formaciÓ en paidopsiquiatria i psicologia … · ¾s. klinefelter xxy ¾triple x ¾anomalia...
TRANSCRIPT
Maduració i desenvolupament
Variacions estructurals del genoma
Maduració i desenvolupament
Variacions estructurals del genoma
Teresa Vendrell i Bayona
Programa de Medicina Molecular i Genètica
Hospital Universitari Vall d’Hebron
FORMACIÓ EN PAIDOPSIQUIATRIA I PSICOLOGIA DE LA INFÀNCIA I DE L’ADOLESCÈNCIA
•Departament de Psiquiatria i Medicina Legal de la UAB.•Col·legi Oficial de Psicòlegs de Catalunya
CLASIFICACIÓ ETIOLÒGICAAnomalies congènites
Anomalies de causa genètica
CromosòmiquesMonogèniquesPoligènico multifactorialsAltres anomalies genètiques
Anomalies de causa ambiental
Malalties maternes Agents externsFactors mecànics
Anomalies cromosòmiques: mutacions (canvis) en el DNA tan grans(>3 megabases) que son visibles al microscopi òptic.
S’estima que al menys un 0.7%dels nascuts vius tenen una anomalia cromosòmica.
Probablement la xifra real es
superior.
ESTUDI CROMOSÒMICCariotip
Síndrome polimalformatiu
Dismòrfia craniofacial Retard global del desenvolupament psíquicRetard del creixement, prenatalAnomalies del desenvolupament sexual
Antecedents familiars d’avortaments o nascuts malformatsPacients en estudi per infertilitat
ESTUDI CROMOSÒMICIndicacions
Síndrome polimalformatiu
Dismòrfia craniofacialRetard global del desenvolupament psíquicRetard del creixement, prenatalAnomalies del desenvolupament sexual
Antecedents familiars d’avortaments o nascuts malformatsPacients en estudi per infertilitat
ESTUDI CROMOSÒMICIndicacions
CITOGENÈTICA MOLECULARMètodes d’anàlisi genètic
• Plasticitat del Genoma Humà• Les variacions estructurals del genoma• Importància en la variabilitat i susceptibilitat als trastorns del
desenvolupament
• Models de malaltia complexa amb afectació conductual:– Autisme– Esquizofrènia
A-CGHMLPAFISH
Variacions estructurals submicroscòpiques del genoma Mètodes d’anàlisi genètic
1- FISH / paintintg
2- MLPA
Identificació de cromosomes. marcadors / Translocacions / Inversions / Delecions / Duplicacions ….
Identificació de variacions en el número de copies.
N
INV
3- Array-CGH Hibridació genómicacomparada.Identificació de variacions del geoma
Hibridación In Situ Fluorescent - FISH
TGA
ACT
Síndrome de deleció 22q11Estudi citogenètic - FISH
ANOMALIES CROMOSÒMIQUES
monosomía: S. Turner: 45,Xtrisomía: +21 / +13 / +18S. Klinefelter XXYTriple X
Anomalia estructural 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 X Y
35 gens en la regió més comú delecionada (3Mb 90%)
El principal gen responsable de las manifestacions TBX1
Mutacions de TBX1: Fenotip comú
del(22)(q11.22;q11.2){3 Mb}
Síndrome de deleció 22q11
Síndrome de DiGeorge
defecte del desenvolupament del tercer i quart arcs branquialsanomalies cardíaques del conotruncusaplàsia o hipoplàsia de timus i paratiroides amb alteracions del s. immunitari i de la regulació del calci
Síndrome Velocardiofacial
anomalies del paladarcaracterístiques facials específiquescardiopatia congènitaretard mental o trastorns de l’aprenentatgetrastorn de la conducta.
Síndrome de deleció 22q11
Retard mental moderatTrastorn de l’aprenentatgeTrastorn de la conducta
Incidencia: 1/3900 – 1/9700Herència: dominantPenetrància: completaExpressivitat: variable
Síndrome de deleció 22q11
Trastorn de l’aprenentatgeTrastorn psiquiatricPsicosi: 30%
Esquizofrènia, 24%Trastorn bipolar, 2%
Depressió major, 12%
High rates of schizophenia in adults with velo-cardio-facial sydrome. Murphy et al 1999.Estudi fet en una població de 50 adults, entre 17 i 52 anys.
Haploinsuficiència de gens relacionats amb el desenvolupament i la migració neuronal.
Gens modificadors: COMT, Catecol-O-Methil-Transferase. Metabolisme de neurotransmissors.
Síndrome de deleció 22q11
• Candidate genes and the behavioral phenotype in 22q11.2 deletion syndrome.Prasad SE et al. Dev Disabil Res Rev. 2008;14(1):26-34.• Effects of a functional COMT polymorphism on brain anatomy and cognitive function.in adults with velo-cardio-facial syndrome. van Amelsvoort T, et al.Psychol Med. 2008 Jan;38(1):89-100.• Genetic abnormalities of chromosome 22 and the development of psychosis. Williams NM, Owen MJ.Curr Psychiatry Rep. 2004 Jun;6(3):176-82.•.The behavioural phenotype in velo-cardio-facial syndrome. Murphy KC.J Intellect Disabil Res. 2004 Sep;48(Pt 6):524-30. • Genetically mediated brain abnormalities in schizophrenia. Seidman LJ, Wencel HE.Curr Psychiatry Rep. 2003 Jun;5(2):135-44.
Considerar el risc d’esquizofrènia en els pacients afectes de lasíndrome VCF.
Considerra el diagnòstic de delecó 22q11 en els pacients afectes d’esquizofrenia associada a alguna característica d’aquesta síndrome: Retard lleu; Cardiopatia; Cracterístiques facials.
Diana A Diana B
Diana A Diana B
Ligasa termoestable
Desnaturalizació
Hibridizació
Lligament
Amplificació
El producte de l’amplificació de cada sonda te una longitud única(130 480 bp).
MLPA - Multiplex ligation-dependent probe amplification
Coincidència dels extrems de la sonda lligament
hi ha producte d’amplificació
Deleció: no hi ha coincidència delsextrems de la sonda no lligament
no hi ha producte d’amplificació
Coincidència perfecta
MLPA - Multiplex ligation-dependent probe amplification
Anàlisi cromosòmic: Trisomies, altres aneuploïdies.
Estudi de regions subtelomèriques.
Estudi de trastorns genòmics recurrents: DiGeorge, Sotos, Williams, MECP2.
Estudis específics: retard mental: MRX, MR.
Estudi de mutacions en càncer hereditari: BCRA1, MSH2/MLH1, CDKN2A, TP53, MEN1, BCRA2, NF2.
Kits a la carta.
MLPA - Aplicacions
1p36
Monosomia 1p36
Control Del 1p36
DELECIONS SUBTELOMÈRIQUES
Deleció 1p36
1/5000
95% de novo
Hipotonia
Convulsions (79%). KCNAB2
Dificultats en la alimentació durant la infància: Succió, deglució, vòmits
Problemes de comportament: Agressivitat, autolesions
Discapacitat mental severa amb especial afectació del llenguatge
Síndrome de Smith-Magenis
Cara aplanadaTalla baixaObesitatHipotonia i retard
Trastorns de conducta Trastorn del son AutolesionsEstereotipiesDificultats d'adaptació
del(17)(p11.2p11.2){3.7 Mb}
17
Deleció ~ 3.7 Mb. >70% Delecions variables ~1.5 to ~9 Mb. 25%Mutacions puntuals del gen RAI1- Retinoic Acid Induced 1 < 5%.
Mutations in RAI1 associated with Smith-Magenis syndrome.Slager et al. Nat Genet. 2003;33;466-8.
Dismorfia facial inespecíficaCardiopatiaRetard mental variable, de lleu a sever Convulsions
Síndrome de deleció 15q13.3del(15)(q13.2;q13.3){1.9 Mb}
Trastorns de conductaEsquizofrènia
Penetrància Incompleta:Heretada d’un progenitor asimptomàtic en 1/3 dels casos
Sonda KLF13
MLPA: deleció 15q13
Autisme
Trastorn generalitzat del desenvolupament que afecte:- interacció social- comunicació verbal i no verbal- comportament, estereotipat i repetitiu.
Prevalença ~ 1 / 2000 // 2 / 1000 (2005)
Incidència major en mascles 4:1
Criteris diagnòstics establerts en el manual de Malalties Psiquiàtriques de la Associació Americana de Psiquiatria: DSM-IVEscales adaptades: Entrevista Diagnòstica Revisada: ADI-R
Sistema Diagnòstic de Observació: ADOS
Autisme - Base Genètica
Heretabilitat: >90%Concordància en bessons MZ: 70-90%Concordància en bessons DZ: 2-8%
Recurrència en germans: 2-6%.
5-6% de causa monogènica: Rett, Esclerosi Tuberosa, X-frágil, PKU, NLGN 3-4 (LX), SHANK3 (22q13), CNTNAP2 (7q36).
5% cromosomopatíes i trastorns genòmics: dup15q11mat, del16p11, dup7q11.2, dup17p11.2.
Formes idiopàtiques: 30% associat a anomalies del fenotip: microcefàlia, SNC.70% amb absència d’anomalies del fenotip.
∼ 2 %
Epilèpsia
Retard mental sever
Microcefàlia límit
Laxitud i mínima dismòrfia
AutismeAutisme -- Base Base GenèticaGenèticaInvInv Dup15 (47,XY,+mar)Dup15 (47,XY,+mar)
Am J Med Genet 2003, 119A:111-120.
Fenotip conductual
TDAH +/-Trastorn de conducta: Agressió, conducta disruptivaBona resposta al tractament amb Metifenidato/Risperidona
Portadora asimptomàtica
Autisme
TEA
Duplicació materna 15q11-q13 i Autisme
Síndrome dup 17p11.2 (Potocki-Lupski)
Molecular mechanism for duplication 17p11.2- the homologous recombination reciprocalof the Smith-Magenis microdeletion. Potocki et al. Nat Genet. 2000;24;84-7..
dup(17)(p11.2p11.2){3.7 Mb}
Duplicació recíproca a SM ~3.7Mb.Gen candidat: RAI1
Fenotip sense característiques dismòrfiquesTalla baixaRetard límit o lleuHipermetropiaTrastorn de la audició
Trastorns de conducta: TDAH / TEATrastorn del son
Duplicació recíproca del locus WBS
No cardiopatía
No malformacions majors
Retard de llenguatge
Poc sociable
TEA
Síndrome de duplicació 7q11.23
.
RP5-1186P10CTA-208H19
CTB-139P11
WBS commonly
deleted region
Normal Chr 7
Duplicated Chr 7
Dup Chr7
N Chr7
Dup Chr7N Chr7
RP5-1186P10cos207g3
WBS commonly
deleted region
Bm-Bc
Bc Bm BtCc Cm CtAc Am At
Normalchromosome
cen tel
D7S
672
BA
ST
R1
(D7S
489C
c)B
BS
TR
1B
BS
TR
2
BA
ST
R1
(D7S
489B
)
ELN
BB
ST
R1
BB
ST
R2
BB
ST
R2
BB
ST
R1
BA
ST
R1
(D7S
489A
)
BA
ST
R1
(D7S
489C
t)
D7S
2455
100 kb
Bc Bm BtCc Cm CtAc Am AtCm
Markers
duplicated region
cen
KP
Somervile et al. Duplication of the commonly deleted Williams-Beuren syndrome region causes severe expressive language delay, NEJM 2005
1/20,000 – 1/50,000 / 100% de novo
Retard psicomotor lleu
Perfil cognitiu: llenguatge fluid. Hiperacusia
Comportament peculiar, sociabilitat, TDAH
Retard de creixement. Hipercalcemia
Cardiopatia. Estenosi Aortica supravalvular
Envellment prematur
Característiques facials peculiars
Síndrome de Williams-Beuren
del 7q11
Susceptibilitat a Autisme
Deleció 16p11.2
Gens candidats• MVP: major vault protein. • ALDOA: aldolase A, fructose-bisphosphate.
Association between microdeletion and microduplication at 16p11.2 and autism.Weiss LA, et al N Engl J Med. 2008;358;667-75.
Deleció /Duplicación: ~600kb.Origen:
Deleció de novoHeretada d’un progenitor amb retard lleu
Penetrància incompleta
Trastorn de l’espectre autista.Retard mental
Estudis Genètics de lligament i asociació
GWAS (Genome-Wide Association Studies)
CITOGENÈTICA MOLECULARMètodes d’anàlisi genètic
• Plasticitat del Genoma Humà• Les variacions estructurals del genoma• Importància en la variabilitat i susceptibilitat als trastorns del
desenvolupament
• Models de malaltia complexa amb afectació conductual:– Autisme– Esquizofrènia
A-CGHMLPAFISH
PacientPacient ControlControl
Cy3Cy3 Cy5Cy5Cy5Cy5 Cy3Cy3
Exp. 2Exp. 2
AnàlisiAnàlisi
Exp. 1Exp. 1
PacientPacient ControlControl
CGH-Comparative Genomic Hibridation
El color en cada punt dependrà de la proporció entre ADN marcat ambvermell I ADN marcat amb verd que hagi hibridat a la sonda d’aquest punt.
Igual Excés ADN del pacientDuplicació
Defecte ADN del pacientDeleció
ARRAY-CGH - LECTURA
Cy3Cy3//Cy5Cy5RatiosRatios
pterpter qterqter
duplicació variant
deleció
No detecta reordenaments equilibrats: inversions, traslocacions.
No proporciona informació de la localizació.
Variant heretada d’un progenitor?
Polimorfisme - ¿causal?
Copy number variant (CNV): “DNA segment >1Kb in length, present in fewer or more than the expected number of copies in the genome”
Precaució - limitacions
ARRAY-CGH
Duplicación 17p11 (de novo)
Anàlisi ràpid de reordenaments candidats (MLPA dirigida):7 casos; 3 Dup 15q11q13 mat, 1 Dup 17p11.2, 2 del 1p36, 1 del 22q13
MLPA subtelomérica (41 loci) 1) Deleción 8p terminal
2) Deleción 11q terminal + Duplicación 3q ter.
3) Confirma del 1p36 y 22q13.3
AutismeAutisme -- Base Base GenèticaGenèticaEstudi MLPA
Trastorns de conducta: TDAH / TEATrastorn del son
I D D e s c r i p t i o n L o c a t i o n T y p e
A D C Y 2 a d e n y la t e c y c la s e 2 ( b r a in ) P la s m a M e m b r a n e e n z y m e
A G X T 2 L 2a la n in e - g ly o x y la t e a m in o t r a n s f e r a s e 2 - l i k e 2 U n k n o w n e n z y m e
A N K F Y 1a n k y r in r e p e a t a n d F Y V E d o m a in c o n t a in in g 1 N u c le u s
t r a n s c r ip t io n r e g u la t o r
A P C D D 1a d e n o m a t o s is p o ly p o s is c o l i d o w n - r e g u la t e d 1 U n k n o w n o t h e r
A U T S 2a u t is m s u s c e p t ib i l i t y c a n d id a t e 2 U n k n o w n o t h e r
C L K 4 C D C - l i k e k in a s e 4 N u c le u s k in a s e
C O L 2 3 A 1 c o l la g e n , t y p e X X I I I , a lp h a 1 P la s m a M e m b r a n e o t h e rC R Y G A c r y s t a l l i n , g a m m a A U n k n o w n o t h e r
C Y B 5 D 2c y t o c h r o m e b 5 d o m a in c o n t a in in g 2 U n k n o w n o t h e r
G M C L 1 Lg e r m c e l l - le s s h o m o lo g 1 ( D r o s o p h i la ) - l i k e N u c le u s o t h e r
G R M 8g lu t a m a t e r e c e p t o r , m e t a b o t r o p ic 8 P la s m a M e m b r a n e
G - p r o t e in c o u p le d r e c e p t o r
H N R P A Bh e t e r o g e n e o u s n u c le a r r ib o n u c le o p r o t e in A / B N u c le u s e n z y m e
I D H 1is o c i t r a t e d e h y d r o g e n a s e 1 ( N A D P + ) , s o lu b le C y t o p la s m e n z y m e
N A P G
N - e t h y lm a le im id e - s e n s i t i v e f a c t o r a t t a c h m e n t p r o t e in , g a m m a C y t o p la s m t r a n s p o r t e r
N O L A 2
n u c le o la r p r o t e in f a m i ly A , m e m b e r 2 ( H / A C A s m a l l n u c le o la r R N P s ) N u c le u s o t h e r
P E R 3p e r io d h o m o lo g 3 ( D r o s o p h i la ) N u c le u s o t h e r
P I K 3 C Bp h o s p h o in o s i t id e - 3 - k in a s e , c a t a ly t i c , b e t a p o ly p e p t id e C y t o p la s m k in a s e
P I K 3 R 4p h o s p h o in o s i t id e - 3 - k in a s e , r e g u la t o r y s u b u n i t 4 , p 1 5 0 C y t o p la s m k in a s e
P I P 5 K 3
p h o s p h a t id y l in o s i t o l - 3 -p h o s p h a t e / p h o s p h a t id y l in o s it o l 5 - k in a s e , t y p e I I I C y t o p la s m k in a s e
R A F 1v - r a f - 1 m u r in e le u k e m ia v i r a l o n c o g e n e h o m o lo g 1 C y t o p la s m k in a s e
R M N D 5 B
r e q u i r e d f o r m e io t i c n u c le a r d iv is io n 5 h o m o lo g B ( S . c e r e v is ia e ) U n k n o w n o t h e r
T R A M 1 L 1t r a n s lo c a t io n a s s o c ia t e d m e m b r a n e p r o t e in 1 - l i k e 1 U n k n o w n o t h e r
U B E 2 G 1
u b iq u i t in - c o n ju g a t in g e n z y m e E 2 G 1 ( U B C 7 h o m o lo g , y e a s t ) C y t o p la s m e n z y m e
U T S 2 u r o t e n s in 2 E x t r a c e l lu la r S p a c e o t h e r
V A M P 3
v e s ic le - a s s o c ia t e d m e m b r a n e p r o t e in 3 ( c e l lu b r e v in ) P la s m a M e m b r a n e o t h e r
L O C 3 8 9 0 7 3U 6K I A A 0 5 6 4
• Identification of a novel gene on chromosome7q11.2 interrupted by a translocation breakpointin a pair of autistic twins.Genomics. 2002 Aug;80(2):129-34. • Mutations in autism susceptibility candidate 2 (AUTS2) in patients with mental retardation. (Hum Genet. 2007 May;121(3-4):501-9. Epub 2007 Jan 9.)
The metabotropic glutamate receptor 8 gene at 7q31: partial duplication and possible association with autism (J Med Genet. 2003 Apr;40(4):e42)
Association of INPP1, PIK3CG, and TSC2 gene variants with autisticdisorder: implications for phosphatidylinositol signalling in autism. J Med Genet. 2003 Nov;40(11):e119.
Gens Candidats en CNVs específiques de TEA
9/23 gens en CNVsActuen en vías comuns
La vía del fosfatidilinositol P13K en TEA
Víes comunes de transmissió implicades en autisme, TCS, PTEN, RAS, RAF1
Neurotransmissió per glutamato / GABA / BDNF
SBRRSCSCFC
SCL
TEA RM
-Dup 15q11-13 6 18
-Dup 7q11.23 6 4
-Del 16p11.2 6 5
-Dup 22q11 5 22
-Dup Xq28(MECP2) 5 22
-Del 9q34.2 3 5
-Del 15q13.3 3
-Del 22q13.3 1 13
-Del NRX1 1
-Dup Lowe 1
Trastorns recurrents amb significat patogènic
Altres series