Tema 2: Genética clínica II

Nicholas F.W. (1996)Griffiths AJ et al. (2000)

Klug W y Cummings MR (1999)Online Mendelian Inheritance in

animalshttp://www.angis.org.au/Databases/BIRX/omia

Canine inherited disorders databasehttp://www.upei.ca/~cidd/intro.htm

Objetivos:

• Sospechar de la presencia de una enfermedad genética en animales domésticos y analizar su tipo de herencia

• Conocer las herramientas genéticas disponibles para su diagnóstico

¿Esta enfermedad es genética?

¿cómo lo podemos saber?

¿qué necesitaremos?

¿dónde buscaremos?

¿qué remedio pondríamos?

Contenidos

• Estudio de pedigríes• Metodologías genéticas utilizadas

en el diagnóstico genético– Cruzamientos de prueba– Herramientas moleculares

• Resolución de un caso

¿Se hereda?

• No lo sabemos…..• ….porque no se han recogido los

suficientes datos• ¿Es importante saberlo?

– Aplicación veterinaria– Modelos animales para la investigación

en humana

Evidencia de la etiología genética

• ¿El defecto se hereda en otras especies?

• ¿Incidencia distinta en familias o razas?– Los individuos de una familia comparten

más genes que con miembros de otra familia

– Los individuos de la misma raza comparten más genes que con los individuos de otras

Si Posible contribución genética

• Variación entre razas:– Hipertermia maligna (SSP)

• Large white: incidencia <5%• Pietrain: incidencia > 50%

• Razas con igual frecuencia– Variación dentro de la raza– Distinta incidencia en familias

Evidencia de la etiología genética

¿.. Y el ambiente?

Familias y razas tienen

factores ambientales comunes

Descartar factores ambientales

¿Sigue herencia mendeliana simple?

• ¿Autosómica dominante?• ¿Autosómica recesiva?• ¿Dominante ligada al X?• ¿Recesiva ligada al X?

ESTUDIAR PEDIGRÍES

Autosómica dominante• Se transmite de generación en

generación sin desaparecer• Cada descendiente afectado tiene

al menos un progenitor afectado (excepto nuevos mutantes)

• La descendencia normal de padres enfermos, cruzada con animales sanos, tiene hijos normales (y también los descendientes)

• Nº hembras afectadas = Nº machos• Si el defecto o enfermedad es rara,

la mayoría de los cruces serán heterocigoto x sano 50% descendientes enfermos

• Si es letal, frecuencia de aparición 2xfrecuencia de mutación

aa

aa

Aa aa

Aa aa Aa aa

Aa

aa

aa aa

Autosómica recesiva

• El defecto puede saltarse generaciones

• Todos los descendientes de dos padres afectados están afectados

• Nº machos afectados= Nº hembras

• Si el defecto es raro:– La mayoría de los afectados

tendrán dos padres normales– La mayoría de los cruces son de

heterocigotos ¼ descendientes

AA

AA

Aa Aa

Aa AA Aa aa

Aa

aa

aa aa

Dominante ligado al X• Macho afectado x hembra

normal hijas afectadas e hijos normales

• Hembra afectada x macho normal 50% hembras afectadas, 50% machos afectados (si no es muy común)

• Si el defecto es raro su incidencia en hembras es aproximadamente 2x incidencia en machos

• Cada descendiente afectado tiene al menos un progenitor afectado

aa

Ya

YA aa

Ya Ya Aa Aa

aa

Ya

Ya Aa

Recesiva ligada al X• El defecto puede saltarse generaciones• Todos los descendientes de dos padres

afectados están afectados• Incidencia en hembras menor que en

machos, en la población en general• Si el defecto es raro:

– La mayoría de los afectados son machos y provienen de padres normales

– La mayoría de los cruces se producen entre hembras portadoras y machos normales 0 hembras, ½ machos

– Macho afectado x hembra normal hijos sanos e hijas portadoras

– Hembra afectada x macho normal hijos enfermos e hijas portadoras

aa

Ya

YA Aa

Ya YA AA Aa

aa

aY

Ya Aa

Análisis de un pedigrí

• Problemas:– Tarea laboriosa– Tener información adecuada (vacas,

caballos, perros)– En ganadería se realizan muchos cruces

entre parientes que complican el pedigrí• Existen software para el análisis de los

pedigríes– http://www.tenset.co.uk/ (software pedigrí perros y

gatos)– http://www.tenset.co.uk/fk19/pp-dog-download-real.pl(software predictor del fenotipo color de pelo)

Control genético de la enfermedad

• Eliminación de reproductores portadores– Distinto a sacrificio:

• Esterilizados y vendidos como animales de compañía,

• Cruzados con individuos de otras razas para producir cruces comerciales (destinados a matadero)

– Eliminar los portadores del sistema reproductivo para reposición

¿Es portador?

• Análisis de segregación:– Cruzamientos planeados

• Análisis de cruces ya realizados:– Se pierde información porque los cruces

de portadores con descendencia normal no se contabilizan

Cruzamientos prueba

• Requieren un esfuerzo en tiempo y dinero

• Aparear a los futuros padres con:– Homocigotos para el gen recesivo– Heterocigotos con genotipo conocido– La progenie del futuro reproductor– Una muestra aleatoria de la poblaciónDescendiente enfermo Padre portador

Descendiente sano ¿Padre homocigoto o portador?

¿cuántos descendientes debemos analizar?

• Para tener una probabilidad muy pequeña de que el portador no se detecte (<5%)

¿Aa? x aa

Aa aa50% 50%

Probabilidad de no detectar un portador analizando:1 descenciente 50%2 descendientes 0.5 * 0.5 = 0.25 25%3 descendiente (0.5)3 12.5%N descendientes (0.5)n <0.05 n = 5N descendientes (0.5)n <0.01 n = 7

En cuanto aparezca un descendiente enfermo padre portador

Nunca podremos asegurar que el padre no es portador, sólo podemos disminuir la probabilidad de equivocarnos

Nº descendientes necesarios

Futuro reproductor cruzado con:

Probabilidad de no detectar el portador

Nº descendientes necesarios para reducir la probabilidad de la no detección a:

0.05 0.01 0.001

1. Homocigotos recesivo (0.5)n 5 7 10

2. Portadores conocidos (0.75)n 11 16 24

3. Progenie del futuro padre

(0.875)n 23 35 52

4. Individuos tomados al azar

(1-0.5q)n

Donde q es igual a:

0.2 29 44 66

0.1 59 90 135

0.01 598 919 1379

Nicholas (1996) pp234

¿Es portador?

• ¿Conocemos la base molecularde la enfermedad?

– Pruebas bioquímicas que nos permitan medir la actividad enzimática• Ej. Citrulinemia: Actividad de la enzima ASS

(arginosuccinato sintetasa)

• ¿Conocemos el gen responsable?– Genotipado de la mutación causante de

la enfermedad– Análisis de marcadores ligados al gen

Determinación de la mutación

• Análisis por metodologías moleculares:– Southern blotting– PCR-RFLPs– Secuenciación– SSCPs, DGGE, etc.

Determinación deanimales portadores

de la HipertermiaMalignaPorcina

(SSP)

¡Atención con las nuevasmutaciones!

Uso de marcadores ligados

• Proporcionan una estimación de la probabilidad de que un individuo presente un genotipo concreto (homocigoto o heterocigoto) para la enfermedad

Gen enfermedad X

Microsatélite 1

Microsatélite 2

BTA 8

¡Atención con la Frecuencia de recombinación!

Dificultades para la investigación

• Herencia limitada al sexo• Mutaciones y variación en la edad de

manifestación del fenotipo• Inactivación del X• Fenocopias• Anticipación• Impronta genética• Enfermedades mitocondriales…

Soluciones…

• Métodos estadísticos potentes que analizan modelos multifactoriales detección de genes candidatos

• Análisis de ligamiento con marcadores del DNA:– Asociación fenotipo enfermedad-

genotipo del marcador– Búsqueda del gen responsable

Trosky se duerme...

• Trosky, el perro de vuestro amigo José, es un Doberman de 4 meses “con pedigrí”, comprado a un criador de perros de esta raza. Últimamente Trosky parece quedarse dormido en cualquier sitio, incluso cuando José juega con él en el campo o le presenta un plato de su comida favorita. Este sueño aparece rápidamente y dura unos pocos segundos o minutos.

• José compró también a un hermano de Trosky, Sultán. A diferencia de Trosky, Sultán duerme cuando tiene que dormir y juega cuando tiene que jugar. José querría cruzar a sus perros con alguna perra Doberman y vender los cachorros.

• Como José sabe que tu eres casi Veterinario, te pide consejo para saber qué le está pasando a Trosky y si los hijos de Trosky y Sultán pueden sufrir este sueño súbito ¿Qué haces?

¿Qué haces?

• Preguntas a un veterinario con experiencia

• Consultas libros o páginas web• Parece que Trosky sufre de

narcolepsia

¿Qué es eso?– Enfermedad que hace que los perros pierdan

súbitamente el control de sus patas o caigan en colapso, sin embargo ellos son conscientes del entorno y pueden seguir cosas con los ojos. El ataque dura un corto espacio de tiempo y el perro continua el movimiento normal.

– Es similar a la fase REM del sueño, existe una pérdida total o parcial del tono muscular.

– Los perros con narcolepsia duermen más durante el día que los perros normales.

– La narcolepsia aparece en los cachorros con una edad temprana: 4 semanas-6 meses.

– Los ataques pueden aparecer 1 vez/año o 100 veces/día.

¿Tratamiento?

• Existen tratamientos antidepresivos, estimulantes o incluso afrodisíacos que, generalmente, vuelven al perro más interactivo.

• No hay peligro en esta enfermedad, solo si el perro está en un sitio inadecuado cuando le da el ataque

DEJAR DORMIR AL PERRO

¿Esto se hereda?

• La Narcolepsia puede ser:– Esporádica– Familiar (genética): tipo de herencia

autosómica recesiva

¿De qué tipo es la narcolepsia de Trosky?

¿Conocemos el pedigrí?

AA

AA

Aa Aa

Aa AA Aa aa

Aa

Trosky tiene que ser homocigoto recesivoy sus padres portadores

¿Hay antecedentes familiares?

Si genéticaNo No sabemos la causa, pudiera ser genética

¿Hay algún gen alterado?

El gen Hctr2 (Lin et al., 1999)

• Produce un receptor en el cerebro que produce una serie de señales cuando se une al neurotransmisor “hipocretina”

• Este receptor se encuentra en neuronas que controlan emociones, el sueño REM y el tono muscular.

• Cuando el producto génico es defectuoso, estas funciones también están alteradas Se puede realizar un análisis molecular

¿Qué pasará si cruzamos...

• a Trosky?– Con hembra

normal hijos portadores

– Con hembra portadora 50% portadores y 50% enfermos

• y a Sultán?– Sultán portador:

• Hembra normal 50% normales y 50% portadores

• Hembra portadora 25% normales, 50% portadores y 25% enfermos

– Sultán normal:• Hembra normal: 100%

normales• Hembra portadora: 50%

normales y 50% portadores

¿Cómo podemos saber el genotipo de Sultán?

• Test del gen Hctr2:– Basados en el análisis del DNA– Permiten diferenciar sanos y portadores en:

• Daschshund• Doberman Pinscher• Labrador Retriever

• Referencias:– Narcolepsy test: http://www.optigen.com/opt_page.taf?

page=monarc– Narcolepsy gene discovered at Stanford:

http://www.workingdogs.com/narcolepsy.htm– Online Mendelian Inheritance in Animals

http://www.angis.org.au

El perro modelo animal para el estudio de la narcolepsia en

humanos