TEMAS 1-9 Alteraciones de Base Congénita PDF

Alteraciones de base congénita 1. Información genética 2. Mecanismos de herencia 3. Métodos de estudio 4. Desarrollo embrionario y dismorfología 5. Teratogénesis 6. Cromosomopatías numéricas y estructurales 7. Metabolopatías congénitas 8. Neurogenética 9. Parálisis cerebral y disca...

Alteraciones de base congénita 1. Información genética 2. Mecanismos de herencia 3. Métodos de estudio 4. Desarrollo embrionario y dismorfología 5. Teratogénesis 6. Cromosomopatías numéricas y estructurales 7. Metabolopatías congénitas 8. Neurogenética 9. Parálisis cerebral y discapacidad intelectual Examen 1ª oportunidad: 9 enero, 16 h, aula 2/6 2ª oportunidad: 19 junio, 9 h, aula -1/3 Calificación Alteraciones de base congénita Tema 1 Información genética ÍNDICE 0. Concepto de alteración congénita 1. Composición, estructura y función de los ácidos nucleicos 2. Duplicación del ADN 3. Transcripción del ADN. Maduración del ARNm: intrones y exones 4. Traducción: síntesis de proteínas. Código genético 5. Regulación de la expresión génica 6. Epigenética 0. Concepto de alteración congénita Para el programa de esta materia, el lenguaje es entendido como la capacidad del ser humano de expresarse y comunicarse con los demás a través del sonido articulado o de otros sistemas de signos Supone capacidad de expresarse y de entender la expresión de los demás Alteraciones del lenguaje: entendidas en sentido amplio, incluyendo también las alteraciones de la voz (tono, timbre, intensidad y modulación) y del habla (aspectos formales de la expresión) Alteración congénita: aquella que presenta un individuo en el momento del nacimiento, tanto sea su origen de tipo genético como de tipo ambiental, por lo tanto las causas pueden ser hereditarias o no Estas alteraciones pueden manifestarse en el periodo prenatal, en el momento del nacimiento, o bien años más tarde Cuando un individuo hereda la causa de una alteración que no se manifiesta al nacer, pero sí más tarde, (e.g. pubertad), se extiende el concepto de alteración congénita a esa situación 1. Composición y estructura de los ácidos nucleicos Material portador de la herencia biológica Porta la información necesaria para el desarrollo de los caracteres y funciones biológicas Tiene las siguientes características: Almacena la información genética Es químicamente estable Es capaz de replicarse y originar copias idénticas de sí mismo Permite que se transmita la información biológica para que las características pasen a la descendencia Puede sufrir cambios que posibiliten la aparición de cierta variabilidad  ÁCIDOS NUCLEICOS: ADN Y ARN Estructura primaria: secuencias de nucleótidos Nucleótidos: unidades esenciales que componen los ácidos nucleicos y, a su vez son complejas moléculas formadas por: 1. Un monosacárido 2. Una base nitrogenada Fosfato 3. Uno o varios grupos fosfato (PO4H3) Base nitrogenada Monosacárido  MONOSACÁRIDOS Monosacárido: pentosa que puede ser de dos tipos: 1. Ribosa: ARN 2. Desoxirribosa: ADN Ribosa 2’-Desoxirribosa BASES NITROGENADAS Base nitrogenada: - Moléculas formadas por C, H, O y N - Adoptan forma de anillo - En función del nº de anillos se llamarán: púricas o piridíminicas BASES PÚRICAS BASES PIRIMIDÍNICAS Adenina Guanina Timina Citosina Uracilo ESTRUCTURA DEL ADN Estructura primaria: secuencia de nucleótidos de 5’ a 3’ enlace fosfodiéster We wish to suggest a structure for the salt of deoxyribose nucleic acid (D.N.A.). This structure has novel features which are of considerable biological interest  ESTRUCTURA DEL ADN En 1953 Watson y Crick publicaron la 1ª descripción de la molécula de ADN (doble hélice): Molécula constituida por dos cadenas polinucleótidas enfrentadas Estas cadenas son antiparalelas y están enrolladas en espiral Bases nitrogenadas en el interior de la doble hélice La unión de las cadenas se realiza por medio de puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas Estas dos cadenas son complementarias Cada nucleótido de una cadena se une con el nucleótido de enfrente, en la otra cadena: A con T, G con C Rosalind Franklin: estudió la estructura del ADN mediante difracción de rayos X Mejoró la técnica y obtuvo fotografías con una nitidez no conseguida antes Wilkins, compañero de Franklin, mostró a Watson y Crick sus fotografías, frecuentemente sin su consentimiento Esas fotografías, junto con las ideas de Franklin y Wilkins, sugirieron a Watson y Crick la estructura en doble hélice “…hemos sido estimulados por el conocimiento de la naturaleza general de resultados experimentales no publicados y las ideas de Wilkins, Franklin y sus colaboradores….” Mismo nº de Nature: artículos independientes de Franklin y su doctorando Gosling, y de Wilkins, apoyando el modelo propuesto por Watson y Crick 1962 Nobel a Francis, Crick y Wilkins por la estructura del ADN Fotografía número 51 del ADN https://www.nature.com/articles/d41586-023-01313-5 Related Articles How Rosalind Franklin was let down by DNA’s dysfunctional team The double helix and the ‘wronged heroine’ Rosalind Franklin was so much more than the ‘wronged heroine’ of DNA  NIVELES DE ORGANIZACIÓN DEL ADN ADN es la mayor macromolécula de los seres vivos: 3 x 109 pares de bases en 23 pares de cromosomas (mide 2 m en humanos) Cromatina: molécula de ADN + proteínas en el núcleo Principales proteínas: histonas → misión permitir el empaquetamiento del ADN en nucleosomas octámero (H2A, H2B, H3, H4) + H1 Condensación del ADN varía durante el ciclo celular: Interfase: cromatina descondensada División celular (metafase): condensada en cromosomas Niveles superiores de empaquetamiento, de mucha mayor complejidad, que permiten que la fibra de cromatina pueda dar lugar a los cromosomas condensados en el núcleo de la célula durante la mitosis  Doble hélice de ADN Eucromatina: genes que se están expresando Dímeros de histonas 2 x H2A/H2B 2 x H3/H4 Histona H1 Nucleosoma Heterocomatina: genes que no se expresan Fibra de cromatina Cromatina condensada Cromosoma Un cromosoma está formado por:  Dos fibras de cromatina fuertemente empaquetadas o cromátidas idénticas procedentes de la duplicación del ADN, por lo que se les denomina cromátidas hermanas  El centrómero o constricción primaria que mantiene unidas a las dos cromátidas, y divide cada cromátida en dos brazos: Brazo corto (p) Brazo largo (q)  El cinetocoro, donde se insertan los microtúbulos del huso mitótico  El satélite, segmento del cromosoma separado por la constricción secundaria = ADN repetitivo  El telómero es el extremo del cromosoma, con propiedades especiales que protegen al cromosoma Un cromosoma está formado por un conjunto alineado de genes que determinan las características morfológicas y fisiológicas hereditarias de la célula Gen → segmento de ADN que codifica una macromolécula (proteína o ARN), necesaria para la expresión de un carácter determinado (morfológico o fisiológico) heredable en un individuo  Alelos = diferentes variantes de un gen → controlan diversas expresiones de un carácter  Cromosomas homólogos (mismo par) tienen los mismos genes, pueden ser diferentes alelos  Locus (plural loci) = lugar físico que ocupa un gen en los cromosomas. Los genes (alelos) se sitúan en el mismo locus de los cromosomas homólogos  ARN (ÁCIDO RIBONUCLEICO) ARN: molécula que interviene en la síntesis de las proteínas específicas de un organismo, de acuerdo con el mensaje genético codificado en el ADN Diferencias ADN – ARN ADN ARN Monosacárido Desoxirribosa Ribosa Bases nitrogenadas Timina Uracilo Cadena Bicatenario y largas Monocatenario y corta Localización (en Núcleo, mitocondria, Puede estar en el eucariotas) cloroplastos citoplasma Función Contiene información Utiliza la información para la síntesis de proteínas Tiene zonas plegadas en las que se establecen puentes de hidrogeno entre las bases complementarias (A-U y G-C) originando una cierta estructura secundaria bicatenaria de doble hélice Tipos de ARN  ARN mensajero (ARNm): copia de una parte del ADN que será utilizada por los ribosomas para poder constituir una proteína concreta  ARN ribosómico (ARNr): forma parte de los ribosomas y participa en el proceso de sintetizar proteínas  ARN de transferencia (ARNt): se encarga de transportar aminoácidos hasta los ribosomas ARNr Tiene segmentos lineales y en doble hélice (por complementariedad de bases) Constituye los ribosomas (60% + proteínas): subunidad menor + subunidad mayor Su peso se expresa según el coeficiente de sedimentación de Svedberg (S): velocidad de sedimentación durante centrifugación En eucariotas 80S (subunidad menor 40S, mayor 60S) ARNt Está en el citoplasma Forma de trébol por complementariedad intracatenaria Aminoácido Transporta los aminoácidos (Aa) hasta el ribosoma Enlace éster Hay 20 ARNt, uno por cada Aa Anticodón: triplete específico que reconoce el codón del ARNm Emparejamiento de bases intramolecular Anticodón ARNm Codón 2. Duplicación del ADN Es semiconservativa: cada nueva molécula porta una hebra antigua y una nueva Replicación hebra antigua hebra nueva Separación de las dos hebras por rotura de los puentes de H: horquilla de replicación Replicación simultánea de las dos hebras, en ambas direcciones de la horquilla (múltiples orígenes) Requiere de la participación de más de 20 enzimas La ADN polimerasa construye la nueva hebra usando como molde la antigua por complementariedad 3. Transcripción del ADN. Maduración del ARNm: intrones y exones La síntesis de proteínas es un proceso mediante el cual se componen nuevas proteínas a partir de los veinte aminoácidos esenciales NÚCLEO CITOPLASMA ADN ARNt El ADN está en el núcleo, la maquinaria de síntesis de proteínas en el citoplasma Transmisión de la información a través del ARNm: proceso de transcripción para generar ARNm ARNm ARNm Ribosoma Enzima: ARN polimerasa, que se asocia con factores de transcripción Se asocia al promotor del gen a transcribir (región 5’-UTR: untranslated region, aguas arriba) Sintetiza la cadena de nucleótidos complementaria a la cadena molde de ADN (U frente a T) hasta encontrar la secuencia terminadora Así se forma el tránscrito primario (ARNm inmaduro) Maduración del ARNm El tránscrito primario contiene información de exones (porciones codificantes) e intrones (secuencias no codificantes intercaladas) Maduración o procesamiento (splicing): eliminación de los intrones por corte y empalme Promotor Gen Terminador ADN Transcripción Tránscrito primario exón 1 intrón exón 2 intrón exón 3 intrón Maduración intró ón n intr intrón ARNm maduro exón 1 exón 2 exón 3 Splicing alternativo: producción de distintos polipéptidos a partir del mismo tránscrito primario 4. Traducción: síntesis de proteínas. Código genético La información contenida en el ADN en 4 letras (nucleótidos) se transforma al lenguaje de 20 letras (aminoácidos) de las proteínas El código genético establece la relación entre la secuencia lineal de nucleótidos del ARNm y la secuencia lineal de Aa en un polipéptido Características del código genético 1. El código genético está organizado en tripletes o codones (3 nucleótidos) 2. La correspondencia entre aminoácidos y nucleótidos se hace mediante codones (3 nucleótidos → 1 codón → 1 aminoácido) 3. Es degenerado (redundante: varios codones → mismo aminoácido) 4. Es “no solapado” o sin superposiciones 5. Se lee linealmente y “sin espacios”, va avanzando de triplete en triplete 6. El código genético nuclear es universal para (casi) todas las especies (excepción mitocondrias) 7. El codón AUG (Met) es la señal de iniciación  Segunda base Primera base Tercera base  FASE DE INICIACIÓN Fase 1 La subunidad ribosómica menor se une al extremo 5´ de una molécula de ARNm (AUG) La primera molécula de ARNt, que lleva el aminoácido Met, se acopla en el codón iniciador de la molécula de ARNm Fase 2: La unidad ribosómica más grande se ubica en su lugar, el ARNt ocupa el sitio P (peptídico) El sitio A (aminoacil) está vacante Fase 3 El complejo de iniciación está ahora completo  FASE DE ALARGAMIENTO Fase 1 Se coloca en sitio A un segundo ARNt con su aminoácido y su anticodón se acopla en el ARNm Se forma el enlace peptídico (unión de dos Aa) Ruptura del enlace entre el primer aminoácido y su ARNt Fase 2 Movimiento del ribosoma (translocación) El segundo ARNt con el dipéptido se mueve al sitio P y el primer ARNt se desprende del ribosoma Fase 3 Un tercer ARNt se mueve al sitio A formándose otro enlace peptídico Paso que se repite una y otra vez hasta el completarse el polipéptido sitio P sitio A  FASE DE TERMINACIÓN Fase 1 El ribosoma alcanza un codón de terminación Fase 2 El sitio A se ocupa por el factor de liberación El polipétido se separa del último ARNt y el ARNt se desprende del sitio P Cuando el codón de inicio del ARNm queda libre se puede formar otro complejo de iniciación con un nuevo ribosoma ARNm con varios ribosomas → polisoma Se pueden hacer múltiples copias de un polipéptido a partir de un ARNm Modificaciones postraduccionales Adición de azúcares, lípidos, fosfato Importantes para dotar de funcionalidad Marcas para degradación Resumen de la expresión de la información genética ADN → ARN → PROTEÍNAS  ADN siempre en el núcleo de las células (eucariotas)  Contiene la información necesaria para fabricar proteínas, pero éstas se sintetizan en el citoplasma TRANSCRIPCIÓN TRADUCCIÓN ARNm = molécula encargada de copiar la información ARNm + Ribosomas (ARNr) + ARNt = del ADN en el núcleo y llevarla hasta el citoplasma síntesis de proteínas 5. Regulación de la expresión génica Todas las células (2n) portan la misma información genética, pero en cada célula se expresan genes diferentes, según necesidades (desarrollo, funciones) Todas las células presentan mecanismos para regular la expresión de los genes Así las células sintetizan en cada momento solamente aquellas proteínas que necesitan Regulación: a diferentes niveles (transcripción a modificaciones postraduccionales) Regulación a nivel de la transcripción Genes constitutivos → se expresan de forma continua en la mayoría de las células (housekeeping) Ej. productos génicos (β-actina, proteínas ribosomales, etc.) Genes inducibles → presencia de una sustancia (inductor) en el medio ambiente, activa la expresión de uno o más genes involucrados en un proceso bioquímico Ej.: la lactosa induce la expresión de los genes que metabolizan lactosa Mecanismo de control positivo Genes reprimibles → presencia de una sustancia (represor) en el medio ambiente, reprime la expresión de uno o más genes involucrados en un proceso bioquímico Ej.: la histidina reprime la expresión de los genes que sintetizan His Mecanismo de control negativo Genes reguladores: productos → proteínas que regulan la expresión de otros genes uniéndose a regiones del ADN específicas Tipos de proteínas reguladoras: Activador transcripcional → ↑ expresión de uno o más genes (inducibles) Unión a secuencias reguladoras potenciadoras (enhancer) distales Represor transcripcional → participa en la desactivación de la expresión de genes (reprimibles) Unión a secuencias reguladoras silenciadoras (silencer) distales activador transcripcional represor transcripcional Regulación por control de la estructura de la cromatina Heterocromatina: el ADN está empaquetado con histonas y la ARN polimerasa no puede acceder Eucromatina: la estructura se relaja y los genes se hacen accesibles Regulación por modificaciones epigenéticas Ver apartado siguiente: metilación del ADN, modificaciones de histonas, ARNnc 6. Epigenética  Estudia cambios en la expresión y función de los genes (fenotipo) influenciados directamente por el ambiente, que no entrañan una modificación en la secuencia del ADN  Son heredables por mitosis y/o meiosis  potencialmente reversibles  sensibles a la fase del desarrollo  Juega un papel fundamental en el correcto desarrollo y funcionamiento del organismo e.g. desarrollo embrionario, diferenciación celular o comportamiento  Cambios causados por modificaciones en el ambiente  Efectos en el desarrollo  Efectos en salud adulta → cáncer, enfermedades autoinmunes, trastornos mentales o diabetes, entre otras Procesos epigenéticos ncRNA 1. Metilación del ADN Metilación de la citosina de los pares de nucleótidos CpG Adición de grupos metilo → ADN metiltransferasa (DNMT) Conformación cerrada de la cromatina Alto grado de metilación = silenciamiento de genes Esencial en el desarrollo embrionario Factores ambientales → control del grado de metilación Ejemplos:  Inactivación del cromosoma X en hembras (corpúsculo de Barr)  Impronta de genes Una de las copias del gen (materna o paterna) se silencia → expresión monoalélica de ciertos genes Patrón de metilación correspondiente al sexo Anomalías en el silenciamiento de ciertas copias = cambio fenotipo → patología  Función reguladora esencial en el establecimiento de la totipotencialidad celular Posible aplicación a la regeneración dirigida de tejidos: modificación de la diferenciación celular por cambios en los patrones de metilación Mecanismo de inactivación del cromosoma X  2. Modificaciones de las histonas nucleosoma Patrón = código de histonas Objetivo: cambios en la densidad de la cromatina para permitir / dificultar acceso a los genes y modular su expresión Principales mecanismos de modificación postraduccional: Metilación = transcripción off Acetilación = transcripción on Fosforilación = activación de histonas o proteínas con función específica 3. ARNnc Descubrimiento reciente de ARNnc (non-coding) → regulación de la activación y silenciamiento de los genes Funcionan en estrecha relación con la metilación del ADN y la modificación de histonas → procesos coordinados Los ARNnc han revolucionado la genética médica debido a sus múltiples funciones:  ARNmi (micro) son pequeños ARN de 19-23 nucleótidos que reprimen la expresión génica por unión a ARNm (secuencias complementarias) Se estima ≈ 30% de genes están regulados por ARNmi ARNmi implicados en el desarrollo de muchos tipos de cáncer, enfermedades neurodegenerativas, enfermedades metabólicas, el envejecimiento…  ARNlnc (long non-coding) interactúan con ADN, ARN y proteínas Funciones todavía no bien conocidas, pero modulan: la estructura y función de la cromatina la transcripción de genes la maduración, estabilidad y traducción de ARNm Relación genes-ambiente “La dualidad ambiente vs genes es un debate histórico, múltiples estudios han comprobado que lejos de ser mutuamente excluyentes, estas dimensiones interactúan entre sí constantemente, a medida que se desarrolla el individuo; es decir, esta postura sostiene que la expresión de los genes no puede darse en ausencia de la influencia del entorno” (Moore, 2016) Diferencia entre lo genético y lo ambiental → nature vs nurture = características que se expresan debido a la herencia genética, mientras que otras se desarrollan de acuerdo a la crianza y el ambiente en el que se desarrolla la persona Programación epigenética = estado de expresión de los genes (estado epigenético) Puede ser alterada por diversas condiciones ambientales = epimutaciones que influirán en fenotipo y en comportamiento Asociación entre eventos prenatales o postnatales y el desarrollo de enfermedades tanto en la infancia como en la vida adulta Ej.: gemelos idénticos criados separados → distinto comportamiento y enfermedades Estudio de los mecanismos epigenéticos: facilita la búsqueda de medidas de prevención y de eventuales tratamientos sobre estos procesos potencialmente reversibles Proyecto Roadmap Epigenomics Mapping Consortium del NIH (2015-18) → mapas de alta calidad de patrones epigenéticos de todo el genoma en cientos de tipos de células humanas Datos disponibles en: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/roadmap/epigenomics/ Modificaciones epigenéticas participan en: Bases neurobiológicas de la memoria, el aprendizaje, respuesta al estrés, enfermedades psiquiátricas (esquizofrenia, depresión) Adquisición de memoria inmunológica de los linfocitos T Enfermedades autoinmunes, cáncer, cardiovasculares, diabetes, s. metabólicos y algunas neurológicas Blanca Laffon Lage Alteraciones de base congénita Tema 2 Mecanismos de herencia ÍNDICE 1. Las leyes de Mendel 2. La teoría cromosómica de la herencia 3. Cromosomas sexuales. Inactivación del cromosoma X 4. Recombinación meiótica y ligamiento 5. Tipos de herencia nuclear 6. Modificaciones del mendelismo 7. Herencia no nuclear Conceptos básicos Gen: Mendel los llamó factores hereditarios que controlan un carácter (e.g., color de ojos) Según la genética clásica, es la unidad de información que determina un carácter hereditario Según la genética molecular, es un segmento de ADN que contiene la información necesaria para que unos determinados aminoácidos se unan ordenadamente para formar una proteína (péptido = secuencia de aminoácidos) Locus: Es el lugar físico que un gen ocupa en el cromosoma. En plural, se llama loci Alelos: Son cada una de las diferentes formas en que se puede presentar un gen en un locus determinado. E.g. un alelo ojos azules y otro alelo ojos marrones  Dominante: Alelo que determina el carácter que se manifiesta en un individuo heterocigótico. Los alelos dominantes se representan con una letra mayúscula (e.g. A)  Recesivo: Alelo que solo se expresa en un individuo homocigótico. El alelo recesivo no se manifiesta si está presente el otro alelo dominante. Se representa con la misma letra que el dominante, pero en minúscula (e.g. a)  Homocigoto o raza pura: Son los individuos cuyos alelos son idénticos para un locus de cromosomas homólogos. Éstos pueden ser los dos dominantes (AA) o recesivos (aa) Heterocigoto o raza híbrida: Son los individuos cuyos alelos son diferentes (Aa) para un carácter determinado HOMOCIGOTOS Ambos cromosomas homólogos tienen la misma variante alélica de un gen HETEROCIGOTOS Cada cromosoma homólogo tiene una variante alélica diferente Conceptos básicos Genotipo: es el conjunto de genes que tiene un organismo, idéntico en todas sus células Fenotipo: Es la manifestación externa del genotipo, los caracteres que se observan. El fenotipo puede cambiar, ya que está influenciado por el genotipo y por el ambiente Fenotipo = genotipo + ambiente genotipo Aa fenotipo 1. Las leyes de Mendel Gregor Mendel (1822-1884): fraile agustino, padre de la Genética Herencia biológica = hecho explicable y predecible por una serie de leyes Exitoso gracias a cinco afortunadas decisiones:  La elección de la planta del guisante (Pisum sativum)  La selección de caracteres discretos (color de la flor o la textura de las semillas)  Estudiar cada carácter por separado  Elegir caracteres no ligados cuando estudiaba la herencia simultánea de dos de ellos  Analizar estadísticamente el resultado de los cruces Mendel controló que las plantas fuesen líneas puras para los caracteres estudiados → sucesivas generaciones siempre con caracteres constantes y semejantes a los progenitores Leyes de Mendel  Primera Ley de Mendel Ley de uniformidad de los híbridos Cuando se cruzan dos razas puras (un homocigoto dominante con un homocigoto recesivo) para un determinado carácter, todos los descendientes de la primera generación (F1) serán iguales entre sí, fenotípica y genotípicamente, e iguales fenotípicamente a uno de los progenitores (de genotipo dominante) Carácter expresado: dominante (A = amarillo) Carácter enmascarado: recesivo (a = verde)  Segunda Ley de Mendel Ley de la segregación de los alelos Cuando se cruzan entre sí dos individuos heterocigóticos de la primera generación (F1), reaparecen en la F2 los caracteres recesivos que no se manifestaron en la F1 en una proporción de 3:1 Fenotipo 3:1 cuadro de Punnett Carácter recesivo reaparece en la F2 → en la F1 no había desaparecido; estaban los dos caracteres, pero sólo se manifestaba uno, el otro quedaba oculto → factor hereditario (gen)  F2 Fenotipo 3:1 Proporción aparente 3:1 de F2 (fenotipo) es 1:2:1 (genotipo)  Tercera Ley de Mendel Ley de la combinación independiente Los miembros de parejas alélicas diferentes se segregan o combinan independientemente unos de otros cuando se forman los gametos Cruzó dos líneas puras (semillas amarillas y lisas con verdes y rugosas) → F1: todas semillas amarillas y lisas (1ª ley) (verde y rugoso recesivos) Autofecundación de F1 → obtuvo F2 con las cuatro combinaciones posibles: semillas amarillas y lisas, amarillas y rugosas, verdes y lisas y verdes y rugosas, con unas proporciones respectivas de 9:3:3:1 Cada carácter independiente (color/aspecto) seguía siendo 3:1 (2ª ley) En la F2 aparecen combinaciones nuevas, indicando que los caracteres color y aspecto de la semilla se habían transmitido de forma independiente  Cuatro combinaciones posibles → 9:3:3:1  Amarillo-verde → 3:1  Liso-rugoso → 3:1 2. La teoría cromosómica de la herencia Cromosomas descubiertos en 1842 1900 redescubrimiento de las leyes de Mendel: genética moderna 1902 Walter Sutton y Theodor Boveri (independientes) plantean que los cromosomas son los portadores de la herencia Genética (1906): ciencia que estudia la transmisión, expresión y evolución de los genes T. cromosómica de la herencia: relaciona de las leyes de la herencia con los procesos de los cromosomas en la meiosis. Postulados: Los genes que determinan los factores hereditarios del fenotipo se localizan en los cromosomas Cada gen ocupa un lugar específico o locus dentro de un cromosoma concreto Los genes se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de cada cromosoma Los genes alelos se encuentran en el mismo locus de la pareja de cromosomas homólogos, por lo que en los organismos diploides cada carácter está regido por un par de genes alelos Células somáticas: 2 juegos de cromosomas (diploides: 2n), uno del padre y otro de la madre (cromosomas del mismo par: homólogos) Cariotipo: conjunto de cromosomas de una célula (humanos 2n = 46) Gametos: son haploides (n) espermatozoide haploide cigoto óvulo diploide haploide 3. Cromosomas sexuales Humanos: 22 pares de autosomas + cromosomas sexuales Par cromosómico que determina el sexo (X e Y) XX mujer: sólo forma gametos X XY varón: forma gametos X (darán lugar a hijas) e Y (darán lugar a hijos) Segmentos homólogos, donde están los genes con información para los mismos caracteres. Su transmisión sigue las leyes de Mendel Segmentos no homólogos o diferenciales: genes exclusivos que no tienen alelo en el otro cromosoma. Herencia ligada al sexo  Exclusivos del cromosoma Y: caracteres holándricos, genes que se transmiten exclusivamente a través de machos  Exclusivos del cromosoma X: caracteres ginándricos Región ginándrica Región holándrica Caracteres ginándricos – Herencia ligada al sexo  Varones: hemicigosis (XY). Se manifiestan siempre tanto los caracteres ginándricos como los holándricos, aunque sean recesivos (solo hay 1 copia)  Mujeres:  heterocigosis (XXd): el efecto de los genes recesivos queda enmascarado por el gen dominante  homocigosis (XdXd): los alelos recesivos sólo se manifestarán si están en ambos cromosomas X Ej. de transmisión recesiva ligada al sexo: Daltonismo (Xd) Hemofilia (Xh) Secuencian el cromosoma Y Parece que determina mucho más que el sexo masculino El cromosoma Y no puede tener genes que sean esenciales para También han descubierto 40 genes adicionales que codifican todos, puesto que solo está presente en los hombres. Lo que sí proteínas que no conocíamos, al estar ocultos en las zonas que tiene son los genes encargados del desarrollo de los órganos no habían podido ser leídas. El nuevo genoma de referencia sexuales masculinos, en particular el gen maestro SRY, que desata lleva por nombre T2T-CHM13+Y y ha sido puesto a disposición una cascada de acontecimientos que acaban convirtiendo una de toda la comunidad investigadora por los autores del estudio. gónada indiferenciada inicial en los testículos, donde se producen Junto a la secuencia completa del cromosoma Y, la revista los espermatozoides. En ausencia del gen SRY (como ocurre en las Nature publica hoy en un segundo estudio las secuencias de 43 mujeres 46XX), esa gónada primordial acaba convirtiéndose en los cromosomas Y derivados de seres humanos que vivieron en los ovarios, donde se producen los óvulos. últimos 183.000 años. Su análisis revela una gran diversidad tanto en el tamaño como en la estructura de este cromosoma Y El hombre moderno surgió hace unos 200.000 años a lo largo de la evolución. Los investigadores han detectado, entre otras cosas, grandes inversiones de secuencias: fragmentos de ADN que se dan la vuelta y se insertan al revés. https://theconversation.com/los-ultimos-retazos-del-genoma-humano-vienen-de-la-mano-del-cromosoma-y-212124?s=09 Inactivación del cromosoma X → lionización (Mary Lyon en 1961) Interfase de células XX: masa de cromatina → corpúsculo de Barr Corresponde al cromosoma X que no está activo (compensación de dosis) (epigenética) La inactivación ocurre al azar en cada célula (el X paterno o el materno) y es permanente Ocurre al inicio de la vida embrionaria (gen XIST) Implicación → las mujeres heterocigotas para algún carácter situado en el cromosoma X son mosaicos (distinto fenotipo según célula) E.g.: distrofia muscular de Duchenne (recesiva ligada al X) 4. Recombinación meiótica y ligamiento Meiosis: división celular que da lugar a los gametos → de 2n a n Primera división: separación de cromosomas homólogos Segunda división: separación de cromátidas  Sobrecruzamiento: intercambio de segmentos cromosómicos Profase I entre homólogos (puntos de cruce: quiasmas) Resultado → recombinación genética Nuevas combinaciones de alelos en los gametos no presentes en los progenitores Anafase I Anafase II Ligamiento Los genes se encuentran en los cromosomas de una forma ordenada, ocupando una posición fija y concreta → locus Cuanto más juntos estén dos loci, menos probabilidad habrá de que exista sobrecruzamiento entre ellos → nula o muy baja tasa de recombinación: ligamiento Tasa de recombinación: proporcional a la distancia física que los separe en el cromosoma 5. Tipos de herencia nuclear Herencia monogénica: rasgo determinado por un único gen Herencia poligénica: rasgo determinado por varios genes Estudio del patrón de transmisión de un carácter: genealogía o pedigrí Los patrones de transmisión dependen de: Expresión fenotípica del carácter (dominante/recesivo u otra expresividad Localización cromosómica del locus (autosoma o cromosomas sexuales) Tipos de patrones de transmisión (herencia monogénica): Autosómica dominante Autosómica recesiva Ligada al sexo Árbol genealógico o pedigrí Población humana: la incidencia de un gen sobre determinados rasgos no se puede poner de manifiesto mediante cruces experimentales Estudio del patrón de transmisión del carácter a través de la información recogida de la familia en la que se detecta el carácter a estudiar = GENEALOGÍA O PEDIGRÍ  Información jerarquizada y representada sobre el carácter de estudio  Se recogen las relaciones de parentesco y el historial del mayor número de miembros y generaciones de la familia posible  Representación mediante símbolos estandarizados Nomenclatura estándar de un árbol genealógico o pedigrí Herencia autosómica dominante Siempre un progenitor de un paciente está afectado Una simple copia de la variante alélica es suficiente para que se exprese el carácter → Homocigotos y heterocigotos manifiestan el carácter Normalmente se manifiesta en todas las generaciones de la familia Probabilidad de un padre afectado de transmitir el Progenitor afectado Progenitor no afectado carácter = 50% Ej: enfermedad de Huntington Hijo Hijo Hijo Hijo afectado afectado no afectado no afectado Gen defectuoso Alelo normal Alelonormal Gen defectuoso  Análisis de pedigrí de alteraciones autosómicas dominantes El fenotipo tiende a aparecer en todas las generaciones Todos los afectados tienen un progenitor afectado Los progenitores afectados transmiten su fenotipo a hijos e hijas Pedigrí ilustrativo de un fenotipo dominante poco común Herencia autosómica recesiva Sólo homocigotos manifiestan el carácter: son necesarias dos copias de la variante alélica Heterocigotos son portadores sanos Ambos progenitores deben ser, al menos, portadores del carácter Trastornos menos frecuentes que los dominantes Ej: fenilcetonuria Progenitor portador Progenitor portador Hijo Hijo Hijo Hijo no afectado portador portador afectado Gen defectuoso Alelo normal Alelonormal Gen defectuoso  Análisis de pedigrí de alteraciones autosómicas recesivas Generalmente la enfermedad aparece en la progenie de padres no afectados La progenie afectada incluye tanto mujeres como hombres Todos los hijos de dos afectados estarán afectados Pedigrí ilustrativo de un fenotipo recesivo poco común  Herencia ligada al sexo Trastornos generalmente localizados en el cromosoma X: genes ginándricos Suelen ser recesivos: sólo se manifiestan en mujeres en homocigosis, pero siempre en varones Parte diferente Cromosoma Y varones XY Cromosoma X mujeres XX Parte común Parte diferente A A a A A a a a a: alelo recesivo que determina enfermedad XA XA XA Xa Xa Xa XA Y- Xa Y- Mujer Mujer Mujer Varón Varón sana portadora sana enferma sano enfermo Varón: transmite X a hijas e Y a hijos, por lo que los hijos no pueden recibir trastornos ligados al X Alternancia de generaciones: abuelo y nieto afectados, pero no la generación intermedia (madre del nieto portadora) Hijos : no heredan trastornos ligados al cromosoma X por vía paterna Hijas : si el padre está afectado, su fenotipo dependerá del genotipo de la madre si el padre no está afectado, serán normales o portadoras Ej: hemofilia, distrofia muscular de Duchenne, daltonismo Herencia dominante ligada al cromosoma X La presencia de un solo cromosoma X afectado es suficiente para causar la enfermedad en y Muy poco frecuente (e.g.: raquitismo familiar, nefritis hereditaria) Genes holándricos Herencia = normalmente de padres a hijos varones Ej.: hipertricosis auricular 6. Modificaciones del mendelismo 6.1. Variaciones de la dominancia Dominancia intermedia (incompleta): los heterocigotos muestran un fenotipo intermedio entre el de los dos progenitores Ej: color flores dondiego Codominancia: en el estado heterocigoto no hay gen recesivo, sino que ambos se comportan como dominantes Ej: color de pelo de ganado vacuno shorthorn 6.2. Alelismo múltiple: Tres o más alelos para un gen particular Grupo sanguíneo AB0 Tres alelos: A, B y 0 (alelismo múltiple); A y B codominantes, 0 recesivo Tipo sanguíneo Genotipo A IAIA o IAi B IBIB o IBi AB IAIB 0 ii El alelo i es nulo, incapaz de producir cualquier forma del antígeno  Grupo sanguíneo Rh Dos alelos: R y r (R > r) Herencia autosómica recesiva Fenotipo positivo: presencia en los eritrocitos del antígeno Rh GENOTIPO FENOTIPO RR Rh-positivo Rr Rh-positivo rr Rh-negativo Anemia hemolítica del recién nacido (2º hijo): madre Rh– (rr) y feto Rh+ (Rr) Grupo 0 negativo es donante universal (no contiene antígenos ni A ni B, ni Rh) Grupo AB positivo es receptor universal (no produce anticuerpos contra los antígenos A, B ni Rh) antiA antiB antiA+B  Aglutinación Grupo A+ No aglutinación Rh Aglutinación  Anemia falciforme humana Hemoglobina: tetrámero 2α + 2β Anemia falciforme: cambio de Glu por Val en Aa 6 de la β-globina Alelos HbA: normal (A) HbS : falciforme (S) Tipo de Hb Origen presente Genotipo Fenotipo SyA HbSHbA Portador Anemia Respecto a la anemia: alelo HbA es dominante S HbSHbS falciforme Respecto a la forma de los glóbulos rojos: existe A HbAHbA Normal dominancia incompleta de HbA Migración HbAHbA: No anemia. Los eritrocitos no se deforman nunca HbSHbA: No anemia. Los eritrocitos se deforman sólo a concentraciones de O2 anormalmente bajas HbSHbS: Anemia grave, a menudo mortal. La Hb anormal causa que los eritrocitos adquieran forma de hoz 6.3. Herencia influida por el sexo Algunos genes se manifiestan de distinta forma según en machos y hembras La acción de las hormonas masculinas cambia la relación de dominancia entre pares de alelos Ejemplos de genes dominantes en machos y recesivos en hembras: Gen responsable de la calvicie en humanos Gen responsable de la longitud del dedo índice inferior al anular Gen responsable de la existencia de cuernos en algunas razas de ovejas 6.4. Penetrancia y expresividad Penetrancia: el porcentaje de individuos con un genotipo dado que exhibe el fenotipo asociado a dicho genotipo (el alelo dominante no siempre se expresa) Expresividad: grado o intensidad con la que se expresa un genotipo determinado en un individuo. Es una medida de la intensidad del fenotipo Penetrancia variable Expresión fenotípica (cada círculo representa un individuo) Expresividad variable Causas: Penetrancia y expresividad variables 1. Influencia del medio ambiente Ej: el fenotipo de individuos mutantes en un determinado ambiente puede ser igual al de un organismo salvaje (wild type) 2. Influencia de otros genes Ej: genes modificadores, epistáticos, o supresores del resto del genoma pueden influenciar la expresión de otro gen, modificando su fenotipo típico  Pedigrí de un alelo dominante que no es completamente penetrante El individuo Q no expresa el fenotipo pero lo transmite a al menos dos de su progenie Dado que el alelo no es completamente penetrante, el resto de la progenie (ej. R) puede o no llevar el alelo dominante Importante!! La observación de proporciones mendelianas alteradas revelan que un carácter está determinado por la interacción compleja de distintos genes 7. Herencia no nuclear Las mitocondrias contienen pequeños cromosomas circulares que codifican para un definido número de genes del genoma total de la célula Las mitocondrias no son genéticamente independientes, algunas funciones están a cargo de genes nucleares En cada célula hay cientos de mitocondrias, y cada una tiene 2-10 copias de su cromosoma Poliplasmia: miles de copias del ADNmt en una célula Tasa de mutación muy elevada Código genético no universal Segregación mitótica: distribución al azar entre las células hijas durante la división celular Procesos de fisión y fusión Herencia uniparental: los genes mitocondriales son heredados exclusivamente de uno de los progenitores: de madre a hijos (salvo excepciones) Tras varios años de investigación, han podido demostrar que los espermatozoides no tienen ADN mitocondrial y que, además, sus mitocondrias carecen de un factor de transcripción A (o TFAM, del inglés Transcription Factor A mitocondrial) que es imprescindible para que el ADN mitocondrial humano se replique. “En muchas especies, incluida la humana, las mitocondrias del espermatozoide se introducen en el óvulo durante la fecundación, así que una de las hipótesis existentes era que el ADN mitocondrial sí que llegaba al ovocito, pero se eliminaba en el proceso de fecundación”. Los resultados muestran que los espermatozoides no tienen ni una sola molécula completa de ADN mitocondrial. “Nuestro trabajo demuestra que la modificación de TFAM durante la espermatogénesis (se localiza en el núcleo, no en las mitocondrias) resulta en la eliminación del ADN mitocondrial y explica su herencia materna. Un proceso fascinante, producto de la evolución, que impide la herencia del ADN paterno”. https://www.csic.es/es/actualidad-del-csic/descubren-el-mecanismo-que-explicaria-por-que-el-adn-mitocondrial-solo-se-hereda A partir de un cigoto, portador de ADNmt normal y mutado, en sucesivas divisiones es posible obtener tres tipos de poblaciones celulares: 1. células que sólo contienen ADNmt mutado (homoplasmia mutante) 2. células que sólo contienen ADNmt normal (homoplasmia normal) 3. células portadoras de ambos tipos de ADNmt (heteroplasmia) Umbral de expresión fenotípica CIGOTO En heteroplasmia, porcentaje mínimo de ADNmt mutado necesario para que se exprese la patología Diferente para cada tejido: menor umbral a mayor requerimiento energético (corazón, cerebro) TEJIDO 20% 40% 60% 80% Umbral de expresión fenotípica %mutación puede cambiar con el tiempo, e incluso puede desaparecer (tejidos con alto recambio) Blanca Laffon Lage Alteraciones de Base Congénita Tema 3 Métodos de estudio ÍNDICE 1. El cariotipo humano 2. Métodos de estudio de los cromosomas 2.1. Obtención de metafases 2.2. Técnicas de bandeo 2.3. Hibridación in situ fluorescente (FISH) 3. Técnicas histológicas 4. Técnicas citológicas 5.Técnicas inmunoquímicas 6. Técnicas de biología molecular 7. Modelos animales knockout y knockdown 8. Técnicas de detección de predisposición familiar 1. EL CARIOTIPO HUMANO Conjunto de los cromosomas de un organismo. Humanos 2n = 46 (44 autosomas + XX o XY) 1956: Joe Hin Tjio y Albert Levan establecen en 46 el número de cromosomas en humanos Joe Hin Tjio Albert Levan Los animales y las plantas son organismos diploides que tienen dos copias equivalentes de cada cromosoma, una de las copias proviene del padre y al otra de la madre Los gametos (espermatozoides y óvulos en animales, y polen y óvulos en las plantas) son haploides, tienen sólo una copia de cada uno de los cromosomas del organismo Cuando se forman los gametos (división por meiosis) se transmite a cada uno de ellos sólo una copia de cada uno de los cromosomas Interfase: cromatina descondensada Mitosis: cromosomas → 2 cromátidas unidas por el centrómero ISCN: International System for Human Cytogenetics Nomenclature Clasificación en 7 grupos según: tamaño, posición del centrómero Metafase 46,XX Nomenclatura de las regiones cromosómicas  Número de cromosoma  Brazo corto p y largo q  Regiones principales: 1er dígito desde centrómero  Bandas de cada región: 2º dígito  Subbandas: 3er dígito tras punto 2. MÉTODOS DE ESTUDIO DE LOS CROMOSOMAS 2.1. Obtención de metafases Sangre (heparina) → cultivo (fitohemaglutinina) → colchicina → choque hipotónico → fijación → extensión, tinción, observación ↓ stop en metafase 2.2. Técnicas de bandeo Bandas que forman un patrón estable y característico en cada cromosoma Idiograma: representación del patrón de bandas Varía según el estado de condensación (prometafase, metafase) Idiograma humano bandas G Eucromatina y heterocromatina Eucromatina (eu: verdadero): poco condensada, activa en expresión génica Heterocromatina (hetero: diferente): muy condensada, secuencias muy repetidas -H. constitutiva: secuencias de ADN que no se transcriben (5-10%), condensada -H. facultativa: se pueden transcribir o no bandas G Bandas G (Giemsa + tripsina): bandas oscuras: regiones ricas en pares AT, ADN más condensado bandas claras: regiones ricas en pares GC, ADN menos condensado bandas Q bandas R bandas C bandas NOR 2.3. Hibridación in situ fluorescente (FISH) Identificación de una región cromosómica en la que se encuentra una secuencia conocida de ADN, detectada por una señal fluorescente Mujer sana Mujer s. Down  FISH en núcleos en interfase cromosoma 21 rojo cromosoma X verde  FISH en metafase Mujer sana Sondas centroméricas: Mujer s. Down cromosoma 12 rojo Translocación en un cromosoma 4 cromosoma 18 verde Pintado cromosómico (painting) Sondas que tiñen cromosomas completos, cada uno de un color, por la combinación de distintos fluorocromos cromosoma 11 verde cromosoma 10 rojo 3. TÉCNICAS HISTOLÓGICAS -Fijación: formol, primero perfusión -Corte: microtomo (10-80 µm para microscopía óptica, < 1 µm para m. electrónica) -Tinción: Nissl (azul de metileno) → somas celulares Golgi (cromato de Ag) -Observación microscópica ► Microscopio óptico: hasta 1500X campo claro contraste de fases ► Microscopio electrónico: transmisión: haz de e− a través del tejido barrido: se “barre” con un haz de e− y se detecta la reflexión imágenes en 3D pero menor amplificación transmisión barrido núcleo axón Capas de mielina 4. TÉCNICAS CITOLÓGICAS: CULTIVOS CELULARES -Toma de muestras: biopsia (asepsia) Células primarias -Preparación de la muestra y fragmentación Líneas celulares establecidas -Tripsinización -Preparación de la suspensión celular -Incubación 5. TÉCNICAS INMUNOQUÍMICAS -Anticuerpos marcados -Identificación de componentes moleculares de la célula Tyr hidroxilasa Neuronas dopaminérgicas → Ac anti-tirosina-hidroxilasa ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) Placa de 96 pocillos Ensayo muy utilizado en investigación y diagnóstico Identificación de proteínas, anticuerpos y hormonas proteicas enzima antígeno Detección directa anticuerpo + enzima Ac primario Genera un producto detectable enzima e.g. color Detección indirecta Medición por Ac secundario espectrofotometría Más frecuente: ELISA tipo sándwich 1. El Ac de captura se inmoviliza sobre una placa 2. Se añade la muestra que contiene el antígeno de interés, que se unirá al Ac de captura 3. Se añade el Ac de detección (primario) que se unirá al [antígeno + Ac de captura] 4. Se añade Ac secundario marcado que reconoce al Ac de detección Si Ac primario está unido a una enzima, pasar a paso 5 (no hay Ac secundario) 5. Se añade el sustrato que al reaccionar con la enzima proporcionará una señal visible que permitirá la cuantificación del antígeno 6. TÉCNICAS DE BIOLOGÍA MOLECULAR Aislamiento de ácidos nucleicos Múltiples métodos según tejido y tipo (ADN, ARN) Uso de kits comerciales Pasos generales: lisis, inactivación de nucleasas, separación de restos celulares, precipitación, lavado y resuspensión o Electroforesis: separar ácidos nucleicos o proteínas en base a su tamaño y carga eléctrica Corriente eléctrica para mover las moléculas y que se separen a través de un gel (agarosa o poliacrilamida) Tinción con un colorante específico, generalmente fluorescente, y análisis de bandas obtenidas Ácidos nucleicos con carga negativa: se dirigen al polo positivo (ánodo) Horizontal o vertical Horizontal Vertical Blotting: técnica de transferencia para analizar moléculas biológicas 1. Separación electroforesis en gel 2. Transferencia a una membrana sintética 3. Incubación con sonda (marcada) 4. Visualización y análisis con varios métodos Protocolos de transferencia: se seleccionan en función de la molécula diana: ADN (Southern Blot) ARN (Northern Blot) Proteína (Western Blot) 1 2 3 También por vacío 4 5 6 PCR (Polymerase Chain Reaction)  Es la amplificación exponencial de fragmentos concretos de ADN  Enzima Taq polimerasa + dNTPs + 2 cebadores (oligonucleótidos: primers) específicos que se unen a ambos extremos del segmento a amplificar Pasos en cada ciclo: 1. Desnaturalización del ADN (94-96ºC) 2. Hibridación (annealing) de los cebadores (primers) (50–65ºC) 3. Extensión (72ºC para la Taq polimerasa) Fases de la PCR Exponencial: doble de producto en cada ciclo Lineal: los componentes de la reacción se van consumiendo y la velocidad desciende Meseta: la reacción se para; degradación si se deja muchos ciclos Usos frecuentes: Análisis de genes implicados en patologías (ADN) Cuantificación expresión de genes (ARNm) en diversos estadios del desarrollo o bajo determinadas situaciones o estímulos (ambiente) Variantes de la PCR RT-PCR A partir de ARNm (expresión génica) 1º - se obtiene el cDNA (sin intrones) Enzima: transcriptasa inversa (RT) 2º - PCR para amplificar cDNA Variantes de la PCR PCR en tiempo real PCR cuantitativa Permite cuantificar la cantidad de ADN presente en la muestra inicial (con fluorescencia) Se cuantifica la intensidad de señal fluorescente al final de cada ciclo (tiempo real) Mayor cantidad de producto inicial → antes empezará a poder detectarse la señal fluorescente menor Ct (Cycle threshold) Variantes de la PCR PCR en tiempo real Detección de mutaciones puntuales Se utilizan sondas específicas marcadas con fluorescencia que reconocen el lugar de la mutación Sólo emiten fluorescencia cuando están unidas al ADN Se va aumentando la Tª hasta que las sondas se separan del ADN (se desnaturalizan) La Tª de desnaturalización varía con la mutación (nº puentes de H) Se realiza una curva de desnaturalización (melting curve, 2ª derivada fluorescencia vs. Tª) Azul: homocigoto wild-type (AA) Verde: heterocigoto (AG) Hibridación perfecta (no mutación) Rojo: homocigoto mutante (GG) Mismatch (mutación) No puentes de H: menor Tª hibridación Análisis de restricción (RFLP: Restriction Fragment Length Polymorphisms) endonucleasas de restricción → enzimas bacterianas que cortan en secuencias diana específicas (secuencias palindrómicas) se nombran según la bacteria (EcoRI, de E. coli; HaeIII, de H. aegyptius) se conocen unas 200 extremos romos o cohesivos electroforesis para ver patrón de bandas útil para localización de mutaciones concretas Extremos romos Extremos cohesivos  Fragmento original de 499 pb Wild-type: la enzima corta M 1 2 3 4 5 6 322+142 pb 6 Mutación: destruye la diana de la enzima 409 pb  1, 2, 6: heterocigotos  3, 4: homocigotos mutantes  5: homocigoto salvaje 500pb 499pb 322pb 250pb 142pb Secuenciación PCR para obtener la secuencia de una de las dos cadenas del ADN Secuenciación Sanger: Se usan ddNTPs fluorescentes (4 distintos) 4 reacciones separadas: la incorporación aleatoria de un ddNTP termina la reacción Electroforesis para separar fragmentos según longitud La cadena se interrumpe Secuenciación automática = realizar el proceso en línea (PCR + electroforesis + detección) en un tiempo muy corto Secuencias > 500 b ddNTP se marcan con fluoróforos distintos = una única mezcla de reacción → 4 señales diferentes según ddNTP 3’ terminal Electroforesis capilar → más rápida, cada segmento se diferenciará del siguiente en una única base y en el color de su señal Proyecto Genoma Humano 1990-2003 2.7 billones (109) de dólares Actualmente secuenciación de 1 genoma en días y por pocos miles de dólares NGS (next generation sequencing) Permite la lectura de millones de secuencias de ADN de forma rápida, masiva y paralela Hasta 1 millón de bases en el mismo experimento Análisis de resultados complejo y requiere un proceso bioinformático exhaustivo Varias metodologías distintas, basadas en cinco pasos: 1) segmentación del ADN en varios fragmentos 2) marcaje por medio de adaptadores que indican el punto de partida para la replicación 3) amplificación de los fragmentos por PCR 4) secuenciación de los fragmentos amplificados 5) reconstrucción de la secuencia completa (bioinformática) Más rápido y con coste menor: miniaturiza el volumen de reacciones individuales fragmentación marcaje amplificación secuenciación (NGS) WGS (whole-genome secuencing) Método para analizar en una sola vez el genoma completo de una célula Utiliza diversas técnicas de secuenciación, incluyendo NGS Aplicación en clínica desde 2014 Microarrays o chips de ADN secuencias cortas de ADN (sondas) fijadas sobre una matriz: portaobjetos de vidrio = chips, o plástico = microarrays se hibridan con el ácido nucleico a analizar marcado con fluorescencia detección de la fluorescencia generada (láser de alta resolución) Utilidad: análisis de mutaciones expresión génica patrones de metilación secuenciación masiva ADN Detección mutaciones puntuales 7. MODELOS ANIMALES KNOCKOUT Y KNOCKDOWN Animales knockout -Carecen de un gen → para estudiar su función -Se generan con la técnica gene targeting Blastocisto → células → trasfección por electroporación de un vector con constructo Gen diana no funcional + gen resistencia antibióticos + gen timidina-quinasa (TK) en el extremo + secuencias flanqueantes homólogas al gen diana Constructo: Gen diana no funcional + gen resistencia antibióticos + gen timidina-quinasa (TK) en el extremo + secuencias flanqueantes homólogas al gen diana vector A. Gene targeting B. Integración al azar localización al azar gen diana gen aleatorio recombinación homóloga integración al azar gen diana gen aleatorio Gen modificado gen insertado correctamente inserción al azar La incorporación correcta TK produce un tóxico a partir elimina el gen TK del ganciclovir → no crece  Medio con ganciclovir + antibiótico Incorporaron el vector Incorporaron el vector en el (resistentes al antibiótico) lugar correcto (no tienen TK) Las células seleccionadas se inyectan de nuevo en el blastocisto Implantación Ratón quimera (gametos normales y knockout) Cruce con ratón normal (gametos normales) F1 50% ratones heterocigotos Cruces entre sí 25% F2 homocigota knockout  Gametos N (normales) y Gametos N (normales) K (knockout) Gametos N y K Gametos N y N Gametos N (normales) y K (knockout) NK NN N K N NN NK K NK KK Animales knockdown Se disminuye la expresión de un gen (silencing) Estrategias de silenciamiento Estrategias:  Medicamento que inactiva la proteína  Oligodesoxirribonucleótido antisentido  Bloquea traducción del ARNm RNA induced  El ARNm se degrada por RNAsa H silencing complex  Ribozima que degrada RNAm  siRNA (small interfering RNA) RISC: RNA induced silencing complex  Estrategias de silenciamiento Agent Mechanism Result Most drugs Bind to target protein Protein inhibition RNase H-independent Hybridize to target mRNA Inhibition of translation of the target RNAi protein RNase H-dependent Hybridize to target mRNA Degradation of the mRNA by RNAi RNase H Ribozymes and DNA Catalyze cleavage of target mRNA Degradation of the mRNA enzymes siRNA Hybridize to target mRNA by its Degradation of the mRNA antisense strand and guide it into endoribonuclease enzyme complex (RISC) -Más utilizadas: oligo antisentido y siRNA -Ventajas frente a técnica knockout: Más rápido y sencillo → obtención de línea knockout tarda años pero se mantiene Se puede mantener semanas / meses, según la técnica 8. TÉCNICAS DE DETECCIÓN DE PREDISPOSICIÓN FAMILIAR Estudios familiares Determinar si hay influencia genética sobre la variación fenotípica para un rasgo particular Los individuos biológicamente emparentados se parecerán más para un rasgo que los no emparentados - Los rasgos presentan incidencia familiar si son compartidos por miembros de la misma familia - Los rasgos son hereditarios si la semejanza procede de compartir genotipo Estudios de gemelos Tratan de estimar cuánto del fenotipo se debe al: Efecto de la genética (heredabilidad) Ambiente compartido o común: sucesos que ocurren en los gemelos = mismo efecto Ambiente no compartido o específico: sucesos que ocurren a un gemelo pero no al otro, o eventos que afectan de manera ≠ a los gemelos  MZ -MZ: genéticamente idénticos -DZ: iguales que cualquier hermano (ambiente intrauterino común) -Carácter cualitativo (todo o nada) → valor H (Holzinger) H = CMZ - CDZ / 100 - CDZ (entre 0 y 1) DZ C=concordancia H=0: no influye el componente genético (CMZ = CDZ) H=1 → CMZ=100: ↑ componente genético Posible sesgo en MZ por dependencia mutua → estudiar criados separados Presencia de labio hendido familiar H = (100 - 25) / (100 - 25) = 1 Los MZ difieren en: -Anticuerpos y TCR, por reestructuraciones epigenéticas y mutaciones -Mutaciones somáticas en general -Nº de moléculas de ADN mitocondrial -Patrón de inactivación del cromosoma X en mujeres  Estudios de adopciones -Nature vs. nurture -Hijos adoptados: comparten ambiente pero no genética -Padres y hermanos “genéticos y ambientales” / “genéticos” / “ambientales” -Parecido entre padres biológicos y sus hijos → contribución genética -Parecido entre padres adoptivos y sus hijos → contribución ambiental -Ambiente prenatal (antes de la adopción) Factores genéticos: importantes en la mayoría de caracteres psicológicos (≠ de la habilidad cognitiva general) → parecido explicado por herencia > ambiente Ej: hijos de padres esquizofrénicos riesgo tan elevado de padecer la enfermedad cuando son criados por sus padres como cuando son dados en adopción Estudios combinados Combinan estudios de familias, adopción y gemelos Incluir hermanos no gemelares en estudios de gemelos (MZ vs DZ vs otros hermanos) Adopción: incluir familiares “genéticos”, “ambientales” y “genéticos y ambientales” Estudios combinados de adopción y gemelos (adoptados por separado o no) Descendencia de 2 gemelos MZ (misma relación genética con progenitor que con tío/tía) Familias reconstituidas con adultos con hijos → “medio-hermanos” Blanca Laffon Lage  Alteraciones de Base Congénita Tema 4 Desarrollo embrionario y dismorfología ÍNDICE 1. Etapas en el desarrollo embrionario y fetal 2. Neurodesarrollo 2.1. Panorámica general del desarrollo del SNC 2.2. Desarrollo celular del encéfalo 2.3. Plasticidad neural en adultos 3. Alteraciones estructurales congénitas: Dismorfologías 4. Aspectos moleculares de la proliferación neuronal cerebral 5. Malformaciones del SN de etiología inespecífica con afectación del lenguaje 5.1. Defectos del tubo neural (espina bífida, anencefalia) 5.2. Hidrocefalia 5.3. Craneosinostosis 5.4. Síndrome de Walker-Warburg 6. Uso del diagnóstico prenatal 6.1. Ecografía 6.2. Doppler color 6.3. Test de O’Sullivan 6.4. Infecciones de transmisión perinatal 6.5. Triple screening 6.6. Técnicas invasivas 6.7. Test de ADN fetal en sangre materna 6.8. Diagnóstico preimplantatorio 1. ETAPAS EN EL DESARROLLO EMBRIONARIO Y FETAL Ciclo vital humano: cigoto = óvulo + espermatozoide Fecundación: Parte superior de las trompas de Falopio (recorrido de 18 cm a 2-3 mm/min) 200-300 x 106 espermatozoides → sólo 1 fecunda Ovario: folículos ováricos, cada mes madura 1 y sale El espermatozoide fusiona su membrana y modifica su permeabilidad (ya no entran más) Introduce su núcleo y se fusiona con el del óvulo n (22Y o 22X) + n (22X) = 2n (46XY o 46XX) Segmentación y anidación: Descenso hacia el útero (5-6 días) y división sucesiva en blastómeros → mórula anidación mórula Blastocisto: reordenación espacial de blastómeros hacia el Blastocele Trofoblasto exterior → anidación (día 14) Se introduce en la mucosa uterina Masa celular interna Gastrulación: Inicio semana 3 Invaginación para formar el blastoporo y el arquénteron (nueva cavidad) Se forman 3 capas germinales: ectodermo, mesodermo y endodermo Blastocele Blastocele Arquénteron Endodermo Ectodermo Blastoporo Gastrulación Diferenciación y morfogénesis: Movimientos y divisiones celulares para generar un embrión alargado y plano Cada capa va generando los distintos órganos:  Ectodermo: SNC, SNP, epitelio sensorial, ojos, nariz, esmalte dental, epidermis, pelo, uñas, glándulas mamarias, hipófisis  Mesodermo: músculos, corazón, riñones, gónadas, tejido conectivo, huesos, vasos sanguíneos  Endodermo: aparato digestivo, respiratorio, tiroides, timo, hígado, páncreas Todo el proceso está controlado genéticamente: activación e inactivación de genes en momentos específicos del desarrollo Final de la semana 4: definición general del futuro ser Final semana 12: todos los rasgos humanos y órganos definidos → feto Alteraciones en la morfogénesis  Agenesia: falta de desarrollo de un órgano o estructura (e.g. amelia: falta de extremidades)  Hipoplasia: desarrollo incompleto o detenido de un órgano o parte de éste  Separación incompleta: e.g. dedos → sindactilia  Cierre incompleto: tubo neural parte rostral termina día 26: el cierre incompleto → anencefalia tubo neural parte caudal termina día 28: incompleto → mielomeningocele labio cierra el día 32: cierre incompleto → labio leporino paladar cierra semana 10: cierre incompleto → paladar hendido  Septación incompleta (formación de tabiques): corazón comunicación auricular o ventricular  Migración incompleta: en el SNC se producen distintos tipos de alteraciones  Persistencia de localización primitiva: testículos → cliptorquidia Gestación Tiempo en el que el embrión / feto se desarrolla en el útero de la madre Se mide desde el 1er día del último ciclo menstrual (semanas) Semana 5 del embarazo: -El cerebro, el corazón y la médula espinal comienzan a desarrollarse. -El tubo digestivo comienza a desarrollarse. Semanas 6 a 7 del embarazo: -Las yemas o brotes de brazos y piernas se vuelven visibles. -El cerebro se transforma en 5 áreas y algunos nervios craneales son visibles. -Comienza el desarrollo de las estructuras del ojo y del oído. -Se forma tejido que se ha de convertir en las vértebras y algunos otros huesos. -El corazón continúa desarrollándose y ahora late a un ritmo regular. -La sangre rudimentaria se desplaza a través de los vasos mayores. Semana 8 del embarazo: -Los brazos y las piernas se han alargado y se pueden distinguir las áreas de los pies y de las manos. -Las manos y los pies tienen dedos, pero pueden aún estar adheridos por membranas. -El cerebro continúa formándose. -Los pulmones comienzan a formarse. Semana 9 del embarazo: -Se forman los pezones y folículos pilosos. -Los codos y los dedos de los pies son visibles. -Todos los órganos esenciales se han comenzado a formar. Semana 10 del embarazo: -Los párpados están más desarrollados. -Las características externas del oído comienzan a tomar su forma final. -Continúa el desarrollo de las características faciales. -Los intestinos rotan. Semanas 11 a 14 del embarazo: -Los párpados se cierran y no se vuelven a abrir casi hasta la semana 28. -La cara está bien formada. -Las extremidades son largas y delgadas. -Los genitales aparecen bien diferenciados. -Los glóbulos rojos se producen en el hígado. -El tamaño de la cabeza corresponde casi a la mitad del tamaño del bebé. -El bebé puede empuñar los dedos. -Aparecen los brotes dentarios para los dientes del bebé. Final de la semana 12: final del período embrionario e inicio del período fetal Semanas 15 a 18 del embarazo: -La piel es casi transparente. -Se desarrolla un vello fino en la cabeza denominado lanugo. -El meconio se produce en el tracto intestinal. -Se ha desarrollado más tejido muscular y óseo, y los huesos se vuelven más duros. -El bebé comienza a hacer movimientos activos. -El hígado y el páncreas producen secreciones líquidas. -El bebé hace movimientos de succión con la boca. Semanas 19 a 21 del embarazo: -El bebé puede oír. -El bebé efectúa más movimientos. -La madre puede sentir una agitación en la parte baja del abdomen. Semana 22 del embarazo: -El lanugo cubre todo el cuerpo. -Aparecen las cejas y las pestañas. -Aparecen las uñas en pies y manos. -El bebé está más activo y tiene mayor desarrollo muscular. -La madre puede sentir al bebé moviéndose. -Los latidos cardíacos fetales se pueden escuchar con un estetoscopio. Semanas 23 a 25 del embarazo: -La médula ósea comienza a producir células sanguíneas. -Se desarrollan las vías respiratorias bajas de los pulmones del bebé, pero aún no producen agente tensioactivo (una sustancia que permite que los alvéolos se abran -para el intercambio gaseoso). -El bebé empieza a almacenar grasa. Semana 26 del embarazo: -Las cejas y las pestañas están bien formadas. -Todas las partes del ojo están desarrolladas. -El feto presenta el reflejo prensil y de sobresalto. -Se comienzan a formar las huellas de la piel plantar y de la piel palmar. -Se forman los alvéolos pulmonares. Semanas 27 a 30 del embarazo: -Se produce desarrollo rápido del cerebro. -El sistema nervioso está lo suficientemente desarrollado para controlar algunas funciones corporales. -Los párpados se abren y se cierran. -El sistema respiratorio, aunque inmaduro, se ha desarrollado al punto de permitir el intercambio gaseoso. Reflejos del recién nacido Semanas 31 a 34 del embarazo: -Se produce un aumento rápido en la cantidad de grasa corporal. -Se presentan movimientos respiratorios rítmicos, pero los pulmones no están totalmente maduros. -Los huesos están completamente desarrollados, pero aún son blandos y flexibles. -El cuerpo del bebé comienza a almacenar hierro, calcio y fósforo. Semana 38 del embarazo: -El lanugo comienza a desaparecer. -Se produce un aumento en la grasa corporal. -Las uñas de las manos alcanzan las puntas de los dedos. Semanas 39 a 42 del embarazo: -El lanugo desaparece excepto en la parte superior de los brazos y en los hombros. -Las uñas de las manos se extienden más allá de las puntas de los dedos. -Se presentan pequeñas yemas o brotes mamarios en ambos sexos. -El cabello de la cabeza ahora es más grueso y áspero. Fecha esperada de parto: semana 40 21 días 27 días 56 días 12 semanas 2. NEURODESARROLLO 2.1. Panorámica general del desarrollo del SN -Día 18: el ectodermo se engrosa Los bordes forman crestas -Día 21: fusión formando el tubo neural Formará el SNC (encéfalo + médula espinal) Crestas: darán lugar a los ganglios periféricos -Día 28: el tubo neural se divide en 3 cámaras (ventrículos) y sus paredes darán lugar a las 3 partes del encéfalo Cámara anterior: 3 partes (ventrículos laterales y 3er) → Prosencéfalo telencéfalo diencéfalo Cámara intermedia: Mesencéfalo (tectum y tegmentum) → acueducto (conecta 3er y 4º ventrículo) Cámara posterior: Rombencéfalo → metencéfalo (cerebelo y protuberancia) → mielencéfalo (bulbo) 2.2. Desarrollo celular del encéfalo Proliferación celular - Encéfalo: tubo fino → finalmente 1011 células - Engrosamiento de las paredes de las cavidades ventriculares del tubo neural - Células precursoras o madre (hemocitoblastos) → neuronas y glía 1. Inicio: división simétrica (2 células precursoras) 2. Semana 7: división asimétrica (dura 3 meses) → (precursora + neuroblasto) hemocitoblasto división asimétrica neuroblasto Ballet celular (división asimétrica) 1. Proyección desde ventrículo hasta piamadre 2. Núcleo migra: fase S (replicación) 3. Núcleo desciende (G2) 4. Retira la proyección 5. División celular: la precursora reanuda el ciclo, el neuroblasto hijo migra a la corteza Generación de 109 neuronas/día  - Final de la división: apoptosis de las precursoras hemocitoblasto división asimétrica señal química - Diversidad celular neuroblasto neuronas y glía capa de la corteza (I a VI) morfología dendrítica neurotransmisor producido célula célula neural glial Todas proceden de la misma célula madre destino determinado por ambiente → evoluciona interneurona neurona de oligodendrocito astrocito proyección Migración celular Migración radial -Guía: neurogliocitos radiales (como amebas) -Corteza cerebral: desarrollo de dentro hacia fuera Primeras: capa VI → más interna Últimas: capa I → más externa -1ªs migran 1 día, últimas 2 semanas Migración tangencial -Emisión de una extensión -Migración del soma  Diferenciación celular - Se inicia al llegar al destino - Aparición de neuritas → axón y dendritas - Se produce igual in vitro  está programada  también influyen factores ambientales (complejidad de los árboles dendríticos) Establecimiento de conexiones - Desarrollo de conexiones: 3 fases  Selección de la vía (camino)  Selección del objetivo (estructura)  Selección del domicilio (células) - Extensión de proyecciones (neuritas): cono de crecimiento  Lamelipodias (se ondulan)  Filopodias (se sujetan al sustrato) - Matriz extracelular es densa → segregan proteasas - Dirección de crecimiento → sustancias químicas que atraen axones Hipótesis de la quimioafinidad (Sperry, 1940s, Nobel en 1981) - Hoy día: No hay un único factor atrayente liberado por la diana Múltiples señales químicas a lo largo de la ruta que atraen y repelen - Sinapsis: cono de crecimiento contacta con su objetivo Agrupación de receptores postsinápticos Interacción entre proteínas pre- y postsinápticas  Eliminación de las células - Perfeccionamiento de las conexiones (hasta la adolescencia) - Se producen más neuronas de las necesarias apoptosis de las no conectadas plan antieconómico pero más seguro Señal química de la neurona postsináptica le permite sobrevivir factores tróficos → neurotrofinas 1º identificado NGF (factor crecimiento nervioso) → SNA simpático (Levi-Montalcini y Cohen, Nobel 1986) Ratones: Ac antiNGF → degeneración de ganglios simpáticos Modificación de las sinapsis: efectos de la experiencia -Capacidad sináptica: nº max de sinapsis por neurona disminuye con la maduración hasta adolescencia macacos: ↓ 50% en 2 años tras pubertad (5.000 sinapsis/seg) -Unión neuromuscular: fibra con aferencias de varias neuronas sólo 1 neurona -Redistribución sináptica → consecuencia de la actividad neuronal experiencia -Estudios sobre repercusiones de las 1ªs experiencias privación visual temprana (ratas criadas en oscuridad → menos conexiones en corteza visual) exposición temprana a ambientes ricos en estímulos (cortezas más gruesas y con más sinapsis) postulado de Hebb “actividad coordinada pre y postsináptica fortalece conexiones sinápticas” Experimento con ratas de laboratorio criadas en su casa Comparación “cognitiva” con ratas criadas en laboratorio Barrio Sésamo -Periodos críticos → en los que experiencias específicas parecen especialmente importantes requieren experiencia sensorial adecuada para desarrollo normal Impronta→ Conducta relacionada con periodos críticos establecimiento de preferencias sociales experimentos de Konrad Lorenz Plasticidad neural en adultos - Antes: cerebros maduros estáticos - Ahora: órgano estático cambiando y adaptándose continuamente (use it or lose it) amputación - Encéfalo adulto → puede haber modificación de los circuitos neurales músicos de cuerda lectura braille - Neurogénesis en encéfalo adulto → estudios recientes la demuestran (en ciertas zonas) hemocitoblastos 3. ALTERACIONES ESTRUCTURALES CONGÉNITAS: DISMORFOLOGÍAS Etiología de las dismorfologías Alteración estructural congénita Dismorfología Usados indistintamente Malformación congénita Dismorfología: alteración morfológica, con o sin afectación de la fisiología Tipos: 1. Disrupción: resultante de una interrupción o interferencia en un proceso de desarrollo originariamente normal Interrupción de la morfogénesis en órganos, partes de órganos o amplias zonas del cuerpo que se estaban formando normalmente Pronóstico malo focomelia 2. Deformación: distorsión de una estructura o tejido normalmente formado por fuerzas mecánicas externas Pronóstico bueno Deformidad craneal Genu varo 3. Malformación: resultado de un proceso de desarrollo intrínsecamente anormal → anormalidad en morfogénesis u organogénesis -Malformación mayor: interfiere con la función normal, requiere intervención médica o quirúrgica y suele dejar secuelas. 0.7% -Malformación menor: no requiere atención médica, sólo problema estético. 14% Polidactilia Labio leporino 4. Displasia: organización anormal de las células en los tejidos, originando anomalías morfológicas Morfodisplasias: malformaciones anatómicas que pueden afectar al aspecto externo del individuo, o a la forma, disposición u organización de un órgano interno Nevus pigmentado Hemangioma Histodisplasias: trastornos de la embriogénesis ocurridos en la diferenciación de una hoja embrionaria → manifestaciones citológicas estructurales en los tejidos derivados de la hoja afectada, que a menudo se acompañan de perturbaciones funcionales Quimiodisplasias: síntesis de un péptido o proteína anormal, o déficit del péptido o proteína normal → acumula un producto químico que es el causante último de estas patologías E.g.: metabolopatías congénitas Clasificación clínica de las dismorfologías Única: más abundante (60% de los casos) Asociación: aparición de dos o más malformaciones conjuntas de forma consistente, pero sin una probable etiología común Secuencia: patrón de anomalías múltiples secundarias a una anomalía inicial (defecto primario único), en un proceso de cascada. Ej: mielomeningocele con parálisis de piernas e infección urinaria Síndrome: conjunto de anomalías que aparecen juntas de forma consistente y con etiología común. Ej: s. Down Defectos de campo de desarrollo: anormalidades derivadas de la alteración de un campo de desarrollo (región o parte del embrión que responde como unidad coordinada a estímulos). Ej: holoprosencefalia Tipos de dismorfologías 4. ASPECTOS MOLECULARES DE LA PROLIFERACIÓN NEURONAL CEREBRAL Neurogénesis a partir de neuroblastos → controlada genéticamente Mutaciones de genes implicados: microcefalia (reducción volumen cerebral) 4.1. Afecta sólo a proliferación de neuroblastos → restringido a microcefalia 4.2. Afecta a otros programas de desarrollo neuronal adicionales → microcefalia + otras anomalías neurológicas 4.1. Afección de proliferación de neuroblastos Microcefalia primaria autosómica recesiva (MCPH, microcefalia vera) Reducción del perímetro cefálico, sin anomalías macroscópicas de la arquitectura cerebral y con grados variables de déficit cognitivo Se han identificado 10 subtipos de esta microcefalia en base a 11 mutaciones, con fenotipo casi indistinguible. Genes implicados: ASPM (1q31), MCPH1 (8p23.1), CDK5RAP2 (9q33), CENPJ (13q12), WDR62 (19q13) Las mutaciones parecen provocar una reducción en la generación de neuronas corticales cerebrales durante la neurogénesis embrionaria Tratamiento: no existe un tratamiento etiológico específico - La terapia del habla y la fisioterapia pueden ser útiles - Convulsiones: se estabilizan generalmente con anticonvulsivantes comunes - Hiperactividad: se puede reducir con metilfenidato Pronóstico: depende de la gravedad y de las manifestaciones asociadas, por lo general bueno Holoprosencefalia Defecto de campo de desarrollo Gen alterado SHH (7q36.3) Malformación grave. Causada por la falta de división del lóbulo frontal del cerebro del embrión para formar los hemisferios cerebrales, causando defectos en el desarrollo de la cara y en la estructura y el funcionamiento del cerebro Solo 3% sobreviven al parto (expectativa de vida 35 años Alrededor de 5% fetos presentan algún tipo de anomalía Defectos congénitos: -Anomalías cromosómicas: 12%. Más común s. Down (1 / 700 RN) -Enfermedades hereditarias monogénicas: 28% -Malformaciones: 60%. Grupo importante defectos del SN (espina bífida, anencefalia…) Utilidad del diagnóstico prenatal  Para asesorar a los padres  Para disminuir la severidad de las secuelas (uropatías obstructivas, etc.)  Para tratar enfermedades in utero (arritmias, anemia fetal, etc.)  Para identificar causalidad de la enfermedad (recurrencia: cromosomopatías, síndromes genéticos, etc.)  Para mejorar la sobrevida o el pronóstico neonatal (hernia diafragmática, atresia laríngea, cardiopatías, etc.)  Para disminuir los riesgos de la prematuridad (membranas rotas, etc.)  Para evitar maniobras obstétricas y neonatales innecesarias  Para disminuir las secuelas a largo plazo (toxoplasmosis) Ley Orgánica 1/2023, de 28 de febrero, conocida como Ley del aborto. Modificó Ley Orgánica 2/2010, de 3 de marzo, de salud sexual y reproductiva y de la interrupción voluntaria del embarazo. En España, es legal abortar hasta la semana 14 de la gestación (sin motivo). Entre la semana 14 y 22, además, contempla el aborto terapéutico, que debe estar justificado por alguna causa médica: patología fetal o materna (física o psíquica). Por ejemplo, una malformación del feto. A partir de la semana 22, solo se puede abortar si se detecta una anomalía fetal incompatible con la vida o una enfermedad extremadamente grave e incurable confirmada por un comité clínico.  2D 6.1. Ecografía Ultrasonidos, inocua Visualiza el feto y su entorno, limitada a anomalías morfológicas Puede ser en 2D, 3D o 4D a tiempo real 3D Vía vaginal o abdominal, según momento - 12 semanas: translucencia nucal, ausencia de hueso nasal, longitud fetal craneocaudal (para fechar el embarazo) - 20 semanas: repaso sistemático de la anatomía fetal para descartar 4D → tiempo real malformaciones o alteraciones (digestivas, urinarias, cardíacas, SNC) - 34 semanas: diagnóstico de malformaciones de manifestación más tardía Cara de una niña con una tumoración en la boca (épulis) 3D RM al nacer tras operar 2D 6.2. Doppler color Variante de la ecografía que permite estudiar el flujo y dirección de sangre Detecta anomalías del sistema circulatorio 6.3. Test de O’Sullivan Diagnóstico de diabetes gestacional Objetivo: tratamiento precoz de diabetes gestacional para evitar macrosomía fetal Administración de 50 g de glucosa oral en ayunas y determinación de glucemia tras 1 h Confirmación: sobrecarga de 100 g de glucosa y medición 3 veces a intervalos 1 h 6.4. Infecciones de transmisión perinatal Toxoplasmosis: Ag parasitarios circulantes (ELISA). Positiva: antibióticos Hepatitis B: Ag de superficie del virus (ELISA). Positiva: vacuna Sífilis: pruebas no treponémicas, confirmadas por pruebas treponémicas. Positiva: penicilina VIH: Anticuerpos (ELISA). Periodo ventana (hasta 6 m). Positiva: antirretrovirales + cesárea Rubeola: Anticuerpos (ELISA). Negativo: vacunación de la madre tras el parto Estreptococo ß hemolítico: en tracto vaginal (cultivo en medio selectivo). Positivo: antibiótico intraparto 6.5. Triple screening ELISA AFP (alfa fetoproteína) + hCG (gonadotropina coriónica) + edad materna = índice Detección de síndrome Down: 60-69% (5% falsos positivos en < 35 años) Semana 15-16 (hasta la 20 incluso) → límite interrupción semana 22 Según el resultado se indica amniocentesis 6.6. Técnicas invasivas Indicaciones:  Mujeres embarazadas >35 años  Parejas con un hijo anterior con una alteración cromosómica estructural o numérica  Parejas con un hijo anterior portador de una enfermedad metabólica grave  Historia familiar de malformaciones congénitas  Exposición a agentes teratógenos durante el primer trimestre de la gestación  Historia anterior de abortos de repetición y/o mortinatos  Polihidramnios u oligoamnios (exceso/defecto de líquido amniótico)  Crecimiento fetal retardado  Ansiedad materna Biopsia de vellosidades coriónicas Obtención de tejido placentario: aspiración del corion frondoso con visualización ecográfica Frente a amniocentesis: realización más precoz, tasa de abortos superior Vía transcervical Vía transabdominal 8-9 10-11 semanas semanas Amniocentesis Obtención del líquido amniótico (10-30 ml) por punción transabdominal con control ecográfico Contiene orina con células de tracto respiratorio, urinario y piel Semana 14-18 1% abortos, riesgo de infección Límite para abortos voluntarios (Ley Orgánica 1/2023: 14 semanas) Análisis Citogenético: cultivo (2 semanas) cariotipo + tinción de bandas o FISH con sondas específicas Detecta alteraciones numéricas y estructurales Molecular: extracción de ADN e identificación de mutaciones conocidas Funiculocentesis (cordocentesis) Obt