Genética y Genómica : Nuestra herencia, Nuestro futuro

2. Genética y Genómica: Nuestra herencia, Nuestro futuro Guillermo Antiñolo Unidad Clínica de Genética y Reproducción Hospitales Universitarios Virgen del Rocío Sevilla

3. Nuestra herenciaNuestro futuro • Genética ¿el pasado? • Genómica • El Proyecto Genoma Humano • Medicina Genómica • Medicina Genómica, genética e investigación • Genómica y Sociedad

4. ¿Por qué es importante el genoma? • El genoma contiene toda la información necesaria para todos los aspectos relacionados con: • Embriogénesis • Desarrollo • Crecimiento • Metabolismo • Reproducción

5. ¿Cómo se organiza el genoma? • Los genes, ADN, gracias a diversas proteínas (estructurales y reguladoras) están empaquetados formando los cromosomas. • Excepto durante la división celular, la cromatina está homogéneamente distribuida en el núcleo.

6. Genética vs Genómica • Genética: estudio de los genes y sus efectos (por ejemplo CFTR y la Fibrosis Quística) • Genómica: estudio de TODOS los genes del genoma, incluyendo sus interacciones con los factores medio ambientales.

7. Genética, ¿el pasado? • Enfermedades causadas por la presencia o ausencia de un cromosoma o región cromosómica • Enfermedades causadas por mutaciones de un único gen

8. Carga Genética El 8% de las personas es diagnosticado antes de los 25 años de una enfermedad que tiene un componente genético • Enfermedades Monogénicas 3,6/1000 Autosómicas dominantes 1,4/1000 Autosómicas recesivas 1,7/1000 Ligadas al X 0,5/1000 • Anomalias cromosómicas 1,8/1000 • Enfermedades Multifactoriales 46,4/1000 • Anomalías congénitas 26,6/1000 • Otras 1,6/1000

9. Enfermedad rara • Es aquella enfermedad con una prevalencia de: • 1/1350 (National Institute of Health) • 1/2000 (Unión Europea) • Entre las enfermedades denominadas raras, más del 80% presenta una base genética.

10. EFECTO DE LAS ENFERMEDADES DE BASE GENÉTICA • Prevalencia en R.N. vivos de EBG > 2% • 30-50% de los ingresos pediátricos • Primera causa de mortalidad en Andalucía hasta los 14 años • Afectan a la seguridad reproductiva • 5% de la carga de enfermedad en nuestra población • Morbimortalidad perinatal, infantil y adulta • Dificultad diagnóstica y retraso en el diagnóstico • suponen una gran carga social y familiar • Esperanza de Vida. • Calidad de Vida. • Reproducción. • Adaptación Individual, Familiar y Social.

11. Enfermedad conComponente Genético Localización del gen T i e m p o Proyecto Genoma Humano Identificación del gen Diagnóstico Función

12. Consejo Genético Tiempo Diagnóstico Prenatal Diagnóstico Presintomático Diagnóstico Genético y Medicina Molecular

13. Región 4p16.3 Tel cen Exon 25a Exon 12b Exon 1 165 Kb WHSCR 90 Kb Síndrome de Wolf-Hirschhorn

14. 22q11.2 cen Tel CLATHRIN N25 D22S75 3’ TUPLE 1 CTP D22S553 D22S609 D22S942 LSI TUPLE 1 110 Kb Síndrome de DiGeorge/VCFS

15. Fibrosis Quística • Desequilibrio iónico por alteración del transporte del ion cloro lo cual provoca la formación de moco obstructivo en pulmones y páncreas y elevadas concentraciones de cloro en las secreciones sudoríparas. • Enfermedad de herencia autosómica recesiva. • Gen responsable: CFTR (Cystic Fibrosis transmembrane regulator) • Localización molecular: 7q31 • Alteración molecular: mutaciones en el gen CFTR

16. Análisis de las mutaciones mas frecuentes en Fibrosis Quística

18. Amniocentesis

19. Biopsia d +3 Verde - Cromosoma X Acqua - Cromosoma 18 Verde – Cromosoma 13 Rojo – Cromosoma 21 Fijación citoplasma núcleo FISH núcleo Día +4 Blastocisto DIAGNÓSTICO GENÉTICO PREIMPLANTATORIO

20. Análisis de la expansión en Corea de Huntington

21. Cáncer hereditario ¿Cual es mi riesgo de desarrollar cáncer?

22. Genetic Susceptibility is NOT Health Destiny Genetics is just one piece of the “puzzle”

23. Genes modificadores Factores que afectan a la penetrancia Carcinógenos Otros factores Respuesta al daño del ADN No todo el que tiene un gen alterado desarrolla cáncer

25. PROVISIÓN DE SERVICIOS DE SALUD • Prevención primaria y secundaria en enfermedades de base genética • Resultados e impacto de los servicios de genética en pacientes y familias • Validez y utilidad clinica de los análisis genéticos • Bases de datos de pacientes • Integración de la genética médica en la práctica clínica

26. QA IN GENETIC TESTING • Life Science and Biotechnology - A strategy for Europe • Second Progress report and future orientations (07/04/2004) • Priorities for future actions by Commission and Member States • to engage in EU-wide co-ordination of efforts to ensure the highest quality of genetic testing in the EU and beyond EU-25, • to establish EU-wide networking of national centres for exchanges of information regarding quality assurance of genetic testing, including training activities, and EU-wide networking for genetic testing of rare diseases.

27. Enfermedad conComponente Genético Localización del gen Identificación del gen T i e m p o Proyecto Genoma Humano Diagnóstico Función MedicinaPredictiva TerapiaFarmacológica Farmacogenética Terapia Génica

28. Investigación en Genética Entender la respuesta al tratamiento Entender la enfermedad Individualizar el tratamiento Nuevas Terapias

29. Enfermedades complejas o multifactoriales

30. De la genética médica a la medicina genómica Identificación y caracterización molecular de nuevos loci de susceptibilidad para la enfermedad de Hirschsprung y el cáncer medular de tiroides Bases moleculares de la neoplasia endocrina múltiple y el cáncer medular de tiroides familiar Identificación de factores genéticos involucrados en el desarrollo y progresión de enfermedades complejas

31. Genética y genómica: herramientas disponibles Técnicas de detección de mutaciones: SSCP, análisis de heterodúplex, dHPLC y secuenciación Genotipación de marcadores microsatélites Banco DNA Análisis de SNPs mediante genotipación espectral y minisecuenciación Herramientas bioinformáticas

32. “Family history is very genomic”--Sharon Kardia, Univ of Michigan • Shared genes, • environments, • behaviors,and • their interactions The Family History Public Health Initiative http://www.cdc.gov/genomics/activities/famhx.htm

33. Perfil genético: preparados, listos, YA!!! Abra la boca y diga: ACGT

34. ENFERMEDAD METABOLOMA PROTEOMA TRANSCRIPTOMA GENOMA

35. Historia clínica Bioinformática Transcriptoma Metaboloma Proteoma Genoma medicina genómica? Datos del paciente seguros y confidenciales Análisis y cruce de datos en tiempo real • Diagnóstico individualizado • Prescripción mas eficaz • Mejores resultados en salud • Reducción de costes sanitarios Medicina Personalizada Consulta Médica

36. medicina genómica? (2020?) - Alzheimer Disease, for example • 5 or 6 genetic variations identified that strongly predispose for Alzheimer disease; another 10 or 12 with weaker association • Chip-based genetic test gives personal likelihood of developing the condition • Chip-based genetic test identifies the drug most likely to be effective for given individual • Chip-based genetic test determines individual likelihood of drug side effects

37. How Do Health Professionals Prepare for Genomic Medicine? • Need to learn to “think genetically” - to: • realize when genetic factors play a role • effectively use family hx & genetic tests • be able to explain genetics concepts • deal with “risk” & genetic predisposition • realize personal and societal impact of genetic information • protect genetic privacy • use genetics to individualize patient care • use genetics to preserve health

38. Misperceptions • “Genomics isn’t relevant to me or the area of public health in which I work” Did you know that … 9 of the top 10causes of death in the U.S. have a genetic component?

39. Top 10 Causes of Death in the U.S. (2000) • HEART DISEASE • CANCER • CEREBROVASCULAR DISEASE • CHRONIC LOWER RESPIRATORY DISEASE • ACCIDENTS/UNINTENTIONAL INJURIES • DIABETES • PNEUMONIA/INFLUENZA • ALZHEIMER’S DISEASE • KIDNEY DISEASE • SEPTICEMIA

40. Misperceptions • “There are no interventions based on genomics” It’s true, we can’t change our genes. BUT we can use this knowledge to …

41. Potential Interventions • Modifyscreeningand medicalrecommendations • More Frequent Screenings • Genetic Testing/Evaluation • Interventions or Prevention

42. Potential Interventions • Target messages and interventionsaimed at changing behaviorsof high-risk groups • Diet • Physical Activity • Smoking Cessation • Alcohol Avoidance • Others?

43. Aspectos éticos • Equidad • Confidencialidad • Uso adecuado de la información genética • Investigación biomédica

44. ¿Cómo preparar a la sociedad en la era de la genómica? • Educación e información accesible con los objetivos de entender: • La base científica de la genética • La utilización de la genética en la práctica clínica • Riesgo y predisposición • Como afecta la información genética individualmente • El impacto de la genética en la sociedad

45. La desinformación genética Elija el sexo de su hijo, de forma natural. Al menos el 50% de las veces acertamos.

46. “To wrest from nature the secrets which have perplexed philosophers in all ages, to track to their sources the causes of diseases, to correlate the vast stores of knowledge, that they may be quicly avalaible for the prevention and cure of disease - these are our ambitions.” (William Osler, Montreal Medical Journal, 1902).