Avances en el diagnóstico de los

trastornos del neurodesarrollo

Dra S Boronat

Neuropediatría

HU Vall d´Hebron

Técnicas diagnósticas

RM sin dismorfia clara

• Cariotipo suele ser normal

• Estudio de reordenamientos subteloméricos:

5%

• a-CGH: 20%

Estudios genéticos de RM

• Cariotipo

– Standard (400-550 bandas de resolución)

– De alta resolución (>550 bandas)

• FISH (fluorescent in situ hybridation)

• MLPA (multiplex-ligation probe amplification)

– Subtelomérico

– Trastornos genómicos recurrentes (regiones flanqueadas por secuencias repetitivas: mayor riesgo de deleciones y duplicaciones recíprocas)

– Otras

• aCGH (array comparative genome hybridation)

(Knight, Flint. J Med Genet 2000;37:401-409)

•Sequencias repetitivas de DNA y diversas proteinas asociadas

• Protección física)

• Longevidad celular, control de la proliferacion celular

Estructura y función telómeros

•Sondas FISH específicas para cada telómero

• Cribado en una sola prueba de todas las zonas subteloméricas

Estrategia de analisis

1p 1q

2p 2q

3p 3q

4p 4q

5p 5q

6p 6q

7p 7q

8p 8q

9p 9q

10p 10q

11p 11q

12p 12q 13q 14q

XpYp XqYq

15q 16p 16q

17p 17q

18p 18q

19p 19q

20p 20q 21q 22q

3p

3q

MLPA subteloméricas

MLPA: Duplicación subtelomérica 16p

Indicaciones MLPA subteloméricas

• Historia familiar de RM

• Anomalías estructurales asociadas

(cardiopatía…)

• Retraso de crecimiento pre o postnatal

• Dismorfia craneofacial

1p

MLPA: kits comerciales disponibles

aCGH

array-Comparative Genome

Hybridation

The resulting “colour” of a spot will depend on the ratio

of “Red” and “Green” labeled DNA which has Hybridized

to the Spot

Equal Excess Patient DNA

(Duplication)

Loss of patient DNA

(Deletion)

CGH MICROARRAY

duplication variant

deletion

Cariotipo molecular

Confirmación in situ

FISH

Chromosome 1pter deletion

FISH deletion 1pter

Red signal 1 qter

Green signal 1pter

Precauciones

• No detecta reordenamientos balanceados (ej:

traslocaciones)

• No da información posicional

• ¿Causa la deleción duplicación el fenotipo?

• ¿Heredada de un padre?

• ¿Es un polimorfismo?

– CNV (copy number variant): segmento de DNA de >1

Kb presente en mayor o menor número de copias de lo

esperado en el genoma

• Polimorfismos

• Delec/duplic patogénicas

12 year-old boy with

congenital abnormalities

and moderate learning

disability.

Normal male karyotype:

46,XY

1 Mb Array Profile- Chromosome 4

1 Mb Array Profile- Chromosome 4

Clones:

• RP11-79M16

• AC021127.8

• RP11-112P12

• RP11-449B1

5 Mb

deletion

Further Studies: Confirmation

Clone RP11-112P12

Further Studies: Father

Further Studies: Mother

Comparación entre las diferentes técnicas

Técnica Ventajas Limitaciones

FISH • Localización (detecta reordenamientos equilibrados ó no)

• No precisa verificación

• Laborioso (metafases)

• Número loci

MLPA • Rápido y económico (96 MLPA = 1a-CGH)

• Precisa verificación (2º kit, FISH); polimorfismos/CNVs

• No localización

• Número de loci (~60, cubriendo 2% CGH)

Array-CGH • A gran escala (totalidad del genoma)

• Coste, instalación

• Precisa verificación (FISH)

Fisiopatología y tratamiento

Retraso mental

• ¿Trastorno irreversible?

• Disfunción dinámica del funcionamiento de

las sinapsis hasta cierto punto reversible

(mediante diferentes tratamientos) en varios

modelos de ratones (Knock-out, Knock-in)

– Esclerosis tuberosa

– Frágil-X

– NF-1

– Rett

Vías del aprendizaje, memoria y

plasticidad sináptica

• Memoria a corto plazo: cambios locales en

las sinapsis (ej: fosforilación o adición de R

de glutamato)

• Memoria a largo plazo: activación de la

formación de nuevas proteínas que

modifican la función sináptica

Alteraciones de la parte superior de la vía (ej:NF-1 (sobrerregula el

Ras) suelen dar una afectación cognitiva más leve que las cercanas

al núcleo (ej: Coffin-Lowry causado por mutaciones del RSK2)

• Alteraciones genéticas: – Frágil-X

– NF-1

– ET

– Huntington

– Rett

– Coffin-Lowry

– Rubinstein-Taybi

– RM lig a X con alfa-talasemia

– Aarskog

– RM por mutac en PAK3 (p21- activada Kinasa 3)

– RM por mutac en oligofrenina 1

• Alteraciones adquiridas – Cretinismo

– Intoxicación por plomo

– Encefalopatía hipóxicoisquémica

– Parálisis cerebral extrapiramidal

Coffin-Lowry

• Lig a X (varones más afectados)

• RSK2 (serina-treonina protein-kinasa al

final de la cascada del RAS)

– Formación de memoria a largo plazo

– Plasticidad sináptica

• Frente prominente

• Hipertelorismo

• Fisuras palpebrales

estrechas y hacia abajo

• Puente nasal plano

• Narinas antevertidas y

puente nasal grueso

• Boca larga con labios

gruesos

• Orejas grandes

• Retraso mental severo

• Epilepsia (>1a)

• Sordera neurosensorial

• Conducta:

– Varones: sonrientes y amigables

– Mujeres: comportamiento psicótico, tímidas, en

su propio mundo

• Cataplejia y drop attacks

Esclerosis tuberosa

• Modelo para estudio de:

– Epilepsia (West)

– Retraso mental/trastornos de aprendizaje

– Autismo

– Oncogénesis

Esclerosis tuberosa

• AD

• Genes:

– TSC1 (9q): hamartina. Fenotipo más leve

– TSC2 (16p): tuberina. 5 veces + freq en casos esporádicos. Al lado de gen ADPKD (poliquistosis renal infantil AD)

• En casos familiares freq parecida (por fenotipo más leve de TSC1)

• 20% no mutaciones: teorías: • Mosaicismo (falso negativo según tejido afectado)

• TSC3

• Silenciación epigenética: fosforilación de tuberina

Hipótesis del second-hit de Knudson: se necesita una

segunda mutación somática de un gen oncosupresor

pérdida de heterozigosidad (LOH)) para producir tumores

¿También LOH en tejido cerebral para explicar

RM o autismo?

Criterios diagnósticos (consensus reference 1998)

• Mayores:

– Angiofibromas faciales o placa frontal

– Fibroma ungueal o periungueal no traumático

– Máculas hipocrómicas (3 o +)

– Shagreen patch (nevus de tejido conectivo)

– Hamartomas retinianos nodulares múltiples

– Túber cortical

– Nódulo subependimario

– Astrocitoma de células gigantes subependimario

– Rabdomioma cardiaco, único o múltiple

– Linfangiomiomatosis y/o angiomiolipoma renal

• Menores: – Múltiples hoyos en esmalte dental

– Pólipos rectales hamartomatosos

– Quistes óseos

– Lineas radiales de migración en sustancia blanca

cerebral

– Fibroma gingivales

– Hamartoma no renal

– Mancha acrómica retiniana

– Lesiones cutáneas en confetti

– Quistes renales múltiples

Dx definitivo: 2 my o 1my+2 m

Dx probable: 1 my+1m

Dx posible: 1my o 2 m

insulina

Rapamicina previene la epilepsia en un

modelo de ratón de TSC

• Ratones Tsc1GFAPCKO ( inactivación del gen Tsc1

primariamente en glia: desarrollan proliferación glial,

epilepsia progresiva y muerte prematura) y controles

• Administración de rapamicina IM o placebo

• 2 grupos:

– Precoz (día 14)

– Tardío (6 sem)

Ann Neurol Apr 2008

• Resultados:

– Grupo precoz: previene la aparición de

epilepsia y muerte prematura

– Grupo tardío controla las crisis y prolonga

supervivencia de los que ya habían desarrollado

la epilepsia

• Efectos secundarios rapamicina: disminución de la

ganancia ponderal en controles

• Otros estudios: mejora sintomatología de

retraso mental y autismo

• Ensayo clínico en humanos

¿Irreversible?