1 ¿Qué hay de nuevo en... LA GENETICA DE ENFERMEDADES VISUALES Y AUDITIVAS?MARTALUCIA TAMAYO F., MD,MSc Médica Genetista PROGRAMA DEL INSTITUTO DE GENÉTICA HUMANA Y LA FUNDACIÓN OFTALMOLÓGICA NACIONAL BOGOTA - COLOMBIA ®2002 Derechos Reservados Instituto de Genética Humana Pontificia Universidad Javeriana

2 ENFOQUE DEL PROBLEMA VISUAL-AUDITIVOVALORACIÓN DEL PACIENTE Y SU FAMILIA ARBOL GENEALÓGICO PRINCIPIOS GENERALES DE MANEJO EXAMENES ESPECIALES DEL FENOTIPO AL GENOTIPO

3 DEFINIR LA ETIOLOGÍA BÁSICA DEL PROBLEMAGENÉTICA Vs NO-GENÉTICA CITOGENÉTICA UNIGENICA (Mendeliano) MITOCONDRIAL POLIGENICA O MULTIFACTORIAL

4 Definir Mecanismo de HerenciaDIAGNÓSTICO Clínico Citogenético Bioquímico Molecular Radiográfico Interconsultas Definir Mecanismo de Herencia

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6 CAUSAS DE SORDERA EN COLOMBIA

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8 CAUSAS ADQUIRIDAS

9 CAUSAS GENETICAS

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11 LIGAMIENTO GENICO Y ESTUDIOS MUTACIONALES EN FAMILIAS COLOMBIANAS CON SINDROME DE USHERPROGRAMA DE ESTUDIOS GENETICOS EN ENFERMEDADES VISUALES Y AUDITIVAS INSTITUTO DE GENETICA HUMANA

12 SINDROME DE USHER Comprende un grupo de desórdenes, de herencia autosómica recesiva, caracterizados por: 1. Sordera congénita neurosensorial 2. Retinitis Pigmentosa Progresiva 3. Disfunción Vestibular (*) (Kimberling , 1995)

13 SORDERA NEUROSENSORIALDisfunción en el oído interno o en el nervio auditivo. La pérdida auditiva varía entre los pacientes puede ir desde moderada (30-60 dB) hasta profunda ( dB), afectando principalmente la percepción de tonos agudos (Frecuencias altas). Congénita ,bilateral y puede ser estable o progresiva.

14 RETINITIS PIGMENTOSA Degeneración progresiva, bilateral y simétrica de la retina, que se inicia en la periferia. Los bastones , son principalmente afectados en las primeras etapas Ceguera nocturna y constricción de los campos visuales. Hallazgos Clínicos: Deposito de pigmento en la retina, palidez del nervio óptico, adelgazamiento de los vasos retinianos y cambios de pigmentación del EPR.

15 RETINITIS PIGMENTOSA Adelgazamiento de vasos Espículas de Hueso

16 INCIDENCIA DEL SINDROME DE USHERAfecta a un amplio segmento de la población y es la principal causa de sordo-ceguera en el mundo. La frecuencia del Síndrome de Usher ha sido estimada en 3,2/ habitantes en Colombia (Tamayo et al.,1991) constituyendo el 9,6% de las poblaciones sordas y el 10% de las ciegas (Tamayo et al.,1991, Tamayo et al., 1992).

17 HETEROGENEIDAD CLINICA Y GENETICA3 TIPOS: Severidad Edad de Aparición Pérdida Auditiva Progresión Grado de compromiso Vestibular Todos desarrollan RP progresiva

18 HETEROGENEIDAD CLINICA Y GENETICAClinical Type Audiologic Vestibular Retinal Genetic Type Location Protein I congenital, profound deafness congenital, severe Alrededor 15 años Ia Ib Ic Id Ie If 14q32 11q13 11p15.110q21-22 21q 10q MYOVIIA II congenital, stable, sloping mild to profound normal early teens late teens Despues de 15 años IIa IIb IIc 1q41 5q11 ? Usherina USH2A III progressive variable 3q21-q25

19 ESTRUCTURA DEL GEN MYO7A

20 ESTRUCTURA DEL GEN USHERINA

21 EXPRESIÓN DE MYO7A- CÓCLEA

22 EXPRESIÓN DE MYO7A - RETINA

23 EXPRESIÓN DE MYO7A- SISTEMA VESTIBULAR

24 OBJETIVO GENERAL Realizar análisis de ligamiento génico y estudios mutacionales en familias colombianas con USH, lo que permitirá identificar a cual de los 9 loci ya descritos para los subtipos de Síndrome de Usher pertenece cada individuo y, realizar un primer análisis de los tipos de mutaciones presentes.

25 METODOLOGÍA Análisis de ligamiento génico (Omaha, NE,USA), para definir a que subtipo (loci) de los existentes pertenecía cada individuo. Análisis de secuenciación de DNA en las familias en las que se evidenció ligamiento, para detectar la mutación implicada.

26 RESULTADOS FAMILIA DX LIGAMIENTO MUTACIÓN 1USH Tipo II No se encontró- 2USH USH2A 2299delG del gen Usherina 4USH Tipo I USH1B y USH1C No identificada 5USH USH1B Heterocigoto para IVS42-26insTTGAG 10USH R634X (CGA-TGA) exón 16 19USH 26USH 28USH Heterocigoto para 2299delG gen Usherina 29USH 32USH 34USH

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28 ESTUDIOS CLÍNICOS Y GENÉTICOS EN 100 PROPÓSITOS COLOMBIANOS CON RETINITIS PIGMENTOSAPROGRAMA DE ENFERMEDADES GENÉTICAS VISUALES Y AUDITIVAS INSTITUTO DE GENETICA HUMANA Y FUNDACIÓN OFTALMOLOGICA NACIONAL

29 CLASIFICACIÓN DE LA RP Típica: Aislada Sindromal Atípica: Sin pigmentoSectorial

30 PATRONES DE HERENCIA -RPREFERENCIA AD AR XL ? TOTAL Alonso 1991 (España) 13,1 34,4 1,6 50,8 92 Boughman 1980 (USA) 22 16 9 53,3 200 Bundey 1984 23 14 37 138 Chachia 1989 12,5 15 75,5 Fei 1992 (China) 13,3 67,3 2,7 16,7 150 Fishman 1985 (USA) 28,4 18,3 11,8 41,4 338 Françoise 1961 20 4 39 Jay 1982 24 7 42 426 Katsnelson 1990 36 3 57 400 Mutsuko 1990 (Japón) 1 79 289 Zeng 1987 58,9 190

31 GENES DE LA RETINITIS PIGMENTOSAHasta el momento se han encontrado 12 genes y 23 loci responsables→ Heterogeneidad. Periferina, Rodopsina y NRL responsables de más de un cuarto de los casos de RP Colombia: frecuencia desconocida.

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33 GENES ESTUDIADOS RODOPSINA:Codifica para la Rodopsina: 348aa, Da. Fotopigmento de los bastones. Nathans y Hognes (1984),aislaron y secuenciaron el gen que tiene 5 exones. Nathans (1986) le dio su ubicación 3q21-q24.

34 GENES ESTUDIADOS PERIFERINA:Glicoproteína asociada a membrana restringida a los discos del segmento externo de fotorreceptores. Molécula de adhesión envuelta en estabilización y compactación de los discos. Travis y col.(1991), lo ubicó en 6p21.2-cen. Gen con 3 exones Codifica Periferina, proteína de 346aa.

35 GENES ESTUDIADOS NRL: Proteína de células neuronales de retina, regula el desarrollo neuronal y la diferenciación. Yang-Feng y Swroop (1992), lo ubicaron el 14q11.1-q11.2. Farjo y col. (1997) secuenciaron el gen completo de NRL que tiene 3 exones.

36 OBJETIVOS Identificar las mutaciones causantes de RP en los genes PERIFERINA, RODOPSINA Y NRL y determinar sus frecuencias en nuestra población. Determinar las características clínicas de la enfermedad y el mecanismo de herencia en cada caso. Detectar las mutaciones causales Correlación fenotipo-Genotipo

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38 ESTUDIOS EN CATARATA CONGENITA EN COLOMBIAPrograma de estudio de enfermedades Genéticas Visuales y Auditivas. Instituto de Genetica Humana Y Fundación Oftalmológica Nacional

39 CATARATA CONGENITA E INFANTIL EN COLOMBIA

40 CATARATA CONGÉNITA E INFANTIL EN COLOMBIA

41 CATARATA CONGENITA Características clínicas.Progresiva o estática, usualmente bilateral y simétrica. Heterogeneidad clínica y variabilidad inter e intrafamiliar. Herencia: aislada de tipo mendeliana o asociada a más de 200 sindromes genéticos.

42 ANTECEDENTES Prevalencia mundial (Weigong,2000):1-6 casos entre individuos . Aproximadamente 25-33% de las cataratas congenitas son heredados. Prevalencia en Colombia(Tamayo et.al,): Entre 1295 limitados visuales (1994). 11.87% catarata. 10.03% catarata congénita-infantil. Entre 264 individuos con catarata congénita-infantil (1998). 57.2%origen genético. 40.5% autosómica dominante.

43 ANALISIS MOLECULARES Análisis de ligamiento. Estimación de mas de 30 loci responsables de la catarata (Hejtmancik,1998). Identificación de 11 loci para catarata congenita autosomica dominante. Caracterización de mutaciones en 6 diferentes genes (1, 2, 10, 13, 21, 22) responsables de las cataratas congenitas. Presencia de heterogeneidad génica.

44 ESTUDIO DE CATARATA CONGENITAOBJETIVO GENERAL Establecer si el gen de la catarata congenita autosomica dominante no sindromal, en algunas de estas familias colombianas, esta localizada en las regiones cromosómicas 1q22-23, 2q33-35, 21q22.3 o en la región cromosómica 22q del genoma humano.

45 METODOLOGIA Sujetos de estudio Selección de 6 familiasCriterios de selección: Diagnóstico de catarata congénita Patron de herencia autosómico dominante Informatividad Registro de familias Toma de muestras (consentimiento informado) Extracción de DNA

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47 RESULTADOS LIGAMIENTO AL GEN CRISTALINA ALFA Y Cx50 EN DOS FAMILAIS. VARIABILIDAD INTRAFAMILIAR EN EL TIPO DE CATARATA UNI Y BILATERALIDAD EN LA MISMA FAMILIA DETECCION DE DOS MUTACIONES NUEVAS EN ESOS DOS GENES ALGUNOS NO-AFECTADOS, TENIAN LA MUTACION CAUSAL: MISMA DE LOS OTROS FAMILIARES AFECTADOS VARIABILIDAD INTERFAMILIAR

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49 EL PAPEL DE LA GENÉTICA EN EL ESTUDIO DE LA SORDERA E HIPOACUSIA

50 DETERMINACION DE FRECUENCIA DE LAS MUTACIONES 35delG Y 167delT EN EL GEN DE Cx26 EN POBLACION SORDA DE BOGOTA Nancy Y. Gelvez Bact. Margarita M. Olarte Bact. Martalucía Tamayo F. MD. MSc

51 Genética de las sorderasHereditaria Sindromal No-sindromal Autosomica Dominante (DFNA) Autosomica Recesiva (DFNB) Ligada a X Mitocondrial No-hereditaria

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53 Genes Conocidos para Sordera No Sindromica Autosómica Recesiva

54 Manifestaciones Clínicas y Genetica Molecular de Genes Conocidos para Sordera No Sindromica Ligada a X

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56 nature genetics • vol 21 • april 199936 loci recesivos 41 loci dominantes 6 loci ligados a X 31 genes identificados DFNA1-41 DFNB1-36 nature genetics • vol 21 • april 1999 MENTAL RETARDATION AND DEVELOPMENTAL DISABILITIES RESEARCH REVIEWS 9: 109–119 (2003)

57 Roles biológicos de los genes identificados en sorderas no sindrómicasAnnu.Rev.Genomics Hum.Genet :

58 CONEXINA 26 PERTENECIENTE A FAMILIA PROTEÍNAS UNIONES TIPO GAP.FUNCIÓN: TRANSPORTE Y RECICLAJE DE POTASIO EN EL OIDO INTERNO (CÓCLEA). GEN GJB2(GAP JUNCTION PROTEIN BETA2)

59 Cx y UNIONES TIPO GAP TRANSMISION DE MOLECULAS ENTRE CÉLULAS.CONEXÓN CONEXINAS CONEXÓN CONEXÓN UNIONES TIPO GAP Na, K, Ca, AMPc, IP3.

60 MUTACIONES EN CX26 RESPONSABLES DE SORDERA NO SINDRÓMICA A. RECESIVA.MUTACIONES MAS FRECUENTES : DELG (70-85%) Y 167DELT (1.6%) ENCONTRADAS EN POBLACIONES EUROPEAS Y AMERICANAS COMO RESPONSABLES DE MÁS DE LA MITAD DE CASOS DE SORDERAS NO SINDRÓMICAS. EN POBLACIONES SURAMERICANAS , INCLUSO COLOMBIA, NO SE TENÍAN DATOS SOBRE ESTAS MUTACIONES.

61 RESULTADOS Población de Estudio: De 731 encuestas 322 Fondo de Ojo 276205 fondo de ojo normal Evaluación clínica 112 individuos seleccionados

62 Etiología genética Casos únicos

63 METODOLOGIA Electroferograma Mutación 35delG normal 35delG

64 GENOTIPIFICACIÓN DE LA POBLACIÓN668insC NEGATIVOS SECUENCIADOS HETEROCIGOTOS Y HOMOCIGOTOS BUSQUEDA EN EL RESTO DE POBLACIÓN BUSQUEDA 35delG y 167delT NEGATIVOS SECUENCIADOS S199F y V27I 611delT E114Q M34T

65 Cambios detectados en Cx26 y Cx30 en la población de Bogotá

66 Análisis de casos familiares35delG / 35delG Familia 34NS Profunda Profunda Moderada Familia 108NS

67 Análisis de casos familiares35delG / S199F 1NS4 Familia 1NS Profunda Severa Leve-mod. Familia 24NS Profunda progresiva??? Profunda

68 Análisis de casos familiaresS199F / S199F Familia 2NS Asimétrica sev. y prof. profunda Familia 15NS profunda Moderada

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70 ESTUDIOS CITOGENETICOS Y MOLECULARES EN UNA POBLACIÓN SORDA INSTITUCIONALIZADA CON SÍNDROME DE WAARDENBURG EN COLOMBIA Yaneth Gelvez,, Marcela Rodríguez y Martalucía Tamayo, Nancy Gelvez y María Claudia Latigg.

71 Criterios diagnósticos para Síndrome de WaardenburgCanas Prematuras Mechón blanco de pelo Sordera Iris azul intenso Distopia cantorum Heterocromía del iris Sinofris Hipopigmentación en piel Tomado del Consorcio Internacional del Sindrome de Waardenburg.

72 Criterios diagnósticos para Síndrome de WaardenburgTomado del Consorcio Internacional del Sindrome de Waardenburg.

73 CLASIFICACION WS 1 : presencia de distopia cantorum WS 2 : ausencia de distopia cantorum WS 3 : Anomalías musculoesqueléticas WS 4: Enfermedad de Hirschsprung

74 Estudios moleculares PCR y análisis de SSCPs: PAX 3: Exón 2 (4%), Exón 4 (2%), Exón 5 (4%) Exón 6 (4%) Exón 7 (4%). MITF: Exón 1 (1.9 %) Exón 9 (15.5%)

75 RESULTADOS DE SECUENCIACIONCAMBIOS DE PARES DE BASES EN REGION INTRONICA y EXONICA: Posible Mutación intrónica o Polimorfismo (MITF) : Cambia T por C -> Región Intrónica Cambia C por T -> Región Exónica MUTACIONES FRAMESHIFT EN PAX3: -Del AT , Posición 137, EXON 5 -Cambio G por A, Posición 55, EXON 2 -Cambio G por C, Posición 75, EXON 4 ( NO DESCRITAS EN OTRAS POBLACIONES)

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77 RESULTADOS Y DISCUSIONCaso 3 R270Stop

78 Modelos en ratones para sorderas

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81 INSTITUTO DE GENÉTICA HUMANA

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83 ..Sueña y decide que hay que hacer

84 Pero que la ciencia no lo atropelle!!AAAAy!!!!.... Pero que la ciencia no lo atropelle