Tema 2: Genética clínica II

1. Tema 2: Genética clínica II Nicholas F.W. (1996) Griffiths AJ et al. (2000) Klug W y Cummings MR (1999) Online Mendelian Inheritance in animals http://www.angis.org.au/Databases/BIRX/omia Canine inherited disorders database http://www.upei.ca/~cidd/intro.htm

2. Objetivos: • Sospechar de la presencia de una enfermedad genética en animales domésticos y analizar su tipo de herencia • Conocer las herramientas genéticas disponibles para su diagnóstico

3. ¿Esta enfermedad es genética? ¿cómo lo podemos saber? ¿qué necesitaremos? ¿dónde buscaremos? ¿qué remedio pondríamos?

4. Contenidos • Estudio de pedigríes • Metodologías genéticas utilizadas en el diagnóstico genético • Cruzamientos de prueba • Herramientas moleculares • Resolución de un caso

5. ¿Se hereda? • No lo sabemos….. • ….porque no se han recogido los suficientes datos • ¿Es importante saberlo? • Aplicación veterinaria • Modelos animales para la investigación en humana

6. Evidencia de la etiología genética • ¿El defecto se hereda en otras especies? • ¿Incidencia distinta en familias o razas? • Los individuos de una familia comparten más genes que con miembros de otra familia • Los individuos de la misma raza comparten más genes que con los individuos de otras Posible contribución genética Si

7. Evidencia de la etiología genética • Variación entre razas: • Hipertermia maligna (SSP) • Large white: incidencia <5% • Pietrain: incidencia > 50% • Razas con igual frecuencia • Variación dentro de la raza • Distinta incidencia en familias

8. ¿.. Y el ambiente? Familias y razas tienen factores ambientales comunes Descartar factores ambientales

9. ¿Sigue herencia mendeliana simple? • ¿Autosómica dominante? • ¿Autosómica recesiva? • ¿Dominante ligada al X? • ¿Recesiva ligada al X? ESTUDIAR PEDIGRÍES

10. Aa aa Aa aa aa Aa aa aa aa aa aa Aa Autosómica dominante • Se transmite de generación en generación sin desaparecer • Cada descendiente afectado tiene al menos un progenitor afectado (excepto nuevos mutantes) • La descendencia normal de padres enfermos, cruzada con animales sanos, tiene hijos normales (y también los descendientes) • Nº hembras afectadas = Nº machos • Si el defecto o enfermedad es rara, la mayoría de los cruces serán heterocigoto x sano 50% descendientes enfermos • Si es letal, frecuencia de aparición 2xfrecuencia de mutación

11. Aa Aa Aa AA AA Aa aa aa aa aa AA Aa Autosómica recesiva • El defecto puede saltarse generaciones • Todos los descendientes de dos padres afectados están afectados • Nº machos afectados= Nº hembras • Si el defecto es raro: • La mayoría de los afectados tendrán dos padres normales • La mayoría de los cruces son de heterocigotos ¼ descendientes

12. YA aa Ya aa Ya Aa Aa Ya Ya Aa Ya aa Dominante ligado al X • Macho afectado x hembra normal hijas afectadas e hijos normales • Hembra afectada x macho normal 50% hembras afectadas, 50% machos afectados (si no es muy común) • Si el defecto es raro su incidencia en hembras es aproximadamente 2x incidencia en machos • Cada descendiente afectado tiene al menos un progenitor afectado

13. YA Aa Ya aa YA AA Aa aY Ya Aa Ya aa Recesiva ligada al X • El defecto puede saltarse generaciones • Todos los descendientes de dos padres afectados están afectados • Incidencia en hembras menor que en machos, en la población en general • Si el defecto es raro: • La mayoría de los afectados son machos y provienen de padres normales • La mayoría de los cruces se producen entre hembras portadoras y machos normales 0 hembras, ½ machos • Macho afectado x hembra normal hijos sanos e hijas portadoras • Hembra afectada x macho normal hijos enfermos e hijas portadoras

14. Análisis de un pedigrí • Problemas: • Tarea laboriosa • Tener información adecuada (vacas, caballos, perros) • En ganadería se realizan muchos cruces entre parientes que complican el pedigrí • Existen software para el análisis de los pedigríes • http://www.tenset.co.uk/ (software pedigrí perros y gatos) • http://www.tenset.co.uk/fk19/pp-dog-download-real.pl (software predictor del fenotipo color de pelo)

15. Control genético de la enfermedad • Eliminación de reproductores portadores • Distinto a sacrificio: • Esterilizados y vendidos como animales de compañía, • Cruzados con individuos de otras razas para producir cruces comerciales (destinados a matadero) • Eliminar los portadores del sistema reproductivo para reposición

16. ¿Es portador? • Análisis de segregación: • Cruzamientos planeados • Análisis de cruces ya realizados: • Se pierde información porque los cruces de portadores con descendencia normal no se contabilizan

17. Cruzamientos prueba • Requieren un esfuerzo en tiempo y dinero • Aparear a los futuros padres con: • Homocigotos para el gen recesivo • Heterocigotos con genotipo conocido • La progenie del futuro reproductor • Una muestra aleatoria de la población Descendiente enfermo  Padre portador Descendiente sano  ¿Padre homocigoto o portador?

18. ¿cuántos descendientes debemos analizar? • Para tener una probabilidad muy pequeña de que el portador no se detecte (<5%) ¿Aa? x aa Probabilidad de no detectar un portador analizando: 1 descenciente 50% 2 descendientes 0.5 * 0.5 = 0.25 25% 3 descendiente (0.5)3 12.5% N descendientes (0.5)n <0.05 n = 5 N descendientes (0.5)n <0.01 n = 7 Aa aa 50% 50% Nunca podremos asegurar que el padre no es portador, sólo podemos disminuir la probabilidad de equivocarnos En cuanto aparezca un descendiente enfermo padre portador

19. Nº descendientes necesarios Nicholas (1996) pp234

20. ¿Es portador? • ¿Conocemos la base molecular de la enfermedad? • Pruebas bioquímicas que nos permitan medir la actividad enzimática • Ej. Citrulinemia: Actividad de la enzima ASS(arginosuccinato sintetasa) • ¿Conocemos el gen responsable? • Genotipado de la mutación causante de la enfermedad • Análisis de marcadores ligados al gen

21. Determinación de la mutación • Análisis por metodologías moleculares: • Southern blotting • PCR-RFLPs • Secuenciación • SSCPs, DGGE, etc. Determinación de animales portadores de la Hipertermia Maligna Porcina (SSP) ¡Atención con las nuevas mutaciones!

22. Uso de marcadores ligados • Proporcionan una estimación de la probabilidad de que un individuo presente un genotipo concreto (homocigoto o heterocigoto) para la enfermedad ¡Atención con la Frecuencia de recombinación! Microsatélite 1 Gen enfermedad X Microsatélite 2 BTA 8

23. Dificultades para la investigación • Herencia limitada al sexo • Mutaciones y variación en la edad de manifestación del fenotipo • Inactivación del X • Fenocopias • Anticipación • Impronta genética • Enfermedades mitocondriales…

24. Soluciones… • Métodos estadísticos potentes que analizan modelos multifactoriales detección de genes candidatos • Análisis de ligamiento con marcadores del DNA: • Asociación fenotipo enfermedad-genotipo del marcador • Búsqueda del gen responsable

25. Trosky se duerme...

26. Trosky, el perro de vuestro amigo José, es un Doberman de 4 meses “con pedigrí”, comprado a un criador de perros de esta raza. Últimamente Trosky parece quedarse dormido en cualquier sitio, incluso cuando José juega con él en el campo o le presenta un plato de su comida favorita. Este sueño aparece rápidamente y dura unos pocos segundos o minutos. • José compró también a un hermano de Trosky, Sultán. A diferencia de Trosky, Sultán duerme cuando tiene que dormir y juega cuando tiene que jugar. José querría cruzar a sus perros con alguna perra Doberman y vender los cachorros. • Como José sabe que tu eres casi Veterinario, te pide consejo para saber qué le está pasando a Trosky y si los hijos de Trosky y Sultán pueden sufrir este sueño súbito ¿Qué haces?

27. ¿Qué haces? • Preguntas a un veterinario con experiencia • Consultas libros o páginas web • Parece que Trosky sufre de narcolepsia

28. ¿Qué es eso? • Enfermedad que hace que los perros pierdan súbitamente el control de sus patas o caigan en colapso, sin embargo ellos son conscientes del entorno y pueden seguir cosas con los ojos. El ataque dura un corto espacio de tiempo y el perro continua el movimiento normal. • Es similar a la fase REM del sueño, existe una pérdida total o parcial del tono muscular. • Los perros con narcolepsia duermen más durante el día que los perros normales. • La narcolepsia aparece en los cachorros con una edad temprana: 4 semanas-6 meses. • Los ataques pueden aparecer 1 vez/año o 100 veces/día.

29. ¿Tratamiento? • Existen tratamientos antidepresivos, estimulantes o incluso afrodisíacos que, generalmente, vuelven al perro más interactivo. • No hay peligro en esta enfermedad, solo si el perro está en un sitio inadecuado cuando le da el ataque DEJAR DORMIR AL PERRO

30. ¿Esto se hereda? • La Narcolepsia puede ser: • Esporádica • Familiar (genética): tipo de herencia autosómica recesiva ¿De qué tipo es la narcolepsia de Trosky?

31. ¿Conocemos el pedigrí? Trosky tiene que ser homocigoto recesivo y sus padres portadores Aa Aa ¿Hay antecedentes familiares? Aa AA AA Aa aa Si  genética No No sabemos la causa, pudiera ser genética AA Aa ¿Hay algún gen alterado?

32. El gen Hctr2 (Lin et al., 1999) • Produce un receptor en el cerebro que produce una serie de señales cuando se une al neurotransmisor “hipocretina” • Este receptor se encuentra en neuronas que controlan emociones, el sueño REM y el tono muscular. • Cuando el producto génico es defectuoso, estas funciones también están alteradas Se puede realizar un análisis molecular

33. a Trosky? Con hembra normal hijos portadores Con hembra portadora 50% portadores y 50% enfermos y a Sultán? Sultán portador: Hembra normal 50% normales y 50% portadores Hembra portadora 25% normales, 50% portadores y 25% enfermos Sultán normal: Hembra normal: 100% normales Hembra portadora: 50% normales y 50% portadores ¿Qué pasará si cruzamos...

34. ¿Cómo podemos saber el genotipo de Sultán? • Test del gen Hctr2: • Basados en el análisis del DNA • Permiten diferenciar sanos y portadores en: • Daschshund • Doberman Pinscher • Labrador Retriever • Referencias: • Narcolepsy test: http://www.optigen.com/opt_page.taf?page=monarc • Narcolepsy gene discovered at Stanford: http://www.workingdogs.com/narcolepsy.htm • Online Mendelian Inheritance in Animals http://www.angis.org.au

35. El perro modelo animal para el estudio de la narcolepsia en humanos