GENOMAS: GENOTIPADO PARA DIAGNÓSTICO Daniel Grinberg Departament de Genètica Universitat de Barcelona

GENOTIPADO PARA DIAGNÓSTICO Si sabemos cuál es el gen: - búsqueda de mutaciones Es una enfermedad MONOGENICA, autosómica recesiva. Tener estas 2 mutaciones => patología Ej: Gaucher N370S/L444P

Si no sabemos cuál es el gen: GENOTIPADO PARA DIAGNÓSTICO - búsqueda del gen en todo el GENOMA (con o sin candidatos) - búsqueda de mutaciones

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 GENOTIPADO PARA DIAGNÓSTICO

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 Mutación Polimorfismos Patogénica Susceptibilidad Neutros (marcadores) En genética humana:

POLIMORFISMOS Microsatélites SNPs Por ej.: (CA) n Por ej.: C G DIPs Por ej.: 7A 8A

Estrategias para encontrar genes en enfermedades monogénicas Loci anónimos Genes candidatos Linkage Análisis mutacional Cosegregación

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.

PDEB D4S111 D4S95 D4S127  Familia B4: estudios de cosegregación con marcadores del gen PDEB y cercanos

Búsqueda del gen (análisis de ligamiento)

* Ahora (y cada vez más): “positional candidate”

Lod scores between ARRP and markers on2q in family P2

Journal of Medical Genetics Copyright © 1998 by Journal of Medical Genetics. Volume 35(2) February 1998 pp 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

Enfermedad Compleja Gen 1 Gen 3 Gen 2 Gen 4 Factor ambiental 1 Factor ambiental 3 Factor ambiental 2 Factor ambiental 4

¿Cómo se sabe si una enfermedad es genética? Mayor concordancia en mellizos: que en mellizos: monozigóticos dizigóticos

Componente hereditario de la Cardiopatía Isquémica

¿Cómo se sabe si una enfermedad es genética? Mayor riesgo para:que para: Familiar de persona afecta Familiar de persona sana ? ?

Bases Genéticas de Enfermedades Efecto grande Mutaciones poco frecuentes Explican una parte pequeña de la variabilidad poblacional Efecto leve Mutaciones comunes (polimorfismos) Explican gran parte de la variabilidad poblacional GEN DE EFECTO PRINCIPAL GENES DE SUSCEPTIBILIDAD

Bases Genéticas de Enfermedades Efecto grande Mutaciones poco frecuentes Explican una parte pequeña de la variabilidad poblacional Efecto leve Mutaciones comunes (polimorfismos) Explican gran parte de la variabilidad poblacional GEN DE EFECTO PRINCIPAL GENES DE SUSCEPTIBILIDAD

Estrategias para encontrar genes responsables de enfermedades complejas Loci anónimos Genes candidatos Linkage Sib pairs Asociación Sib pairs

Estrategias para encontrar genes responsables de enfermedades complejas Loci anónimos Genes candidatos Linkage Sib pairs Asociación Sib pairs

SIB PAIRS (pares de hermanos) ABCD AC AD BC BD ABCDABCD AC AD AC GeneralDominanteRecesivo (1/4)(1/2)(1/1)

Estrategias para encontrar genes responsables de enfermedades complejas Loci anónimos Genes candidatos Linkage Sib pairs Asociación Sib pairs

ASOCIACION 123 C 123 T Gen candidato Fenotipo (riesgo patología)

(1) B - b : polimorfismo que se detecta X1 - X2 : variante que es causa de la enfermedad bB X1X2 (2) b B Desequilibrio de ligamiento X1 X2

Individuos necesarios para los distintos estudios ASOCIACION SIB PAIRS LINKAGE

Posible efecto de un polimorfismo en una región reguladora Individuo 1 Individuo 2

Interacción polimorfismos/ambiente A FA Individuo 1Individuo 2 AFA A II 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 micro- arquitectura 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 :  % ESTUDIOS INTERGENERACIONALES  % ESTUDIOS DE MELLIZOS  % 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.

-2.3 Kb-1.8 Kb-1.67 Kb PROMOTOR DEL COLAGEN DE TIPO I CADENA  Kb-1.50 Kb F3 F2 F1 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 GTTTTTTTTTTTTTTTT PROMOTOR COL·LAGEN GEN COL·LAGEN -1663indelT-1997 G/T PCOL1PCOL2

ANÁLISIS DE LA VARIANCIA (ANOVA) FUENTEglFSig. EDAD MENOPAUSIA PESO PCOL PCOL PCOL1*PCOL VARIABLE DEPENDIENTE : DMO

8T 8A 7T 7A PCOL1 8T 8A * * 8T 8A Extracto Sp1 GRE PCOL2

G C T A Competidores: * C Oligo marcado PCOL2 Extracto * G G C Sp1 GRE

G C T A AC competidores * C Oligo marcado PCOL2 Extracto

IR Luc G/T -1663indelT * * *

* * * * ** LP IRD

* LP IRD 8T 7TG T 8T 7T

Proyecto GENOMOS n =

ESR1 6q25.1, 140 kb, 7 promotors (en osteoblasts promotor B) (TA) n XbaI PvuII

ESR1 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 italianaPoblació holandesa Població xinesa MICROSATÈL.LIT (TA)n -1174

Pico SnapShotPolimorfismoSNPLL Pico 1 i 2ER1C/T23 pb25.6 / i 4VDR4C/T28 pb31.9 / i 6ER2C/T33 pb35.6 / i 8PCOL2C/A37 pb41.3 / i 10VDR2C/T41 pb45.3 / i 12VDR1C/T45 pb48.7 / i 14VDR3G/T49 pb53.4 / i 16Aro1G/A57 pb59.0 / i 18Aro2C/A61 pb62.8 / GA CC GG AA GG CC AA CC GA CA GG CA

SNPlex-48 plex

Haplotipo B/bA/aC/cD/d BAcD baCd

Recombinación F G L H I J K M N O f g l h i j k m n o F G L H I J K m n o f g l h i j k M N O

Haplotipos B/bA/aC/cD/d BAcD baCd ABCD ABCd ABcD AbCD aBCD ABcd AbCd aBCd AbcD aBcD abCD abcD abCd aBcd Abcd abcd Haplotipos teóricos: Haplotipos reales (98%): ABcD abCD abCd

Entre estos polimorfismos habrá que encontrar el funcional.

HAPMAP Bloques haplotípicos5 tagSNP13