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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
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
¿Esta enfermedad es genética?
¿cómo lo podemos saber?
¿qué necesitaremos?
¿dónde buscaremos?
¿qué remedio pondríamos?
Contenidos
• Estudio de pedigríes
• Metodologías genéticas utilizadas en el
diagnóstico genético
– Cruzamientos de prueba
– Herramientas moleculares
• Resolución de un caso
¿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
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
Si
Posible contribución genética
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
¿.. Y el ambiente?
Familias y razas
tienen
factores ambientales comunes
Descartar factores ambientales
¿Sigue herencia mendeliana simple?
•
•
•
•
¿Autosómica dominante?
¿Autosómica recesiva?
¿Dominante ligada al X?
¿Recesiva ligada al X?
ESTUDIAR PEDIGRÍES
Autosómica dominante
Aa
aa
aa
Aa
Aa
aa
aa
Aa
aa
aa
aa
aa
• 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
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
Aa
AA
AA
Aa
Aa
AA
Aa
Aa
aa
aa
aa
aa
Dominante ligado al X
YA
aa
Ya
Ya
aa
Ya
aa
Aa
Aa
Ya
Ya
Aa
• 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
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
YA
aa
Ya
Ya
aa
YA
Aa
AA
Aa
Ya
aY
Aa
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)
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
¿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
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?
¿cuántos descendientes
debemos analizar?
• Para tener una probabilidad muy pequeña
de que el portador no se detecte (<5%)
¿Aa? x aa
Aa
50%
aa
50%
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
Nunca podremos asegurar que el padre no es portador, sólo
podemos disminuir la probabilidad de equivocarnos
En cuanto aparezca un descendiente enfermo padre portador
Nº descendientes necesarios
Futuro reproductor cruzado
con:
Probabilidad de no
detectar el portador
Nº descendientes necesarios para reducir la probabilidad de
la no detección a:
0.05
0.01
0.001
1. Homocigotos recesivo
(0.5)n
5
7
10
2. Portadores conocidos
(0.75)n
11
16
24
3. Progenie del futuro padre
(0.875)n
23
35
52
4. Individuos tomados al azar
(1-0.5q)n
0.2
29
44
66
0.1
59
90
135
0.01
598
919
1379
Donde q es igual a:
Nicholas (1996) pp234
¿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
Determinación de la mutación
• Análisis por metodologías moleculares:
– Southern blotting
– PCR-RFLPs
– Secuenciación
– SSCPs, DGGE, etc.
¡Atención con las nuevas
mutaciones!
Determinación de
animales portadores
de la Hipertermia
Maligna
Porcina
(SSP)
Uso de marcadores ligados
• Proporcionan una estimación de la
probabilidad de que un individuo presente
un genotipo concreto (homocigoto o
heterocigoto) para la enfermedad
Microsatélite 1
Gen enfermedad X
Microsatélite 2
BTA 8
¡Atención con la
Frecuencia de recombinación!
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…
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
Trosky se duerme...
• 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?
¿Qué haces?
• Preguntas a un veterinario con experiencia
• Consultas libros o páginas web
• Parece que Trosky sufre de narcolepsia
¿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.
¿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
¿Esto se hereda?
• La Narcolepsia puede ser:
– Esporádica
– Familiar (genética): tipo de herencia
autosómica recesiva
¿De qué tipo es la narcolepsia de Trosky?
¿Conocemos el pedigrí?
Aa
AA
AA
Aa
AA
Aa
Aa
Trosky tiene que ser homocigoto recesivo
y sus padres portadores
aa
Aa
¿Hay algún gen alterado?
¿Hay antecedentes familiares?
Si  genética
No No sabemos la causa,
pudiera ser genética
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
¿Qué pasará si cruzamos...
• 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
¿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
El perro modelo animal para
el estudio de la narcolepsia en
humanos