Examen de Genética Humana (19/12/2024) PDF

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Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández TEMA 11, CONTINUACIÓN: DISEÑO DE ESTUDIOS GENÉTICOS Y ASOCIACIÓN CON ENFERMEDAD. PREGUNTA DE EXAMEN, Definición de HAPLOTIPO: Combinación de variantes genéticas para distintos loci en una misma molécula de ADN. Genotipo multilocus de un gameto o cromosoma. Ejemplo: ATCCGAT. 1) ESTIMAR EL DESEQUILIBRIO GENÉTICO O EN EL LIGAMIENTO: Tendremos la frecuencia de los gametos (de los genotipos). Normalmente y en mayor caso, se da esta correlación entre gametos: T-A, C-G. En menor caso: C-A, T-G. Se plantea el caso contrario (C-A, T-G) para comprobar que el que está en exceso es el mismo. 1 Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández En el examen lo que se pregunta es qué gametos están en exceso. Las frecuencias alélicas no explican las frecuencias genéticas de la evolución, depende de la recombinación, que es lo que permite asociar dos variantes genéticas. La suma de la frecuencia de los gametos que comparten 1 variante, es la frecuencia de esa variante en sí. La frecuencia de recombinación se utiliza para determinar la distancia entre 2 genes. 2) Por tanto, es relevante para saber los gametos en exceso: - Si D es positivo (D > 0): ○ Los gametos de la primera parte de la ecuación están en exceso. ○ Los alelos A y B aparecen juntos con más frecuencia de lo que sería normal por azar, basándonos en sus frecuencias en la población. ○ Lo mismo ocurre con los alelos a y b. ○ Hay una relación positiva entre ambas combinaciones de alelos. Es más probable que, si un gameto lleva el alelo A, también lleve el alelo B. - Si D es negativo (D < 0): ○ Los gametos de la primera parte de la ecuación están en menor cantidad. ○ Los alelos A y b se encuentran juntos con más frecuencia de lo que sería normal por azar, según sus frecuencias en la población. ○ Lo mismo pasa con los alelos a y B. ○ Hay una relación positiva entre estas combinaciones de alelos. Es más probable que, si un gameto lleva el alelo A, también lleve el alelo b. - Si D es igual a 0 (D = 0): ○ No hay desequilibrio. Las frecuencias de los gametos son las mismas que las frecuencias esperadas para los alelos en la población. 3) IMPORTANCIA DE LA IDENTIFICACIÓN DE GENES DE SUSCEPTIBILIDAD: - Mejora la prevención, el diagnóstico y el pronóstico de los pacientes. - Mejora la capacidad de identificar otros factores de riesgo (nuevos genes de susceptibilidad y factores ambientales como la calima). - Permite identificar dianas terapéuticas potenciales (buscan fármacos que puedan bloquear a uno o varios genes determinados. Todo esto va a derivar en una medicina personalizada o de precisión (ideal). 2 Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández 4) APROXIMACIONES EN LOS ESTUDIOS DE ASOCIACIÓN: - Estudio de genes candidatos, (dirigida) con hipótesis previa. Ejemplo propuesto: acción cooperativa de 2 genes para que el covid penetre en las células, un receptor de membrana (enzima conversora de angiotensina) y una proteasa en la membrana (TMPRSS2), se van a estudiar directamente solo esos dos genes por la existencia de la hipótesis previa. - Estudio de asociación genómico (Genome Wide association study, GWAS) Se estudia las variantes de todo el genoma, es la más común, NO hipótesis previa. Se puede estudiar gracias al equilibrio de Hardy Weinberg y al desequilibrio en el ligamiento. Determinan la co-ocurrencia de un determinado alelo y una enfermedad o, la relación entre un alelo y la respuesta a un fármaco. Se analizan principalmente polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs). Los rojos (A, alelo de riesgo) son más frecuentes en casos (enfermos) que en controles (sin enfermedad). Sin embargo, si este marcador no estuviera relacionado con una enfermedad, se esperaría que la frecuencia en ambas poblaciones de A fueran iguales (no es el caso). Inicialmente cuando se secuenció el genoma humano lo primero que se buscó fueron sitios polimórficos (SNPs), surgió el Proyecto 1.000 Genomas (2.504 individuos de 26 poblaciones diferentes: Europa, África, Sur de Asia, Este de Asia y Latinoamérica. Identifican 84,7 millones de variantes en el genoma (99,9% son SNPs). 3 Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández Se consigue analizar esa gran cantidad de SNP gracias al desequilibrio en el ligamiento, con los arrays de genotipados. A continuación el profesor comenta que la siguiente diapositiva trata sobre los Arrays y que ya se han tratado anteriormente en clase. Adjunta pues un video a modo de recordatorio: https://youtu.be/IVG04dAAyvY?si=d1To3oPCIfPkkaBi Con este tipo de Arrays, se pueden analizar simultáneamente hasta 5 millones de SNP’s Teniendo en cuenta que se han identificado 84,7 millones de SNP’s, ¿qué pasa con los otros 80 millones? 5) SELECCIÓN DE MARCADORES DE ESTUDIO: Tenemos este gen: 4 Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández - Las cajitas: exones. - Líneas entre cajitas: intrones. - Líneas afuera a ambos lados: regiones flanqueantes del gen (5’ y 3’). - Las flechas: indica los SNPs. - 438 A/G → Se cambia A por G. + 38 Ser/Arg también es un SNP → cambio de aminoácidos. +16435 (+C): algunos individuos tienen una inserción (= una letra de más). ⇒ Todo esto no es más que un Haplotipo : Combinación de variantes para distintos loci en una misma molécula de ADN. Genotipo multilocus de un gameto o cromosoma. ¿Cuántos haplotipos esperaríamos obtener en una población para estas 7 variantes? (= cuadrados de colores) ⇒ Si cada una de las posiciones tiene dos posibles variantes, y hay 7 posiciones, la manera de calcularlo: Haplotipos posibles: 27 = 128 posibilidades Por lo tanto, cuando analizamos una población, esperaríamos hasta 128 haplotipos posibles. Para poder reducir el número de SNP’s a analizar en este gen: 5 Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández En la población solo encuentro 5 haplotipos diferentes por el desequilibrio de ligamiento → Están tan próximos que no hay posible recombinación entre algunos de ellos: - Hay 10 del haplotipo I - 92 del II - 76 del III - 4 del IV - 18 del V ⇒ total de 5 haplotipos observados. Vamos a intentar analizar no siete, sino menos. Fijémonos este SNP : Si lo analizamos, los haplotipos pueden ser: - Arg o Ser. 6 Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández Pero, si nos fijamos en los haplotipos vecinos, nos podemos dar cuenta de que todos los que son +38Ser, dos columnas a la derecha, a su vez son +717Pro y +12491C. A su vez, todos los que son +38Arg → son +7178Ala y +12491T. De manera que, para analizar estos 7 SNP’s, tan solo tendría que analizar 4. Esto significa que estoy reduciendo 84 millones a muy pocos millones (a los que me permite el Array). ⇒ Y todo esto, es gracias al desequilibrio del ligamiento. De forma que 4 marcadores permiten detectar todos los haplotipos existentes (5). PREGUNTA DE EXAMEN: A estos SNP’s que una vez analizamos, me permite saber lo que hay en otros SNP’s, se les conoce con el nombre de TagSNP’s. De manera que un TagSNP, es un SNP que define otro conjunto de SNP’s que están asociados a ellos. 6) CONTROLES DE CALIDAD: Los análisis de GWAS tienen que pasar por controles de calidad porque puede haber errores en varios sitios. Controles de calidad: HWE (equilibrio de Hardy-Weinber) - Si hay un desequilibrio de H-W en la población de casos no es un problema porque puede tener relación con la enfermedad. - En cambio, en los controles, los desvíos de HWE pueden indicar errores de genotipado (o que la población no es representativa), debido a la dificultad para identificar correctamente a los individuos heterocigotos (que son clasificados como homocigotos). 7 Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández Tasa de genotipado (< 95%): - Por SNP: cuando ese SNP ha sido analizado en la mayoría de la población (≈ 95%). De esta forma sí que pasa un control de calidad. Si ese SNP falla en muchos individuos, lo descartamos porque podría haber un error metodológico en la sonda que estamos utilizando o no estamos utilizando correctamente el Array. - Por individuo: Si un individuo solo puede ser analizado para un conjunto de SNP pequeño, quiere decir que esa muestra de ADN tiene impurezas, contaminación… Lo que impide el correcto análisis de esa muestra para y puede indicar problemas con la calidad del ADN para los genes. Concordancia sexo: - Se usan los datos de marcadores del cromosoma X. Mediante el Array se van a analizar una serie de SNP’s que sabemos que están en el cromosoma X. - En los hombres, los cromosomas que no están en la región pseudoautosómica, sólo podrán tener un alelo (una variante). De manera que no podrán tener los dos y por tanto, no podrán ser heterocigóticos para los marcadores de este cromosoma. Si detectamos que hay varones heterocigóticos, indica que ha habido un error. Todo lo mencionado, son controles de calidad mínimos que hacen los GWAS. 7) ANÁLISIS DE ASOCIACIÓN: Una vez pasados los controles de calidad, analizamos los resultados: Se han analizado un total de 230 individuos mediante un Array y queremos ver lo que ha ocurrido en un SNP. Como sabemos, un SNP tiene 2 alelos: - Alelo 1. - Alelo 2. Así pues, tenemos individuos: Casos: 125 individuos que tienen ○ 80 alelos 1 ○ 40 alelos 2 Controles : 105 individuos que tienen ○ 45 alelos 1. ○ 65 alelos 2. En la población total, es decir casos + controles: 8 Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández - Cantidad de Alelos 1: 80+40 = 120 alelos. - Cantidad de Alelos 2: 45+65 = 110 alelos. Ahora tenemos que hacer un test de independencia o de contingencia, de manera que tenemos que averiguar si la población Casos y la población Control, se comportan de la misma manera. Vamos pues a calcular la frecuencia de Casos: 125 ÷ 230 Frecuencia de Controles : 105 ÷ 230 Alelos 1 en la población total : 120 ÷ 230 Alelos 2 en la población total: 110 ÷ 230 Ahora vamos a calcular cuánto hubiera esperado en los distintos alelos de los Casos y de lo Controles si la población estuviera perfectamente homogénea, es decir, si no existieran diferencias entre casos y controles. Para ello: Lo que esperaríamos de: (uso de producto de probabilidades independientes).v Para calcular Casos con Alelo 1: ➔ (Prob de tener Alelo 1) x (Prob de que el individuo pertenezca a la población Casos) ◆ [ 120 ÷ 230 ] x [ 125 ÷ 230 ] ◆ 0,522 x 0,543 ≈ 0,29 9 Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández Para poder comparar frecuencias relativas mediante chi cuadrado, se debe pasar a números absolutos y para ello debemos multiplicarlo por la población total (=230). ◆ 0,29 x 230 = 65,22 Cuando hacemos esta fórmula, obtenemos esta tabla: Si los sumamos todos nos da 15,32. Para los grados de libertad (g.l.): g.I. = (numero de columnas -1) x (numero de filas -1) Si miramos la tabla del Chi Cuadrado, para 15,32 con 1 grado de libertad: nos da que la probabilidad de que Casos y Controles para este SNP difieren significativamante, es del 0,001. 8) CPIC: marcadores farmacogenéticos de aplicación clínica (nivel A): Estudio de asociación para poder estimar si una determinada variante genética, pudiera estar asociada a una determinada enfermedad o al efecto de ingestión de un fármaco. 10 Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández Existe un consorcio que se llama CPIC que lo que intenta es trasladar la ciencia a la clínica mediante los resultados que se van obteniendo en los diferentes estudios (siempre y cuando estos resultados se repitan en diferentes poblaciones). El CPIC clasifica los SNP’s de determinados genes en: - Nivel A - Nivel B - etc… En este caso, cuando está en Nivel A, quiere decir que la información genética que tenemos actualmente debe de usarse obligatoriamente a la hora de prescribir un fármaco. Ya existe 79 fármacos que antes de suministrarlo, debería de analizar a la persona si tiene variantes genéticas en determinados genes. Preguntas ComiX: 1. Seleccione una: a. Los microsatélites son repeticiones en tándem de motivos largos, como por ejemplo: AGTCGATACGT b. Los STRs son muy poco polimórficos, por lo que son poco útiles en Genética de Poblaciones. c. Un polimorfismo de único nucleótido consiste en el cambio de una purina por una pirimidina. d. Las ventajas de los SNPs es que son abundantes y están distribuidos a lo largo de todo el genoma. 2. El proyecto 1000 genomas ha demostrado que: a. Cada persona tiene de media unas 24-30 enfermedades mendelianas. b. Las variantes cromosómicas representan una minoría de la variación genética. c. Cada persona tiene entre 40 y 50 millones de variantes con respecto al genoma de referencia. d. La mayoría de las mutaciones produce cambios en las regiones codificadoras. 11 Comisión 27 19/12/2024 Comisionista 1: Desirée Luis Suárez Corrector: Victoria Sosa García Comisionista 2: Gara Serrano Gutiérrez Genética Humana Docente: Mariano Hernández 3. Variación genética: a. Uno de los tipos de variantes más frecuentes en el genoma humano son las variantes puntuales incluyendo SNPs u los STRs. b. Ninguna de las otras opciones es cierta. c. El proyecto 1000 genomas ha puesto de manifiesto que la mayoría de las variaciones genéticas afecta a regiones codificantes. d. Los SNPs son un tipo de variación genética en la que un fragmento corto de ADN se repite en tándem. 4. En los estudios de asociación: a. Desvío de H-W de un marcador en la población de casos puede ser síntoma de que el marcador tiene relación con la enfermedad. b. En estos estudios se analizan principalmente microsatélites dado su alto número de alelos y polimorfismo. c. El desequilibrio en el ligamiento complica los estudios de asociación genómicos d. Aquellos SNPs que muestran relación con la enfermedad se denominan tagSNPs. e. Ninguna de las afirmaciones es cierta. 5. Indique cuál o cuáles de las siguientes afirmaciones son ciertas en relación a las técnicas dedetección de variación genética en humanos: a. La PCR en tiempo real implica la utilización de los mismos componentes de mezcla de reacción que una PCR convencional, pero además han de añadirse didesoxirribonucleótidos trifosfato marcados con fluoróforos. b. La secuenciación de ADN de tercera generación es una técnica basada en el proceso de síntesis de ADN que permite obtener lecturas de hasta 350 pb de longitud c. El análisis por hibridación in situ inmunofluorescente(FISH) se basa en el uso de sondas que hibridan con ADN genómico que ha sido marcado previamente con moléculas fluorescentes d. Todas son ciertas e. En los arrays de genotipado se detectan simultáneamente una gran cantidad de SNPs (desde miles a unos pocos millones). RESPUESTA: 1D, 2B, 3A, 4A y 5E. 12