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GENTICA MOLECULAR YPATOLOGA INFANTO-JUVENIL

III Congreso Internacional de Enfermera InfantilBilbao, 14-16-IX-2000

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Das gein ist ewig;denn GesetzeBewahren die lebendgen SchtzeAus welchen sich dach All geschmckt

El ser es eterno; existen leyes para conservarlos tesorosde la vida, de las cuales el Universoextrae su belleza.

Johann Wolfgang von Goethe JALTJALTJALTJALT

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Ashanti DaSilva, primera paciente sometida a terapiagnica, con xito, el 14 de setiembre de 1990.

El equipo del Dr. MichaelBlaese, obtuvo tambin el mismo resultado con Cindy Cutshall, en los inicios de 1991

Inmunodeficiencia severa combinada por defectoen el gen de la adenosina deaminasa

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El Dr. Steven Rosemberg, de los NIH, pionero en la utilizacin de la TerapiaGnica en la inmunodeficiencia porcarencia de ADA

James D. Watson (1990): Nunca se encontrar un conjunto de libros de instruccin ms importante. Cuando sean finalmente interpretados, los mensajes genticos codificados dentro de nuestro ADN nos proporcionarn la ltima respuesta a los cimientos qumicos de la existencia humana. No solamente nos ayudar a comprender cmo funcionamos los seres vivos sino que tambin nos explicar, a nivel qumico, el papel de los factores genticos en una multitud de enfermedades, como el cncer, la enfermedad de Alzheimer y la esquizofrenia que disminuyen la calidad de vida individual de millones de personas

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Nuestro material hereditario

INDIVIDUO 4x10-12 g ADN/clula : 400 g ADN/individuo 46 cromosomas: longitud 2 m. Dimetro ncleo celular: 2x 10 -6 m La longitud total del ADN individual equivale a

500.000 vueltas a la Tierra 50.000 veces la distancia Tierra-Luna 150 veces la distancia Tierra-Sol

GENOMA Enciclopedia de 23 volmenes (cromosomas) de una me dia de 500 pgs. 10% de las pginas con entradas. El 90% restante, an uncios Cada pgina con unas 100 entradas (genes): 100.000 g enes Cada entrada (gen) una media de 3000 letras (pb) Cada tres letras una palabra (aminocido): media de 1000 palabras/entrada Lxico: significado individual e integrado

DIMENSIONES EN EL GENOMA HUMANODIMENSIONES EN EL GENOMA HUMANO

TOTAL CROMOSOMA 23 cromosomas 3.000 centimorgans 130 centimorgans 80.000 genes 2.000-5.000 genes 3.000 millones p.b 130 millones p.b

BANDA 50-100 genes 3 centimorgans 3 millones p.b.

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CONCORDANCIA DE SUSCEPTIBILIDADESEN HERMANOS IDNTICOS UNIVITELINOS

RASGO CONCORDANCIA

Sarampin 95 %Tuberculosis 74 %Diabetes mellitus 84 %Inteligencia 91 5

MODELOS BSICOS DEENFERMEDADES GENMICAS

TIPO EJEMPLODesorden cromosmico completo S. DownTranslocacin ADN Linfoma BurkittAmplificacin tripletes repetidos Distrofia miotnicaAlteraciones monognicas

Autosmica dominantes E. HuntingtonAutosmica recesiva Fibrosis qusticaLigada a X Hemofilia A

Multifactorial Diabetes mellitusDesorden mecanismos protectores Cncer colon hereditario

o de reparacin no polipsicoDesordenes mitocondriales Encefalopata familiar

mitocondrialJALTJALTJALTJALT

ANORMALIDADES GENTICAS CAUSANTESDE ENFERMEDADES

MACROANORMALIDADES

AFECTACIN ORIGEN/CAUSAS EJEMPLOS

Cromosomas Segregacin cromosmica Turner; Downtotales en meiosis: monosomas,

trisomasTranslocaciones Numerosos genes afectados:cromosmicas 1 3 copias, en lugar de 2

Translocaciones Prdida y yuxtaposicin Leucemiasgnicas de porciones gnicas: Linfomas

protenas anormales

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LOCALIZACIONES Y EFECTOS POSIBLES

PROMOTOR No transcripcin ARNm No reconocimiento por factores de transcripcin Id. Por ARN polimerasa Alteracin control transcripcional: expresin anormal en clulas o tejidos Transcripcin desde otros promotores: protenas alteradasEXONES Sustitucin de un aminocido por otro Codn funcional cambia a codn terminacin: protena menor Codn terminacin cambia a codn funcional: protena mayor Eliminacin/insercin de una base: cambio en pauta transcripcin Alteracin lugar separacin intrn/exn: transcripcin secuencias

intrnicas como ARNm y formacin protenas aberrantes

MICROANORMALIDADES GNICAS. 1

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LOCALIZACIONES Y EFECTOS POSIBLES

INTRONES Destruccin de lugares transicin intrn/exn Creacin lugar corte anormal intrn/exn: transcripcin de secuencias

intrnicas

EXTREMO 5-ARN NO TRADUCIBLE Destruccin del lugar de reconocimiento del ribosoma

EXTREMO 3-ARN Destruccin seal poliadenilacinAlteracin elementos estabilidad ARNm: vida media alterada de protenas

MICROANORMALIDADES GNICAS. 2

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PGH: METODOLOGAS

MAPAS GENTICOS (balizado)Uso de fragmentos polimrficos RFLP, secuencias tandem..Distancias y situacin medidos en centimorgan (ap. 1M p.b)

MAPAS FSICOSBAJA RESOLUCIN

CromosmicosADNc(exones)

ALTA RESOLUCINMacrorestriccinContigiidad

SECUENCIASINTEGRACIN

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EL SEGUNDO PROYECTOGENOMA HUMANO

PNS:POLIMORFISMO DE NUCLETIDOS SIMPLESSON LOS MS FRECUENTES, AFECTANDO A UNA PA-

REJA DE NUCLETIDOSCOMPARANDO CROMOSOMAS DE 2 INDIVIDUOS: 1

PSN POR CADA KILOBASEABUNDANTES, ESTABLES Y MUY DISTRIBUIDOS EN

GENOMA GLOBALFACTIBLE SU ANLISIS A GRAN ESCALAFACILITARN EL MAPEO DE CARACTERSTICAS

COMPLEJAS, COMO EL CNCERJALTJALTJALTJALT

DIFERENTES POSIBILIDADESDE LA TERAPIA GNICA

1. Del paciente: correccin de defectos en clulassomticas

1. Germinal: la modificacin ser transmisible2. Ingeniera perfectiva: GH en nio de altura norma l3. Eugensica: alterar o mejorar caracteres humanos

complejos como la personalidad o inteligencia

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TCNICAS DE TERAPIA GNICA

Tipo Descripcin Caractersticas

Insercin Sin modificar el gen defectuoso, intro- Existen muchas posi-gnica ducir en las clulas una nueva versin bilidades diferentes

normal del gen afectado aplicables a enferme-dades monognicasrecesivas

Modificacin El gen defectuoso se repara mediante Tcnica prcticamentegnica una mutagnesis dirigida sin desarrollo

Ciruga El gen defectuoso se susutituye por En ratones, resultadosgnica por otro gen normal mediante un me- prometedores. No en

diante un mecanismo de recombina- humanoscin homloga

FORMAS DE TERAPIA GNICA

TIPO PROCEDIMIMIENTO EJEMPLOS

Ex vivo Extraccin de clulas del paciente, Deficienc ia en

correccin del defecto gnico en el ADA

laboratorio y reinsercin en el orga-

nismo

In situ Introduccin directa de los genes Fibrosis qu stica

teraputicos en el rgano defectuoso Duchenne

Apoptosis antitumoral

In vivo Los genes teraputicos se introducen Tumoresen vectores adecuados que alcancen a Hemofilialas clulas defectuosas Parkinson

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Terapia gnica in vivoPaciente

Aerosol

Va sistmica

Va intramuscular

ADNLiposomasVectores virales

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Mtodos fsicos

Microinyeccin : con caones de balas de oro o tungsteno. til en

vegetales. Laborioso. Poco eficaz y rentable Electroporacin: Uso de campos elctricos que afectan a las

permeabilidades de membranas. Poco eficiente Microproyectiles

Mtodos qumicos

Fosfato clcico: Permeabiliza las membranas hacia el ADN. Poco

eficaz Policationes Lpidos Liposomas: resultados interesantes Membranas derivadas de eritrocitos

Vectores virales

Retrovirus: Aplicable a clulas que se dividen. Relativamente ms

eficaz. Adenovirus, modificados para que no se dividan: En clulas que no

se dividen. Esperanzas en fibrosis qustica. Virus herpticos

POSIBILIDADES DE INSERCIN GNICA

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Qumicos

Biolgicos

LiposomasFosfato clcico

Microinyeccin

Electroporacin

Bombardeo micropartculas

Retrovirus

Integracin

Adenovirus

ADN

Mtodos de introduccin de ADN en clulas eucariotas .

Fsicos

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REQUISITOS DE UNA ENFERMEDADGENTICA PARA SER OBJETO DE

TERAPIA GNICA

1. La enfermedad ha de ser suficientemente grave y no curable con otro tipo de terapia

2. El gen responsable tiene que estar perfectamente identificadoy clonado

3. Las clulas enfermas tienen que ser fsicamente id entificadas4. En caso de terapia gnica sustitutiva las clulas enfermas

tienen que ser fciles de obtener, transducir y reintrodu cir enel organismo

5. La expresin del gen en las clulas ha de ser sufi cientementeintensa y duradera

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ENFERMEDADES CANDIDATAS A TERAPIA GNICA

Enfermedad Incidencia Gen Clulas

Inmunodeficiencia baja ADA mdula sea ocombinada severa linfocitos T

Talasemias beta 1:600 beta-globina mdula seade Hb

Hemofilias A 1:10.000(v) Factor VIII hepatocitosfibroblastos

Hemofilias B 1:30.000(v) Factor IX hepatocitosfibroblastos

Fibrosis qustica 1:3.000 CFTR pulmonares

Distrofia muscular 1:10.000(v) Distrofin muscularesde Duchenne

Hipercolesterolemia 1:500 Receptor he- hepatocitosfamiliar ptico de LDL

PROPIEDADES DEL VECTOR IDEAL

Especificidad hacia las clulas diana No reconoble por el sistema inmune del paciente De fcil produccin, purificable y estable Inocuo para el paciente y para el medio ambiente Que exprese el gen durante el tiempo necesario,con una regulacin adecuada

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LA NUENA GENTICA Y LA BIOMEDICINA

1. Conocer nuestros genes2. Pruebas genticas

Diagnstico y seguimiento Susceptibilidad a enfermedades Relaciones sociales, legales y ticas

3. Terapias gnicas4. Aplicaciones

Nuevos frmacos Farmacogentica individualizada Vacunas genticas

5. Orientacin y consejoJALTJALTJALTJALT

LOS MICROCHIPS DE ADN Centenares de miles de secuencias marcadoras

EST procedentes de unos 40.000 fragmentos de genes

Discriminacin entre los genes que son activos o inactivos

Cuantificacin de los genes que se muestran activos

Enormes posibilidades diagnsticas Seguimiento teraputico a travs de la evolucin de

la expresin de los genes a lo largo de los tratamientos

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LA FARMACOGENMICA

Utilizacin de los perfiles genticos individuales Mutaciones en genes. Algunas inactivan a medicame ntos:

gen CYP2D6 y el anelgsico codena (que no se meta boliza a morfina)

Sustancias que incrementan expresin de genes defectuosos: fenilbutirato sobre gen CFTR de fibros is qustica. El aumento de los flujos de Cl - y H2O celulares disminuye la acumulacin de fludos en pulmn

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1865Gentica La herencia y sus

mecanismos

1953

Genmica Los genesEstructural Funcional

> 2000

PROTEMICA Protenas y enzimasEstructural Funcional

FUTURO PREVISIBLEAo 2 010 Anlisis gentico para unas 25 condiciones, incluyen do cncer de coln Posibilidades de terapia gnica sobre algunas enferme dades genticas La mayora de los profesionales de la salud involucra dos con la nueva

medicina Gran polmica sobre derivaciones legales y ticas

Ao 2030 Se identifican gran parte de los genes relacionados c on el envejecimiento Se puede realizar rutinariamente la secuencia genmica total individual a

un costo razonable Desarrollo de un modelo informtico global del comporta miento de las

clulas humanas

Ao 2040 Es normal el cuidado de la salud basado en el conoci miento genmico

individual Se puede realizar con efectividad la medicina prevent iva individualizada Se pueden detectar muchas enfermedades antes de que s e desarrollen los

sntomasJALTJALTJALTJALT

Albert Einstein, enMi visin del mundo

La alegra de contemplar yconocer es el regalo ms hermoso de la Naturaleza

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