GENOMA HUMANO Y GENOMA HUMANO Y TALASEMIASTALASEMIAS

M en C Bertha IbarraM en C Bertha IbarraDivisión de Genética, CIBO, CMNO, IMSSDivisión de Genética, CIBO, CMNO, IMSS

Septiembre 2004Septiembre 2004

GENOMA HUMANOGENOMA HUMANO

3,200 Mb 30-40,000 genes3,200 Mb 30-40,000 genes

Marcadores Genéticos

Variaciones moleculares en la secuencia del ADN, identificables por diferentes tecnologías, que permiten la localización de un gen o una secuencia de ADN específica en un cromosoma determinado.

Primer estudio poblacional

Ludwik y Hanka Hirszfeld, realizaron un estudio sobre las frecuencias del grupo sanguíneo ABO en diferentes poblaciones.

Anthropologie 29: 505-537, 1919.

GENOMA HUMANOGENOMA HUMANOGenoma NuclearGenoma Nuclear3,200 Mb3,200 Mb

Genoma MitocondrialGenoma Mitocondrial 16.6 Kb16.6 Kb

Genes y secuenciasGenes y secuenciasrelacionadasrelacionadas 20 %20 %

ADN extragénicoADN extragénico 80 %80 %

CCodificadorodificador <10 %<10 %

No codificadorNo codificador > 90 %> 90 %

ADNADN

Copia única oCopia única o en bajo númeroen bajo número 70-80 %70-80 %

RepeticionesRepeticiones en tandem yen tandem y agrupadasagrupadas 60 %60 %

De moderadoDe moderadoa altamente a altamente

repetitivorepetitivo 20-30% 20-30%

Repeticiones Repeticiones intercaladasintercaladas 40 %40 %

VNTRVNTRSTRSTR

LINES Y SINESLINES Y SINES

< 2 % Codifica< 2 % Codifica (64 Mb)(64 Mb)

Tipos comunes de variaciones en la secuencia de ADN

• Polimorfismos de una sola base: SNP’s

• Inserciones y Deleciones de pequeños o grandes segmentos de ADN

• Variaciones en el número de repeticiones (Mini y Microsatélites)

POLIMORFISMOS DE NUCLEOTIDO SIMPLE (SNP’S)

• Se presentan cada 500-1000 pb• Presentan microheterogeneidad (< 1% son

bialélicos)• Son muy estables (bajas tasas de mutación)• Estan relacionados con cambios funcionales• Se clasifican de acuerdo a su localización:

– SNP’s c Regiones codificadoras– SNP’s p Regiones perigénicas– SNP’s r Regiones aleatorias no codificadoras

Mapa sobre la diversidad del Mapa sobre la diversidad del Genoma HumanoGenoma Humano

• Contenido del gen (RF5’ y 3’, relación exón/intrón, etc)

• Densidad génica• Contenido y secuencia de elementos

repetidos• Ubicación y secuencia de centrómeros y

telómeros• Frecuencia de recombinación• Estructura cromatínica• Etc, etc...

Entradas 15,269 Loci mapeados 9,014 Genes identificados 9,592

15 de Abril del 2004

OMIM OMIM (On line Mendelian Inheritance in Man)

AplicacionesGenética de Poblaciones

• Historia de la Evolución Humana• Estructura genética de las diferentes

poblaciones humanas• Estudio de la migración de grupos humanos• Relación entre Genes y medio ambiente

Aplicaciones en Medicina

• Identificación de enfermedades monogénicas

• Identificación de alelos de susceptibilidad o protección a desarrollar enfermedades complejas

• Farmacogenómica (aplicación óptima de fármacos)

• Terapia Génica y el Transplante de órganos

• Medicina Forense

TALASEMIASTALASEMIAS

Se caracterizan por un desequilibrio en la síntesis de las cadenas globínicas de tipo y no-

AUSENCIA (º) O DISMINUCIÓN (+) DE UNA O MAS CADENAS GLOBÍNICAS (Talasemia ,

Talasemia , Talasemia etc..)

CIBO-GENETICA2004

UBICACIÓN DE LOS GENES GLOBÍNICOSUBICACIÓN DE LOS GENES GLOBÍNICOS

11p15.5 (65 kb)

~30 genes (insulina, oncogenes, proteÍnas

estructurales, enzimas, etc)

16 pter-p13.3(35 kb)

~50 genes (factores de transcripción,

dedos de zinc, enzimas,

proteínas estructurales, etc)

CIBO-GENETICA2004

FENOTIPOS DE TALASEMIAFENOTIPOS DE TALASEMIA

TALASEMIA • Talasemia mayor

/

/+ + +

• Talasemia intermedia /+

/A

• Talasemia menoro / A

+ / A

• Talasemia Dominante/A

TALASEMIA • Portador asintomático

(-/• Portador del rasgo tal-alfa

(- -/- /-• Enfermedad por Hb H (- /- -)• Síndrome Hidropesía Fetal con

Hb Bart (- -/- -)

CIBO-GENETICA2004

Proliferación incrementada de Proliferación incrementada de

Células eritroides Células eritroides

Síntesis anormal de Síntesis anormal de Exceso de Exceso de HbAHbA22 elevada elevada

Baja producción de Baja producción de HbAHbA

Exceso de Exceso de (Precipitados)

Incremento de Incremento de Hb F elevadaHb F elevada

Incremento de Incremento de Afinidad por OAfinidad por O22

Incremento de Incremento de EritropoyetinaEritropoyetina

Sangre Médula Ósea

Hemólisis Eritropoyesisinefectiva

ANEMIAANEMIA

Cambios Cambios EsqueléticosEsqueléticos

PATOFISIOLOGIA DE LAS TALASEMIASPATOFISIOLOGIA DE LAS TALASEMIAS

Deficiencia de Deficiencia de FolatosFolatos

EsplenomegaliaEsplenomegalia

TransfusiónTransfusión

Sobrecarga de FeSobrecarga de Fe

Daño a:Daño a:HígadoHígado

Corazón Corazón PáncreasPáncreas

CIBO-GENETICA2004

ANÁLISIS MOLECULAR DE LAS ANÁLISIS MOLECULAR DE LAS TALASEMIASTALASEMIAS

1) Región promotora2) Región flanqueadora 5' (5’-UTR)3) Exón4) Exón/intrón5) Intrón6) Región flanqueadora 3' (3’-UTR)

CIBO-GENETICA2004

ALELOS DEALELOS DETALASEMIA TALASEMIA IDENTIFICADOS IDENTIFICADOS EN ALGUNOS EN ALGUNOS PAISES DE ALPAISES DE AL

CIBO-GENETICA2004

NIVEL DE ALTERACIÓN

ALELOS n

TIPO DE TALASEMIA

1. Transcripción 7 7+ 2. Maduración 14 40 10+ 3. Traducción 3.1 Codón de inicio 1 10 3.2 Sin Sentido 4 40 3.3 Des. Marco Lect. 7 70 4. Deleciones 1 10 TOTAL 34 17017+

No. México (n=16)

Cuba (n=17)

Jamaica (n=10)

Brasil (n=8)

Argentina (n=11)

Tipo

1. Transcripción 1 -101, C-T + 2 -90C-T + 3 -88C-T 20.0 + 4 -87C-T + 5 -87 C-G + 6 -29A-C 13.4 54.0 + 7 -28A-C 6.0 + 2. Maduración del ARN 8 IVS1-1, G-A 14.5 9.7 13.7 ° 9 IVS1-5, G-A 6.0 + 10 IVS1-5, G-C 7.0 + 11 IVS1-5, G-T 12 IVS1-6, T-C 40.7 7.3 + 13 IVS1, 108 T-C + 14 IVS1-110, G-A 14.5 8.5 13.4 23.8 + 15 IVS2-1, G-A 8.5 ° 16 IVS2-745, C-G + 17 IVS2, 849 A-G ° 18 IVS2, 848 C-A ° 19 Cd 24, T-A + 20 Cd 30,G-C + 21 PoliA T-C 13.0 + 3. Traducción 3.1 Codón de Inicio

22 MET1VAL ° 3.2 Sin Sentido

23 Cd 15, G-A ° 24 Cd 17, C-T ° 25 Cd 39, C-T 31.4 30.0 28.6 39.4 ° 26 Cd 121, G-T ° 3.3 Desviación Marco Lectura

27 Cd 6, -A ° 28 Cd 8/9, +G ° 29 Cd 11, –T ° 30 Cd 14/15, +G ° 31 Cd 41/42, -CTTT ° 32 Cd 44, -C ° 33 Cd 77/78, –C ° 4. Deleción 34 -tipo Español 6 ° PORCENTAJE (alelos) 78.4 (6) 60.4 (4) 94 (4) 92.4 (4) 84.2 (4)

Alelos compartidos entre diversos paises de AL

(15/34)

México (10/16)

Cuba (12/17)

Jamaica (6/10)

Brasil (6/8)

Argentina (9/11)

Tipo

-88C-T 20.0 + -29A-C 13.4 54.0 + PoliA T-C 13.0 + IVS1-5, G-A 6.0 + IVS1-5, G-C 7.0 + IVS1-6, T-C 40.7 7.3 + MET1VAL ° Cd 41/42, -CTTT ° IVS2-1, G-A 8.5 ° Cd 6, -A ° IVS1-1, G-A 14.5 9.7 13.7 ° IVS1-110, G-A 14.5 8.5 13.4 23.8 + Cd 39, C-T 31.4 30.0 28.6 39.4 ° IVS2-745, C-G + Cd 30,G-C +

ALELOS COMPARTIDOS DE TALASEMIA EN DIVERSOS PAISES DE AMÉRICA LATINA

México

(4)

Cuba

(2)

Jamaica

(1)

Brasil

(8)

Argentina

(2)

- 3.7 - 3.7 - 3.7 - 3.7 - 3.7

- 4.2

- Hph - Hph1

- Nco1

- IVS-II-142, G-A

- 20.5

-TSAUDI - -SEA - -SEA

- -Fil

- -MED

- -MM

ALELOS DE TALASEMIA OBSERVADOS EN

DIFERENTES PAISES DE AL

PERSPECTIVAS

1. Investigación

2. Abordaje Médico

3. Aspectos Sociales

CIBO-GENETICA2004

1.1 Genética de Poblaciones (Frecuencias de portadores etc...) 1.2 Biología Molecular (Mutaciones, Regulación de la expresión génica, polimorfismos etc...) 1.3 Evolución (origen de los alelos, factores que participan en la selección natural etc...) 1.4 Medicina Genómica: Definición: “APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO Y LAS

HERRAMIENTAS DERIVADAS DEL ESTUDIO DEL GENOMA HUMANO A LA MEDICINA”

(Terapia génica, Farmacogenómica, analizar la variabilidad fenotípica etc...)

1. INVESTIGACIÓN

CIBO-GENETICA2004

Interrelación de genes que participan en la diversidad fenotípica de las Talasemias

/-/ °, +, ++,--/

Proteólisis Exceso de cadenas Cadenas (Hb Fetal)

Cuerpos de inclusión, Eritropoyesis inefectiva y

hemólisis por estrés oxidativo

ANEMIA

Enfermedad ósea Carga de Hierro Ictericia

Receptor de Vit. D Locus de Hemocromatosis Bilirrubinas Genes de Colágena Hereditaria UDP-Glucuro-Receptor de Estrógeno Receptor de Transferrina niltransferasa

Weatherall DJ BMJ 321:1117-20, 2000CIBO-GENETICA

2004

HEMATÓLOGOHEMATÓLOGODiagnósticoDiagnóstico

Tratamiento y PrevenciónTratamiento y Prevención

Banco de SangreBanco de SangreTransfusiónTransfusiónTratamiento con Desferal uTratamiento con Desferal uotros medicamentos otros medicamentos VacunasVacunas

LaboratorioLaboratorio

Convencional InvestigaciónConvencional Investigación

MEDICOS ESPECIALISTASMEDICOS ESPECIALISTAS(Tratamiento y prevención)(Tratamiento y prevención)EndocrinólogoEndocrinólogoCardiólogoCardiólogoOftalmólogoOftalmólogoPsicólogoPsicólogo

Apoyo MédicoApoyo MédicoEnfermeras EspecializadasEnfermeras EspecializadasDietistaDietistaDentistaDentista

2. ABORDAJE MÉDICO (Unidades de Atención a pacientes con Talasemia)

GenetistaGenetista(Asesoramiento Genético)(Asesoramiento Genético) CIBO-GENETICA

2004

•Organización de Asociaciones de manera similar a lo que ocurre con otras enfermedades como Hemofilia,enfermedad de Gaucher etc.•Redes de apoyo

3. ASPECTOS SOCIALES

CIBO-GENETICA2004