Download (o los) gen(es) - Universitat de Barcelona

GENOMAS: GENOTIPADO
PARA DIAGNÓSTICO
Daniel Grinberg
Departament de Genètica
Universitat de Barcelona
GENOTIPADO PARA
DIAGNÓSTICO
Si sabemos cuál es el gen:
- búsqueda de mutaciones
Ej: Gaucher N370S/L444P
Es una enfermedad MONOGENICA,
autosómica recesiva.
Tener estas 2 mutaciones => patología
GENOTIPADO PARA
DIAGNÓSTICO
Si no sabemos cuál es el gen:
- búsqueda del gen en todo el
GENOMA (con o sin candidatos)
- búsqueda de mutaciones
GENOTIPADO PARA
DIAGNÓSTICO
Pero no nos quedaremos en las
enfermedades Monogénicas
También veremos enfermedades
MULTIFACTORIALES
GENOTIPADO PARA
DIAGNÓSTICO
En las enfermedades
MULTIFACTORIALES:
el genotipado se hará en posiciones del
genoma que están asociadas a una mayor
susceptibilidad a padecer la enfermedad
Tanto en las
enfermedades
MONOGÉNICAS
como en las
MULTIFACTORIALE
S
buscaremos en todo
el genoma
el (o los) gen(es)
responsable(s) de la
patología
MUTACION y
POLIMORFISMOS
En genética humana:
Mutación
Patogénica
Polimorfismos
Neutros
(marcadores)
Susceptibilidad
POLIMORFISMOS
Microsatélites
Por ej.: (CA)n
SNPs
Por ej.: C
DIPs
Por ej.: 7A 8A
G
Estrategias para encontrar genes
en enfermedades monogénicas
Loci anónimos
Linkage
Cosegregación
Genes candidatos
Análisis
mutacional
Búsqueda del gen
(genes candidatos)
Decidimos estudiar si el gen PDEB (que codifica a la
subunidad beta de la fosfodiesterasa) podía ser el responsable
de la ARRP.
Familia B4: estudios de cosegregación con
marcadores del gen PDEB y cercanos
PDEB
D4S111
D4S95
D4S127
1
1
2
5
1
2
3
4
#
1
1
4
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
4
1
1
4
1
2
3
4
1
1
5
1
1
4
control
Family B4: 71bp duplication in the PDEB gene
heteroduplexes
346
275
B4 family: Characterization of the 71 bp duplication
5'GAG AGC ACG GCG CTG CTG GAG CTG GTG CAG GAT ATG CAG GAG AGC ATC AAC ATG GAG CGC GTG GTC TTC AAG GTC
500
CT A CGG CGC TGC TGG AGC TGG TGC AGG ATA TGC AGG AGA GCA TCA ACA TGG AGC GCG TGG TCT TCA AGA TCC T GC GGC GCC
571
572
DUPLICATION
repeat 2
repeat 1
... A CGGCGC
T.......................G
CGGCGC
............ A CGGCGC
C.........
T......................G
repeat 1
CGGCGC
C ...
repeat 2
un equa l crossi ng-over
repeat 1
repeat 1
DUPLICATED
DELETED
... A CGGCGC
T........................A
...............
G
repeat 2
CGGCGC
T......................G
CGGCGC
C..........
repeat 2
3'
CGGCGC
C ...
Búsqueda del gen
(análisis de ligamiento)
* Ahora (y cada vez más):
“positional candidate”
P2 family
I-1
II-1
II-2
II-3
II-4
Retinitis pigmentosa
Down syndrome
II-5
II-6
I-2
II-7
II-8
II-1 0
II-1 1
II-1 2
II-1 3
II-1 4
Family P2: haplotype for the 2q31-q33 region
I-1
D2 S1 48
D2 S3 64
D2 S3 50
D2 S3 18
D2 S1 18
D2 S3 89
D2 S1 61
D2 S1 17
4
1
1
2
5
8
3
9
5
6
2
3
4
5
3
4
I-2
4
1
1
2
5
8
1
6
6
3
1
2
4
3
3
7
II-1
II-2
II-3
II-4
II-5
II-6
II-7
II-8
II-10
II-11
II-12
II-14
II-15
4
1
1
2
5
8
3
9
5
6
2
3
4
5
3
4
4
1
1
2
5
8
3
9
5
6
2
3
4
5
3
4
5
1
1
2
5
8
3
9
5
6
2
3
4
5
3
4
5
6
2
3
4
5
3
4
4
1
1
2
5
8
3
9
4
1
1
2
5
8
3
9
5
6
2
3
4
5
3
4
5
6
2
3
4
5
3
4
4
1
1
2
5
8
3
9
4
1
1
2
5
8
3
9
4
1
1
2
5
8
1
6
6
1
1
2
5
8
1
6
6
3
1
2
4
3
3
7
6
3
1
2
4
3
3
7
4
1
1
2
5
8
1
6
4
1
1
2
5
8
1
6
6
3
1
2
4
3
3
7
6
3
1
2
4
3
3
7
4
1
1
2
5
8
1
6
6
1
1
2
5
8
1
6
4
1
1
2
5
8
1
6
4
1
1
2
5
8
1
6
4
1
1
2
5
8
1
7
Lod scores between ARRP and markers on 2q in family P2
Marker
D2S148
D2S364
D2S350
D2S318
D2S118
D2S389
D2S161
D2S117
Recombination fraction ( q)
0.00
0.01
0.05
0.1
0.2
0.3
0.4
Z max qmax
-
4.03
2.19
1.99
4.12
4.12
0.31
-
1.53
3.93
2.14
1.95
4.02
4.02
0.41
0.77
1.95
3.55
1.93
1.76
3.63
3.63
0.60
1.45
1.91
3.07
1.68
1.54
3.14
3.15
0.66
1.56
1.51
2.15
1.19
1.10
2.19
2.20
0.58
1.28
0.95
1.26
0.72
0.68
1.28
1.29
0.38
0.79
0.34
0.43
0.27
0.25
0.44
0.44
0.13
0.27
1.96
4.02
2.19
1.99
4.12
4.12
0.66
1.56
0.06
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.11
0.09
Journal of Medical Genetics
Copyright © 1998 by Journal of Medical Genetics.
Volume 35(2)
February 1998
pp 141-145
A new autosomal recessive retinitis pigmentosa locus maps on chromosome 2q31-q33
Bayes, Monica; Goldaracena, Begona; Martinez-Mir, Amalia; Iragui-Madoz, Maria
Ignacia; Solans, Teresa; Chivelet, Pilar; Bussaglia, Elena; Ramos-Arroyo, Maria
Antonia; Baiget, Montserrat; Vilageliu, Lluisa; Balcells, Susana; Gonzalez-Duarte,
Roser; Grinberg, Daniel
FACTORES DE
SUSCEPTIBILIDAD A LA
OSTEOPOROSIS
Gen 2
Gen 3
Gen 4
Gen 1
Enfermedad Compleja
Factor
ambiental 1
Factor
ambiental 2
Factor
ambiental 3
Factor
ambiental 4
¿Cómo se sabe si una
enfermedad es genética?
Mayor concordancia
en mellizos:
monozigóticos
que en
mellizos:
dizigóticos
Componente hereditario de la
Cardiopatía Isquémica
Estudios
de mellizos
Daneses
(352 m. por CAI)
Suecos
(2810 m. por CAI)
Concord.
MZ
Concord.
DZ
Hombres
Mujeres
39 %
44 %
26 %
14 %
Hombres
Mujeres
40,5 %
32,6 %
32,8 %
16,3 %
¿Cómo se sabe si una
enfermedad es genética?
Mayor riesgo para:
?
Familiar de
persona afecta
que para:
?
Familiar de
persona sana
Bases Genéticas de
Enfermedades
GEN DE EFECTO
PRINCIPAL
• Efecto grande
• Mutaciones poco frecuentes
• Explican una parte pequeña de
la variabilidad poblacional
GENES DE
SUSCEPTIBILIDAD
• Efecto leve
• Mutaciones comunes
(polimorfismos)
• Explican gran parte de la
variabilidad poblacional
Bases Genéticas de
Enfermedades
GEN DE EFECTO
PRINCIPAL
• Efecto grande
• Mutaciones poco frecuentes
• Explican una parte pequeña de
la variabilidad poblacional
GENES DE
SUSCEPTIBILIDAD
• Efecto leve
• Mutaciones comunes
(polimorfismos)
• Explican gran parte de la
variabilidad poblacional
Estrategias para encontrar genes
responsables de enfermedades
complejas
Linkage
Loci anónimos
Sib pairs
Asociación
Genes candidatos
Sib pairs
Estrategias para encontrar genes
responsables de enfermedades
complejas
Linkage
Loci anónimos
Sib pairs
Asociación
Genes candidatos
Sib pairs
SIB PAIRS (pares de
hermanos)
General
Dominante
Recesivo
AB
CD
AB
CD
AB
CD
AC
AC (1/4)
AD
BC
BD
AC
AC (1/2)
AD
AC
AC (1/1)
Estrategias para encontrar genes
responsables de enfermedades
complejas
Linkage
Loci anónimos
Sib pairs
Asociación
Genes candidatos
Sib pairs
ASOCIACION
C
Gen
candidato
1
2
3
Fenotipo
(riesgo patología)
T
1
2
3
Fenotipo
(riesgo patología)
Desequilibrio de ligamiento
B
b
(1)
X2
X1
b
B
(2)
X1
X2
B - b : polimorfismo que se detecta
X1 - X2 : variante que es causa de la enfermedad
Individuos necesarios para los
distintos estudios
LINKAGE
SIB PAIRS
ASOCIACION
Posible efecto de un
polimorfismo en una región
reguladora
Individuo 1
Individuo 2
Interacción
polimorfismos/ambiente
I
Individuo 1
FA
FA
A
Individuo 2
A FA
A
I
I
IMPLICACIÓN DE
POLIMORFISMOS DEL
PROMOTOR DEL GEN
COLIA1 EN LA
OSTEOPOROSIS
La osteoporosis es una enfermedad común
que se caracteriza por:
Densidad mineral ósea reducida
(pérdida excesiva de hueso)
Deterioro de la microarquitectura del tejido óseo
Incremento del riesgo de
fractura.
El riesgo de fracturas osteoporóticas depende tanto del
pico de masa ósea conseguida durante el crecimiento
como de la tasa de pérdida de hueso a lo largo de la
vida.
LA DENSIDAD MINERAL ÓSEA (DMO) ES EL
PRINCIPAL DETERMINANTE DEL RIESGO DE
FRACTURA ÓSEA
GENÉTICA
MULTIFACTORIAL
INCIDENCIA EN PAISES DESARROLLADOS
40% MUJERES Y 12% HOMBRES
HEREDABILIDAD DE LA MASA ÓSEA :
 50-70 % ESTUDIOS INTERGENERACIONALES
 80-90 % ESTUDIOS DE MELLIZOS
 46-62 % DESPUÉS DE AJUSTAR LA DENSIDAD
ÓSEA POR EDAD, PESO Y HÁBITOS DE VIDA.
GENES CANDIDATOS
RECEPTOR DE VITAMINA D
RECEPTOR DE ESTRÓGENOS
IL-6
TGF
COLÁGENO TIPO I
ESTUDIOS DE ASOCIACIÓN HECHOS CON ESTOS
GENES HAN DADO RESULTADOS CONTROVERTIDOS
DEPENDIENDO DE LA POBLACIÓN ESTUDIADA .
PROMOTOR DEL COLAGEN DE TIPO I CADENA  1
F3
-2.3 Kb
F1
F2
-2.0 Kb
-1.8 Kb
-1.67 Kb -1.50 Kb
REGIÓN REGULADORA ESPECÍFICA DE OSTEOBLASTOS IN
VIVO
SSCP F3
SSCP F2
SSCP F1
2 nous SNPs en el promotor del gen del COL·LAGEN 11
G
PCOL2 T
TTTTTTT
TTTTTTTT
PCOL1
PROMOTOR
-1997 G/T
-1663indelT
GEN COL·LAGEN
ANÁLISIS DE LA VARIANCIA (ANOVA)
FUENTE
gl
F
Sig.
EDAD
1
4.986
0.026
MENOPAUSIA
1
9.312
0.003
PESO
1
10.092
0.002
PCOL2
2
4.324
0.014
PCOL1
2
1.441
0.239
PCOL1*PCOL2
2
4.011
0.019
VARIABLE DEPENDIENTE : DMO
8T
8A
8T
8A
7T
Extracto
7A
*
8T
8A
*
-
+
+
+
Sp1
GRE
PCOL2
PCOL1
+
+
+
+
G
C
Extracto
+
T
A
Oligo marcado
G
*
C
*
-
+
+
+
+
GRE
Competidores:
Sp1
PCOL2
G
C
+
+
competidores
PCOL2
C
A
G
Extracto
+
C
T
A
Oligo marcado
C
*
-
+
+
+
+
+
+
Luc+
SP
IR
*
IR
*
LP
-1997 G/T
-1663indelT
*
IRD
0
1
2
3
Relative Luciferase Activity (LUC/BGAL)
Haplotips del promotor de COL1A1
4
3
*
2
*
*
*
*
LP
*
IRD
1
0
G/8T
T/8T
G/7T
T/7T
SP
IR
G/8T
T/8T
G/7T
T/7T
Al·lels independents del promotor de COL1A1
LP
8T 7T
4
IRD
*
G T
8T 7T
G T
3
2
1
0
-1
-1
-1
3i
66
3i
66
7
99
7
99
7
99
7
99
3i
66
3i
66
T
/8
-1
G
-1
-1
-1
-1
T
/8
G
e
nd
e
nd
T
G
e
nd
e
nd
T
G
lT
lT
lT
lT
7T
8T
7T
8T
Proyecto GENOMOS
n = 20.000
1.Rotterdam
GENE
Vitamin D
Receptor
Estrogen
Receptor -
POLYMORPHISMS
BsmI
ApaI
TaqI
Cdx
FokI
3502 / 7081
3502 / 7081
3502 / 7081
3402 / 7081
2589 / 7081
PvuII
XbaI
(TA)n VNTR
4746 / 7081
4746 / 7081
3100 / 7081
G-800A
C-509T
Leu10 Pro
Arg25 Pro
Thr263 Ile
3070 / 7081
3059 / 7081
3063/ 7081
3054 / 7081
3069 / 7081
TGF-
COLIA1
Sp1
3055/7081
ESR1
6q25.1, 140 kb, 7 promotors (en osteoblasts promotor B)
(TA)n
XbaI
PvuII
ESR1
MICROSATÈL.LIT
(TA)n -1174
ER (TA)
40
30
20
10
0
9
11
10
13
12
15
14
17
16
19
18
21
20
23
22
25
24
26
ER (TA )
Població italiana
Població holandesa
535 mostres
Al.lel L (9-17)
57,3%
H (18-26)
42,7%
Genotips LL 33,6%
LH 47,5%
HH 18,9%
Població xinesa
XX vs. Xx and xx
Aarhus F
Aberdeen F
Barcelona F
Cambridge F
Cambridge M
DOPS F
Florence F
Oxagen F
Oxagen M
Rotterdam F
Rotterdam M
TOTAL-FE
TOTAL-RE
WOMEN-FE
WOMEN-RE
.1
.2
.4
.6
.8
1
2
Odds ratio f or v ertebral f ractures (95% CI)
4
6
3
6
10
2
12
1
14
9
5
18
15
17
16
7
4
13
11
Pico SnapShotPolimorfismoSNPLL Pico
1 i 2ER1C/T23 pb25.6 / 27.5
3 i 4VDR4C/T28 pb31.9 / 33.5
5 i 6ER2C/T33 pb35.6 / 37.5
7 i 8PCOL2C/A37 pb41.3 / 42.3
9 i 10VDR2C/T41 pb45.3 / 46.4
11 i 12VDR1C/T45 pb48.7 / 49.9
13 i 14VDR3G/T49 pb53.4 / 54.4
15 i 16Aro1G/A57 pb59.0 / 59.7
17 i 18Aro2C/A61 pb62.8 / 63.1
GG
AA GG CC
GG
CA
GA CC
GA CA
AA CC
SNPlex-48 plex
Haplotipo
A/a B/b
C/c
A
B
c
D
a
b
C
d
D/d
F
G
H
I
Recombinación
f
F
g
G
h
i
H
I
f
g
h
i
J
j
J
j
K
k
K
k
L
l
L
l
M
m
m
M
N
O
n
o
n
o
N
O
Haplotipos
A/a B/b
C/c
A
B
c
D
a
b
C
d
D/d
Haplotipos teóricos:
ABCD
ABCd
ABcD
AbCD
aBCD
ABcd
AbCd
aBCd
AbcD
aBcD
abCD
abcD
abCd
aBcd
Abcd
abcd
Haplotipos reales (98%):
ABcD
AbCD
abCd
Entre estos polimorfismos habrá que encontrar
el funcional.