La Medicina Genómica en la Práctica Clínica

1. La Medicina Genómica en la Práctica Clínica Dra. med Laura Martínez de Villarreal Departamento de Genética Facultad de Medicina y Hospital Universitario UANL

2. Índice • Bases moleculares • Medicina Genética Vs Medicina Genómica • Variantes genómicas • El Genoma Humano • Pruebas de laboratorio • Contribución del Genoma Humano en Medicina • Aplicaciones • Fortalezas y limitaciones de la medicina genómica

3. DNA: Soporte de la información genética

4. Traducción Transcripción Moleculas Replicación Dogma central RNA Proteinas DNA

6. La Antigua Genética • Enfermedades • Cromosómicas: Ganancia o pérdida de un cromosoma o una parte • Ej., Sd. Down, Sd. Turner, Sd. Cri-du-chat • Monogénicas: Mutación de un solo gen • Ej., Fibrosis quística, Sd. Marfán, Fenilcetonuria, Charcot Marie Tooth.

7. Cariotipo bandas GTG

8. La Antigua Genética • Estas condiciones: • Son de gran importancia para los individuos y sus familias. • Aún agrupadas son raras. • La mayor parte de la población no está afectada. • La Genética jugaba un pobre papel en los servicios de salud y la sociedad.

9. La Antigua Genética • Estas condiciones “raras”: • La atención del paciente genético involucra un reducido grupo de especialistas (médicos genetistas, consejeros genéticos) con involucro ocasional de otros médicos generales o especialistas.

10. La Antigua Genética • Investigación: • Hasta hace 20 años la genética no había resuelto preguntas básicas, pero fue de gran apoyo para el desarrollo de herramientas en el laboratorio.

11. Revolución tecnológica

12. Obtención de ADN y secuenciación • Reacción en cadena de la polimerasa (PCR). • Método de secuenciación de Sanger (SAGE). • Clonación en vectores (BAC´s, YAC´s) GRANDES CANTIDADES DE ADN

13. Herramientas moleculares SECUENCIACIÓN ELECTROFORÉSIS EN GEL A G C T A G C T CÁNCER NORMAL

14. Variantes genéticas • Las variantes tienen dos componentes: “alelos” (genes paterno y materno). • Cuando la frecuencia de estos es >1% se consideran polimorfismos. • El término mutación se utiliza cuando hay cambios en ADN que se consideran patológicos (Ej: FQ) o cambios en el DNA recientes (no germinales) N Engl J Med 2010;362:2001-11.

15. Variación genómica • Los eventos que contribuyen a la variación genómica son: • Mutaciones puntuales • Inserciones/deleciones • Re-arreglos estructurales. N Engl J Med 2010;362:2001-11.

17. Patogénesis de mutaciones • Las Ins/Dels y los SNPs pueden conferir riesgo o protección contra enfermedades • Re-arreglos estructurales se asocian a estados patológicos. • CNV (variable número de copias) se han ido asociando a un mayor número de enfermedades (autismo, esquizofrenia)

18. SNP´s (polimorfismos de un solo nucleótido) Mutaciones presentes en >1% población C>T más frecuentes 1.8 millones 1 cada 800 pb 60 000 SNP´s MTHFR y DTN BRCA y Ca. de mama Variación Genómica

19. Polimorfismos • Se han asociado a enfermedades complejas (enfermedad coronaria, DMT2). • Las enfermedades complejas son multifactoriales: genes y medio ambiente. • Pueden resultar de variantes comunes y raras.

20. Epigenómica • Alteraciones en la expresión génica sin cambios en la secuencia del DNA. • Ocurren por metilación en sitios CpG. • Patrones anormales de metilación están asociados a cáncer: • Hipometilación de oncogenes • Hipermetilación de genes supresores

21. Proyecto del Genoma Humano

22. Metas • Identificar genes que contribuyen a enfermedades • Tipo de variantes genéticas y su contribución al fenotipo • Desarrollo de pruebas diagnósticas • Entendimiento de la fisiopatología • Desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas.

24. Ramas de la Biología Beneficiarias del Conocimiento del Genoma Humano Medicina Bioinformática Biotecnología

25. Medicina Genómica Medicina Genómica

26. Medicina Genómica • Interacción entre el genoma y factores no genómicos y su asociación son salud y enfermedad. • Proporciona nuevas herramientas diagnósticas y terapéuticas para enfermedades multifactoriales • Incorporación de pruebas genómicas o terapéuticas al cuidado diario. • Ha cambiado el entendimiento de la biología de la mayoría de las condiciones médicas.

27. Medicina Genómica • Enfermedades: • Causadaspormutaciones en genes: • Cáncer de colon, cáncer de mama, arterioesclerosis, enfermedadinflamatoria intestinal, Alzheimer, DMT2, etc. • Preveniblespormutaciones en genes: • HIV (CCR5), • Posiblemente: arterioesclerosis, cáncer, diabetes, otros.

28. Medicina genómica • Se han identificado contribuciones genéticas para enfermedades comunes relacionadas con genes de baja frecuencia y alta penetrancia. • HNPCC (cáncer de colon) • BRCA1 y 2 (Ca. ovario y mama) • MODY 1,2,3… (diabetes) • Alfa-sinucleína (E.Parkinson)

29. Medicina Genómica • A nivel de población general la principal contribución ha sido la identificación de genes de alta frecuencia y baja penetrancia. • ApoE (Alzheimer) • Factor V Leiden (trombosis) • CCR5 (resistencia a infección HIV/AIDS)

30. Medicina Genómica • Conocimiento de predisposición genética permitirá: • Tamiz individualizado • Cambios de estilos de vida individualizados • Terapia pre-sintomática: Ej: Ca de colon, hipertensión.

31. Medicina Genómica • Farmacogenómica: • Terapias individualizadas basadas en las determinantes genéticas que condicionan respuesta a medicamentos. • Uso de medicamentos que pudieran ser rechazados por sus efectos adversos. • Nuevos medicamentos para genotipos de enfermedades específicos.

32. Métodos de estudio • Estudios de ligamiento: Familias (haplotipos) • Estudios de Asociación: Casos y Controles • Clonación Posicional • Clonación Funcional.

33. Herramientas Dx. • Genética: • Enfermedades Raras: Genes causales • Enfermedades comunes: Genes de riesgo (Historia clínica) • Ambas = análisis de un solo gen o panel ScienceTranslationalMedicine.org17 July 2013 Vol 5 Issue 194

34. Herramientas Dx. Molecular • PCR: Tiempo real, mutación dirigida, metilada, múltiplex. • Microarreglos: SNPs, RNA, ADN, BACs, Tejidos, oligos. • MLPA • Secuenciación • Monogénica • Secuenciación de nueva generación • WGS

35. Estudio de patrones de expresión génica. Expresión Génica: Microarreglos La cantidad de fluorescencia equivale a la expresión del gen

36. MicroarregloFarmacogenómica Roche Product CYP 450 Genotyping (drug metabolizing system) From: Nature Biotechnology 2003 21:959-60

37. Secuenciación

38. Proteómica • Investiga los patrones y niveles de expresión génica en células enfermas las cuales pueden analizarse para construir bases de datos de los perfiles de expresión.

39. Diagnóstico MolecularAplicaciones • Identificación preclínica o pre-sintomática de individuos con una condición hereditaria. • Bases moleculares de una enfermedad (polimorfismos funcionales o genes modificadores). • Farmacogenómica: determinantes genéticas que influyen en la respuesta a medicamentos. Primer of Molecular GenomicsMayo ClinicProc.,

40. Aplicaciones Clínicas

41. Pre-SxCardiología • Sd. Hereditarios de arritmia: Brugada, QT-largo. • Cardiomiopatías: dilatada, hipertrófica, ventricular derecha arritmogénica. • Enfermedades con heterogeneidad genética. • Reto diagnóstico de LQTS: 5 genes codificantes de canales iónicos explican el 66% de los casos • Actualmente se utiliza el tamiz ECG. • Solo el 25% de los electrofisiólogos recomiendan Tx con b-bloqueadores en asintomáticos basados en ECG.

42. Caso • Caso de un masculino que fallece cuando estuvo a punto de ahogarse. La autopsia revela mutación en KVLQTI (canal de potasio). • La hija con ECG normal. Al inicio no se indica tratamiento. • El análisis molecular revela que es portadora de la mutación del padre. • Se recomienda tratamiento que de otra manera no se hubiera indicado. • Sd. muerte súbita infantil: se asocia a mutaciones en gen de canal de sodio SCN5A

43. Bases molecularesECA • Polimorfismo D/I (deleción/inserción) • Actividad D > I • Genotipo DD asociado a múltiples trastornos: infarto, enfermedad coronaria, nefropatía diabética, asma. • No se recomienda aún como prueba de tamiz

44. FarmacogenómicaCardiología • Uso de diuréticos en hipertensión: • SNP C825T de la sub unidad b3 de la proteína G, produce una menor respuesta al Tx con hidroclorotiazida. • SNP del gen de la a- aducina produce mejor respuesta a Tx con diuréticos y mayor riesgo a infarto. • Se sugiere análisis genómico antes de empezar Tx.

45. Cardiología • Respuesta a anticoagulante Warfarina • Influencia de genes: VKORC1, CYP2C9, GGCX y CYP4F2 genes • Se recomienda buscar mutaciones patógenas. • Clopidrogel. • Influenciado por genes metabolizadores (CYP2C9) • No hay recomendación de prueba • No respuesta = cambio de medicamento.

46. Hemocromatosis hereditaria • Enfermedad monogénica más frecuente • Portadores Hetero: 1/20 , Homo 1/250 • Penetrancia variable • Riesgo de Cirrosis (hipertensión portal ), Cáncer • Gen HFE, diagnóstico y portadores.

47. Bases molecularesHematología • Factor V Leiden (R506Q) : polimorfismo funcional que influye en un proceso patológico • Prueba molecular diagnóstica de rutina en estados hipercoagulables. • Factor de riesgo para trombosis venosa y embolismo pulmonar. • 20% de pacientes con trombosis venosa profunda • 60% de mujeres embarazadas con trombosis • Se recomienda en casos de trombosis: • < 50 años • Sitios inusuales • Historia familiar • Recurrente • Mujeres embarazadas • Mujeres con AO • Familiares con TP < 50 a • Mujeres con infarto , fumadoras < 50 años

48. Pre Sx.Oncología • Variación en susceptibilidad a cáncer: • Exposición a aminas aromáticas (tabaco y colorantes) • Enzima destoxificante: N-acetiltransferasaNAT2 • Gen normal: acetiladores rápidos • Gen mutado: acetiladores lentos • 50% de la población son acetiladores lentos y tienen mayor riesgo de cáncer por exposición a aminas

49. Pre Sx.Oncología • Ca colon: • 20% : agregación familiar de los cuales 1/3 se asocian a HNPCC o PAF ambas AD • Pruebas predictivas para familiares: HNPCC y APC • HNPCC: Inmunohistoquímica de enzimas reparadoras: hMLH1, hMLH2, MSH6, e inestabilidad de microsatélites en tumor, y secuenciación en línea germinal. • PAF: Mutaciones germinales de proteína C y electroforesis en gel y análisis de proteína trunca

50. Oncología • Ca mama: BRCA1 y BRCA2 riesgo de Ca de mama de 50-85% y de ovario de 15-45%. • Debe tamizarse en mujeres con riesgo: Ca de mama hereditario. • La aplicación de pruebas genéticas-genómicas a sujetos asintomáticos depende de la sensibilidad, especificidad y confiabilidad además de costos y accesibilidad.