exones	
   del	
   gen	
   de	
   la	
   tirosinasa	
   del	
  
cromosoma	
   11	
   que	
   causan	
   albinismo	
   oculo-­‐cutáneo	
   en	
   humanos	
   (con	
   pequeñas	
  
diferencias	
   fenotípicas).	
   Incluso,	
   los	
   albinos	
   suelen	
   ser	
   heterocigotos	
   de	
   dos	
  
mutaciones	
  diferentes	
  en	
  el	
  cromosoma	
  11.	
  
	
  
Ya	
   se	
  conocen	
  unas	
  400	
  enfermedades	
  de	
  origen	
  genético	
  en	
  el	
  perro	
  y	
  unas	
  200	
  el	
  
gatos.	
   	
   A	
   continuación	
   analizaremos	
   algunos	
   ejemplos	
   de	
   enfermedades	
   genéticas	
  
monogénicas	
  caracterizadas:	
  	
  
	
  
1. La	
  cresta/seno	
  dermoideo	
  de	
  los	
  rhodesian	
  ridgeback.	
  
	
  
2. La	
  alopecia	
  de	
  los	
  crestados	
  chinos	
  y	
  otras	
  razas	
  alopécicas.	
  
	
  
3. Las	
  ictiosis	
  en	
  diferentes	
  razas:	
  
	
  
	
   Ictiosis	
  epidermolítica	
  de	
  los	
  Norfolk	
  terriers	
  
	
   Ictiosis	
  no	
  epidermolítica	
  de	
  los	
  Jack	
  Russell	
  terrier	
  
	
   Ictiosis	
  no	
  epidermolítica	
  de	
  los	
  golden	
  retrievers	
  
	
  
4. La	
  atrofia	
  progresiva	
  de	
  retina.	
  
	
  
5. La	
  cardiomiopatía	
  dilatada	
  canina	
  (Doberman)	
  y	
  la	
  cardiomiopatía	
  hipertrófica	
  
felina	
  (Maine	
  Coon	
  -­‐	
  Ragdoll)	
  
	
  
6. La	
  sensibilidad	
  a	
  la	
  ivermectina	
  y	
  otros	
  fármacos.	
  
	
  
	
  	
  	
  
III. La	
  investigación	
  de	
  un	
  eventual	
  origen	
  genético	
  
	
  
	
  
En	
   la	
   actualidad	
   la	
   disponibilidad	
   de	
   tests	
   /microchips	
   a	
   precios	
   razonables	
   ha	
  
revolucionado	
  completamente	
  la	
  investigación	
  de	
  la	
  posible	
  asociación	
  genética	
  de	
  un	
  
determinado	
   fenotipo.	
   Técnicas	
   como	
   el	
   uso	
   de	
   microsatélites	
   han	
   quedado	
  
rápidamente	
   obsoletas	
   y	
   es	
   posible	
   que	
   las	
   actuales	
   técnicas	
   (GWA)	
   también	
   sean	
  
desplazadas	
   en	
   un	
   futuro	
   próximo	
   por	
   la	
   secuenciación	
  masiva,	
   como	
   ya	
   ocurre	
   en	
  
medicina	
  humana.	
  
	
  
En	
   general	
   la	
   investigación	
   de	
   la	
   posible	
   base	
   una	
   enfermedad,	
   sigue	
   los	
   siguientes	
  
etapas:	
  
	
  
1. Identificar	
  el	
  fenotipo	
  a	
  investigar	
  
	
  
En	
   primer	
   lugar	
   es	
   necesario	
   identificar	
   un	
   rasgo	
   fenotípico,	
   lesión,	
   signo	
   clínico	
   o	
  
enfermedad	
  de	
  posible	
  origen	
  genético.	
   En	
  principio	
  debe	
   sospecharse	
  una	
  etiología	
  
genética	
  si:	
  
	
  
a) Aparece	
  con	
  mayor	
   frecuencia	
  en	
  una	
  determinada	
  raza	
   ,	
   línea	
  genética	
  o	
  
familia	
  
b) Aparece	
  en	
  animales	
  jóvenes,	
  o	
  muy	
  jóvenes	
  (o	
  tienen	
  una	
  edad	
  muy	
  típica	
  
de	
  aparición)	
  
c) Aparece	
  en	
  animales	
  con	
  elevado	
  grado	
  de	
  endogamia	
  
d) En	
  otra	
  especia	
  se	
  ha	
  demostrado	
  su	
  origen	
  genético	
  
	
  
2. Realización	
   un	
   estudio	
   de	
   asociación	
   con	
   casos	
   y	
   controles	
   (Genome	
   WideAssociation	
  Study,	
  GWA)	
  para	
  asociar	
  la	
  enfermedad	
  a	
  una	
  región	
  del	
  genoma	
  
	
  
En	
  resumen	
  se	
  trata	
  de	
  analizar	
  más	
  de	
  170	
  000	
  puntos	
  del	
  genoma	
  de	
  un	
  grupo	
  de	
  
animales	
  con	
  la	
  enfermedad	
  o	
  rasgo	
  fenotípico	
  y	
  un	
  grupo	
  de	
  animales	
  control.	
  
El	
  diseño	
  de	
  las	
  cohortes	
  es	
  muy	
  importante:	
  
	
  
	
   Fenotipo	
  bien	
  definido	
  (caso	
  y	
  control)	
  
	
   Número	
  suficiente	
  
	
   De	
  las	
  misma	
  raza	
  
	
  
Al	
   final,	
   lo	
   que	
   se	
   obtiene	
   es	
   una	
   asociación	
   (si	
   existe)	
   entre	
   el	
   fenotipo	
   que	
  
investigamos	
  (alopecia,	
  cardiomiopatía,	
  atrofia	
  de	
  retina)	
  y	
  una	
  determinada	
  zona	
  del	
  
genoma.	
  Suele	
  ser	
  una	
  zona	
  muy	
  amplia.	
  
	
  
3. Identificar	
   y	
   secuenciar	
   una	
   zona	
   candidata	
   en	
   la	
   zona	
   de	
   asociación	
   para	
  
identificar	
  la	
  mutación	
  
	
  
	
  
En	
   la	
   zona	
   de	
   la	
   asociación	
   suele	
   haber	
   varios	
   genes	
   (habitualmente	
   decenas)	
   y	
  
nuestro	
   interés	
   es	
   identificar	
   el	
   que	
   esta	
   asociado	
   y	
   tal	
   vez	
   es	
   la	
   causa	
   de	
   la	
  
enfermedad.	
  Para	
  ello,	
  de	
  acuerdo	
  con	
  las	
  bases	
  de	
  datos	
  del	
  genoma	
  se	
  seleccionan	
  
genes	
  candidatos	
  y	
  a	
  veces	
  se	
  realizan	
  estudios	
  en	
  otras	
  razas	
  para	
  delimitar	
  mejor	
  la	
  
zona	
   de	
   asociación.	
   La	
   zona	
   delimitada	
   es	
   secuenciada	
   para	
   detectar	
   una	
   posible	
  
mutación.	
  Si	
   se	
  detecta,	
  podemos	
  concluir	
  que	
   la	
  enfermedad	
  X	
  está	
  asociada	
  a	
  una	
  
mutación	
  Y	
  en	
  el	
  gen	
  (exón	
  “a”	
  o	
  intrón	
  “b”)	
  Z.	
  
	
  	
  
4. Realizar	
   estudios	
   funcionales	
   para	
   determinar	
   la	
   causalidad	
   mutación	
   >>>	
  
enfermedad	
  o	
  rasgo	
  fenotípico	
  
	
  
Hasta	
   ahora	
   hemos	
   detectado	
   asociación,	
   pero	
   no	
   causalidad.	
   Para	
   identificar	
   l	
  
causalidad	
   suele	
   ser	
   necesario	
   diseñar	
   estudios	
   funcionales	
   que	
  permitan	
  demostrar	
  
que	
   los	
   animales	
   con	
   la	
   alteración	
   genética	
   identificada	
   siempre	
   presentan	
   el	
   rasgo	
  
fenotípico	
   o	
   enfermedad.	
   	
   A	
   veces	
   se	
   realizan	
   estudios	
   en	
   cultivos	
   celulares,	
   en	
  
embriones	
  o	
  mediante	
   la	
   creación	
  de	
  animales	
   transgénicos	
  o	
  knock-­‐out.	
   Es	
   la	
  parte	
  
más	
  difícil	
  y	
  no	
  siempre	
  se	
  llega	
  a	
  demostrar	
  de	
  forma	
  fehaciente.