METODOS DE ANÁLISIS EN GENÉTICA HUMANA

MAG. MARCO ANTONIO GUZMÁN TELLOemail: mguzmant@hotmail.com

UNIVERSIDAD PARTICULAR DE CHICLAYOFACULTAD DE MEDICINA HUMANA

MÉTODO DE CONTINGENCIA FAMILIAR

MÉTODO DE MELLIZOS

MÉTODO DE ANÁLISIS GENEALÓGICO

MÉTODO DE ANÁLISIS SEGREGACIONAL

INTERACCIÓN GÉNICA

EXPRESIVIDAD VARIABLE Y PENETRANCIA INCOMPLETA

GENES LETALES

HERENCIA MITOCONDRIAL

ESTUDIO DE MELLIZOS

Un método sencillo para evaluar las diferencias fenotípicas existentes entre gemelos es el empleo de rasgos que pueden ser calificados como presentes o ausentes.

Según los rasgos los gemelos son CONCORDANTES si ambos exhiben el rasgo y son DISCORDANTES cuando uno pose el rasgo.

En base a los genes en común en MZ y DZ, la concordancia en MZ debe ser de 1.

Hay dos clases de mellizos: MZ y DZ. Membrana y placentas fetales varían.

DZ: 2 placentas, 2 corión y 2 amnios. (placenta + corión). MZ: 25% Cigoto y Mórula (2 placentas, 2 corión y 2 sacos

amnióticos); 75% Blastoquiste (monocoriónicos y diamnióticos); 1% Segunda semana de vida (1 placenta, 1 corión y 1 amnios común).

Los genotipos de los MZ son idénticos, luego las diferencias observadas deben ser atribuidas al medio ambiente.

Existen familias excepcionales con elevada recurrencia; sin embargo la frecuencia de gemelos entre los parientes de gemelos, son generalmente como máximo ligeramente semejantes a la tasa de la población general.

El riesgo de recurrencia de gemelos DZ es el triple en la población general.

ESTUDIO DE MELLIZOS

A: MZ ó DZ, con amnios, coriones y placentas separada B: MZ ó DZ, con amnios y coriones separados y placenta fundida C: MZ con amnios separados que compromete el corion y la placenta D: MZ compartiendo el amnios, el corion y la placenta.

A B C D

ESTUDIO DE MELLIZOS

Obtener datos de concordancia y discordancia.

Es obvio que los mellizos idénticos son siempre concordantes en caracteres de penetración completa, los fraternos son discordantes.

Si la variabilidad de un carácter se debe enteramente al ambiente, la frecuencia de las concordancias debería ser igual en los gemelos idénticos que en los fraternos.

La frecuencia de concordancia en gemelos monocigotas (MC) es 10 veces mayor que en dicigotas (DC).

PORCENTAJE DE CONCORDANCIA (++) Y DISCORDANCIA (+-), EN CIERTOS CARACTERES DE PAREJAS DE MELLIZOS IDÉNTICOS

Y FRATERNOS

CARACTERES PAREJAS DE GEMELOS IDÉNTICOS FRATERNOS IDÉNTICOS FRATERNOS ++ +- ++ +-

SARAMPIÓN 189 146 95 5 87 13ESCARLATINA 31 30 64 36 47 53TUBERCULOSIS 190 427 74 26 28 72TUMORES (TODOS) 62 27 61 39 44 56TUMORES (X CLASES) 62 27 58 42 24 76DIABETES 63 70 84 16 37 63DEBILIDAD MENTAL 126 93 91 9 45 55

METODOLOGÍA EN GENÉTICA HUMANADIAGNÓSTICO CITOGENÉTICO Y MOLECULAR

Citogenética: Convencional y Molecular Bandeo de Alta Resolución: HRB Hibridación in situ por Fluorescencia: FISH Reacción en Cadena de la Polimerasa: PCR Hibridación Comparada del Genoma: HCG Screening Bioquímico: Pre Natal y Post Natal:

Alfafetoproteína, Gonadotrofina Coriónica, y otros para detectar errores innatos del metabolismo (EIM).

NOMENCLATURA PARA CROMOSOMAS NORMALES Y ABERRACIONES CROMOSÓMICAS CONSTITUCIONALES

NÚMERO Y MORFOLOGÍA DE LOS CROMOSOMASTÉCNICAS SIN BANDEO

CARIOTIPO: AUTOSOMAS (1 – 22); SEXUALES (X, Y); P, Q (CORTO, LARGO).

GRUPO 1 – 3 (A): Cromosomas grandes, que se distinguen entre sí por su tamaño y la posición del centrómero.

GRUPO 4 – 5 (B): Submetacéntricos grandes, difíciles de distinguir entre sí.

GRUPO 6 – 12 – X (C): De tamaño mediano, difíciles de distinguir entre sí.

GRUPO 13 – 15 (D): Acrocéntricos de tamaño mediano, con satélites.

GRUPO 16 – 18 (E): Relativamente cortos metacéntricos (Nº 16) o submetacéntricos (Nº 17 y 18).

GRUPO 19 – 20 (F): Metacéntricos cortos.

GRUPO 21 – 22 – Y (G): Acrocéntricos cortos con satélites (el cromosoma Y es de tamaño similar pero no tiene satélites.

TÉCNICAS DE BANDEO CROMOSÓMICO

TIPOS DE BANDAS

BANDA MÉTODO CARACTERÍSTICAS

Q TINCION CON QUINACRINA BANDAS FLUORESCENTES BRILLANTES

G TINCIÓN CON GIEMSA, LUEGO DE PRETRATAMIENTO DEL CROMOSOMA

LAS BANDAS G OSCURAS CORRESPONDEN A LAS Q BRILLANTES

R VARIAS TÉCNICAS PATRÓN INVERSO AL DE LAS Q Y G, ÚTILES PARA DEFINIR LOS EXTREMOS DE LOS CROMOSOMAS

T VARIAS TÉCNICAS RESALTAN LAS REGIONES TELOMÉRICAS

C EXTRACCIÓN DE DNA/PROTEÍNAS, TINCIÓN CON GIEMSA

RESALTAN LAS REGIONES CENTROMÉRICAS

NOR TINCIÓN CON PLATA TIÑEN LAS REGIONES ORGANIZADORAS DEL NÚCLEO (ACROCÉNTRICOS EN EL HOMBRE)

NOMENCLATURA DE BANDAS CROMOSÓMICAS

Cada cromosoma en las células somáticas humanas está formado por una serie de bandas continuas. Las bandas se ubican en regiones a lo largo de los brazos cromosómicos y las regiones tienen límites definidos que pueden ser los extremos de los brazos, los centrómeros y ciertas bandas.

Las regiones y las bandas se numeran desde el centrómero hacia el telómero del brazo correspondiente. Para definir una banda en particular se requiere: número del cromosoma, símbolo del brazo, número de la región y número de la banda dentro de la región. Ej. 1p33.1 indica sub-banda 1, de la banda 3, de la región 3, del brazo corto del cromosoma 1.

NOMENCLATURA DE BANDAS CROMOSÓMICAS

En la descripción del cariotipo , se registra el número de cromosomas seguido de una coma, luego de la cual se escriben los cromosomas sexuales. Si existen aberraciones numéricas o estructurales de los autosomas, éstas se escriben a continuación, luego de otra coma.

Ejemplos:

46,XX Cariotipo Femenino Normal

46,XY Cariotipo Masculino Normal

SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

p BRAZO CORTO q BRAZO LARGO

t TRANSLOCACIÓN ter TERMINAL (FINAL DEL CROMOSOMA)

ins INSERCIÓN r ANILLO

dup DUPLICACIÓN i ISOCROMOSOMA

del DELECCIÓN fra SITIO FRÁGIL

inv INVERSIÓN dic DICÉNTRICO

mat MATERNO pat PATERNO

hsr REGIÓN HOMOGÉNEAMENTE TEÑIDA ace FRAGMENTO ACÉNTRICO

mar MARCADOR dmin CROMOSOMA DIMINUTO DOBLE

upd DISOMÍA UNIPARENTAL ish HIBRIDACIÓN IN SITU

ABERRACIONES NUMÉRICAS

47,XXY Cariotipo anormal, con cuarenta y siete cromosomas, dos cromosomas X y un cromosoma Y.

47,XY,+21 Cariotipo anormal masculino con 47 cromosomas y un cromosoma 21 adicional.

45,X/46,XY Mosaico con dos líneas celulares, una con 45 cromosomas y un único X y otra con 46 cromosomas, un X y un Y.

DISOMÍA UNIPARENTAL

ES UNA ABERRACIÓN EN LA QUE AMBOS MIEMBROS DE UN PAR CROMOSÓMICO (LOS DOS HOMÓLOGOS) PROVIENEN DE

UN SOLO PROGENITOR Y EL DEL OTRO PROGENITOS ESTÁ AUSENTE

46,XY,1q+ Cariotipo anormal masculino, con 46 cromosomas, que muestra un aumento de la longitud del brazo largo en un cromosoma 1.

47,XY,+14p+ Cariotipo anormal, masculino con 47 cromosomas, que incluye un cromosoma 14 adicional, que tiene un incremento de la longitud de su brazo corto.

46,Xx,R(16) Cariotipo anormal, con 46 cromosomas, femenino, que incluye un cromosoma 16 en anillo.

ESPECIFICACIÓN DE LOS REARREGLOS Y DE LOS PUNTOS DE QUIEBRA

REARREGLO Luego del símbolo que identifica el rearreglo, se coloca entre paréntesis el número del cromosoma involucrado.

Ejemplo:

inv(7): Inversión del cromosoma 7.t(8;14): Translocación ocho catorce.

PUNTOS DE QUIEBRA

Se específica lo más precisamente posible el lugar donde las quiebras han ocurrido y se colocan entre paréntesis, separadas entre sí por punto y coma, inmediatamente a continuación del rearreglo.

Ejemplo:

t(8;14) (q12;q22): Translocación ocho catorce, con puntos de quiebra en la banda 2, región 1, del brazo largo del cromosoma 8 y en la banda 2 de la región 2 del brazo largo del cromosoma 14.

HIBRIDACIÓN IN SITU E HIBRIDACIÓN IN SITU EN INTERFASE NUCLEAR

HIBRIDACIÓNIN SITU

(ish)

La aberración estructural detectada por esta técnica se expresa mediante la sigla ish seguida por el símbolo de la anomalía estructural seguida en paréntesis separados por el número del/de los cromosoma/s, punto/s de quiebra, y locus/loci para la/s sonda/s usada/s designada de acuerdo a Genomic Data Base ordenada de pter a qter. El signo + - que sigue al locus indica presencia o ausencia respectivamente.

Ejemplo:

46,XY.ish del(22) (q11.2q11.2) (D22S75-)Cariotipo masculino normal por citogenética, que por ish muestra una delección en el cromosoma 22 identificada mediante una sonda para el locus D22S75.

HIBRIDACIÓNIN SITU ENINTERFASENUCLEAR(ish nuc)

La ish también permite localizar secuencias específicas en núcleos en interfase. En ese caso lo que se expresa es el número de señales observadas de la sonda utilizada de la siguiente manera: la abreviatura nuc ish es seguida por la banda cromosómica donde está el locus, seguida entre paréntesis por la designación del locus según GDB, luego un signo de multiplicación y finalmente el número de señales.

Ejemplos:

nuc ish 21q22(D21S65x2) Dos copias del locus D21S65nuc ish 21q22(D21S65x3) Tres copias del locus D21S65

HIBRIDACIÓN IN SITU POR FLUORESCENCIA(FISH)

El DNA se puede romper y unir (recombinar) con fragmentos de la misma especie o de una diferente.

Hibridos: Secuencia complementaria DNA o RNA. El método in situ utilizo al comienzo un demarcado isotópico

(Gall y Pardue, 1969), luego FISH (Rudkin y Stollar, 1977; Pinkel et al, 1986).

Método Indirecto: La sonda contiene un elemento (hapteno: biotina, digoxigenina) que se torna detectable por afinidad citoquímica.

Método Directo: Un nucleótido (dUTP) es conjugado con una molécula reportera (un fluorocromo) e incorporado en la sonda que cuando ésta es hibridizada con el cromosoma blanco, puede ser visualizada directamente. Ejemplo: dUTP-Fluoresceína (FIT), dUTP-rodamina, dUTP-AMCA.

FISH BIOTINA

AVIDINA

FLUORESCEINA

ANTIAVIDINA

DNA SONDA

CONJUGADOAVI-FLUOR.

CONJUGADOBIO-ANTIAVIDINA

CHROMOSOME SPECIFICPAINTING PROBE

ALPHOID CENTROMERICREPEAT PROBE

LOCUS SPECIFICPROBE

METAFASE

NUCLEOS EN INTERFASE

ALPHA SATELLITE CENTROMERE PROBES

WHOLE CHROMOSOME PAINTING (WCP)

HUMAN CHROMOSOMES  ORANGUTAN CHROMOSOMES

CENTROMERIC PROBES LOCUS SPECIFIC PROBE

GEN DE LA ELASTINA

Gen de la elastina

Gen de la elastina

Sonda ControlSONDA CONTROL

SONDA CONTROL

SÍNDROME DE WILLIAMS POSITIVO PARA EL ENSAYO CON FISH(CROMOSOMA 7)

EL GEN DE LA ELASTINA ES ENCONTRADO SOLAMENTE EN UN CROMOSOMAEL OTRO GEN ES DELECTADO

SÍNDROME DE WILLIAMS NEGATIVO PARA EL ENSAYO CON FISH(CROMOSOMA 7)

EL GEN DE LA ELASTINA ES ENCONTRADO EN AMBOS CROMOSOMASEL INDIVIDUO NO PRESENTA EL SÍNDROME DE WILLIAMS

El Williams Syndrome es causado por una pequeña delección sobre el brazo largo del cromosoma 7. La región delectada incluye el gen de la elastina, el cual codifica una proteína que da elasticidad y fuerza a los vasos sanguíneos requeridas para resistir el uso durante el tiempo de vida. Las personas con el Síndrome de Williams tienen los desórdenes del sistema circulatorio, también conocido como los desórdenes vasculares.

GEN DE LA ELASTINA

SONDA CONTROL

GEN DE LA ELASTINA

SONDA CONTROL

Hibridazion in situ fluorescente (FISH) demostrando la delección(del) con la sonda SNRPN en uno de los cromosomas 15

El fenómeno del imprinting genómico es la modificación diferencial de la contribución genética materna y paterna al cigoto, resultando en la expresión diferencial de los alelos paternos durante el desarrollo y en el adulto. Un disturbio en el imprinting genomico en humanos ha sido mostrado jugar un rol en varios defectos del nacimeinto, enfermedades genéticas y cáncer. En humanos la demostración más convincente de una región de imprinting esta en el cromosoma 15q11-q13 con una deficiencia de región materna resultando el Síndrome de Angelman (AS) y una deficiencia de la región paterna resultando el Síndrome de Prader-Willi (PWS).

Blastómero normal teñido con el kit Vysis MultivisonTMPGT.

Esquema de la coloración:

LSI21 (SpectrumGreenTM) LSI13 (Spectrum RedTM) CEP 18 (SpectrumAgua) CEP Y (SpectrumGol) CEP X (SpectrumBlue)

El blastómero fue contracoloreado con DAPI.

INTERPRETACIÓN DE SEÑALES

CELULANORMAL

CELULANONOSOMICA

CELULATRISOMICA

INTERFASE METAFASE