GENOMA HUMANO Y TALASEMIAS M en C Bertha Ibarra División de Genética, CIBO, CMNO, IMSS Septiembre 2004

GENOMA HUMANO 3,200 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 HUMANO Genoma Nuclear 3,200 Mb Genoma Mitocondrial 16.6 Kb Genes y secuencias relacionadas 20 % ADN extragénico 80 % ADN Codificador <10 % No codificador > 90 % Copia única o en bajo número 70-80 % De moderado a altamente repetitivo 20-30% < 2 % Codifica (64 Mb) Repeticiones en tandem y agrupadas 60 % Repeticiones intercaladas 40 % VNTR STR LINES Y SINES

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 Genoma 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...

(On line Mendelian Inheritance in Man) OMIM (On line Mendelian Inheritance in Man) Entradas 15,269 Loci mapeados 9,014 Genes identificados 9,592 15 de Abril del 2004

Aplicaciones Genética 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

TALASEMIAS 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-GENETICA 2004

UBICACIÓN 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-GENETICA 2004

FENOTIPOS DE TALASEMIA TALASEMIA a Portador asintomático (a - /aa) Portador del rasgo tal-alfa (- -/aa , a - /a -) Enfermedad por Hb H (a - /- -) Síndrome Hidropesía Fetal con Hb Bart (- -/- -) TALASEMIA b Talasemia b mayor - bo /bo - bo /b+ + + Talasemia b intermedia bo /b+ bo /bA Talasemia b menor - bo / bA - b+ / bA Talasemia Dominante - bo /bA CIBO-GENETICA 2004

Proliferación incrementada de PATOFISIOLOGIA DE LAS TALASEMIAS Exceso de  HbA2 elevada Síntesis anormal de  Exceso de  (Precipitados) Sangre Médula Ósea Incremento de  Hb F elevada Baja producción de HbA Hemólisis Eritropoyesis inefectiva Incremento de Afinidad por O2 Incremento de Eritropoyetina ANEMIA Transfusión Deficiencia de Folatos Sobrecarga de Fe Cambios Esqueléticos Daño a: Hígado Corazón Páncreas Proliferación incrementada de Células eritroides Esplenomegalia CIBO-GENETICA 2004

ANÁLISIS MOLECULAR DE LAS TALASEMIAS  1) Región promotora 2) Región flanqueadora 5' (5’-UTR) 3) Exón 4) Exón/intrón 5) Intrón 6) Región flanqueadora 3' (3’-UTR) CIBO-GENETICA 2004

IDENTIFICADOS EN ALGUNOS PAISES DE AL ALELOS DE TALASEMIA  IDENTIFICADOS EN ALGUNOS PAISES DE AL NIVEL DE ALELOS TIPO DE ALTERACIÓN n TALASEMIA 1. Transcripción 7 7 b + 2. Maduración 14 4 b 10 b + 3. Traducción 3.1 Codón de inicio 1 1 b 3.2 Sin Sentido 4 4 b 3.3 Des. Marco Lect. 7 7 b 4. Deleciones 1 1 d b TOTAL 34 17 b 17 b + CIBO-GENETICA 2004

ALELOS COMPARTIDOS DE TALASEMIA b EN DIVERSOS PAISES DE AMÉRICA LATINA

ALELOS DE TALASEMIA  OBSERVADOS EN DIFERENTES PAISES DE AL México (4) Cuba (2) Jamaica (1) Brasil (8) Argentina - 3.7 - 4.2 - Hph - Hph1 - Nco1 - IVS-II-142, G-A - 20.5 -TSAUDI - -SEA - -Fil - -MED - -MM

PERSPECTIVAS Investigación Abordaje Médico Aspectos Sociales CIBO-GENETICA 2004

1. INVESTIGACIÓN 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...) CIBO-GENETICA 2004

Eritropoyesis inefectiva y 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, 2000 CIBO-GENETICA 2004

2. ABORDAJE MÉDICO (Unidades de Atención a pacientes con Talasemia) Banco de Sangre Transfusión Tratamiento con Desferal u otros medicamentos Vacunas Laboratorio Convencional Investigación HEMATÓLOGO Diagnóstico Tratamiento y Prevención Apoyo Médico Enfermeras Especializadas Dietista Dentista MEDICOS ESPECIALISTAS (Tratamiento y prevención) Endocrinólogo Cardiólogo Oftalmólogo Psicólogo Genetista (Asesoramiento Genético) CIBO-GENETICA 2004

Organización de Asociaciones de manera similar a lo que ocurre con 3. ASPECTOS SOCIALES Organización de Asociaciones de manera similar a lo que ocurre con otras enfermedades como Hemofilia, enfermedad de Gaucher etc. Redes de apoyo CIBO-GENETICA 2004