Diagnóstico Bioquímico y Molecular de Enfermedades Hereditarias

Los trastornos del neurodesarrollo forman un grupo heterogéneo de enfermedades con diversa gravedad y manifestaciones clínicas que incluyen desde síndromes clínicamente reconocibles hasta trastornos con base molecular más compleja como esquizofrenia, trastornos del espectro autista o discapacidad intelectual. 

El síndrome de X frágil es la forma más común de discapacidad intelectual hereditaria. La enfermedad está causada por una expansión de más de 200 repeticiones del trinucleótido CGG del gen FMR1 localizado en el cromosoma X. Los individuos portadores de la premutación (entre 55 y 200 repeticiones) pueden estar asociados a otros fenotipos, como la insuficiencia ovárica primaria (FXPOI) y el síndrome de ataxia/temblor asociado a X frágil (FXTAS).

El Hospital Clinic es asesor científico de la sociedad catalana de l’Associació Catalana Síndrome X Fràgil y la Federación Española del Síndrome de X Frágil (FESXF). 

Ante una sospecha clínica de trastorno del neurodesarrollo, el protocolo diagnóstico incluye el estudio de la expansión del gen FMR1, el estudio mediante array cromosómico para identificar alteraciones cromosómicas desequilibradas y el estudio mediante NGS del exoma completo a fin de poner de manifiesto variantes puntuales.

La Fibrosis Quística (FQ) es una enfermedad en la que se producen secreciones espesas en pulmón, intestino, páncreas, hígado y aparato reproductor, dañando estos órganos. La detección precoz de la FQ sumada a medidas de intervención temprana han modificado el curso de esta enfermedad con mejorías en la supervivencia, lo que ha llevado a una población creciente de pacientes mayores de 18 años. 

La FQ es una enfermedad hereditaria autosómica recesiva, causada por la alteración de ambas copias del gen CFTR. Este gen codifica para una proteína que actúa principalmente como un transportador de cloro llamado Regulador de Conductancia Transmembrana de la Fibrosis Quística. Se han descrito más de 2000 mutaciones en este gen siendo la deleción del aminoácido fenilalanina en posición 508 (delF508) la más frecuente (30-80%). Actualmente la frecuencia de portadores en nuestra población es de 1 de cada 29 individuos.

El diagnóstico se sospecha por la clínica y se confirma con los resultados de la prueba del sudor (concentración del cloruro excesiva por encima de 60 mmol/L) y/o con la identificación de mutaciones en el gen CFTR. El diagnóstico neonatal de la FQ es 1 de las 25 enfermedades incluidas en el programa de cribado neonatal de Cataluña realizado en el Servicio de Bioquímica y Genética Molecular del Hospital Clínic.
 
El estudio bioquímico consiste en el análisis de tripsina inmunorreactiva (TIR) y proteína asociada a pancreatitis (PAP) en sangre impregnada en papel absorbente (prueba del talón del cribado neonatal).

El estudio genético, acreditado por la norma ISO 15189, se realiza mediante el kit comercial Elucigene CF-EU2 que permite la detección del 83% de las variantes genéticas asociadas a FQ en la población española. En determinados casos es necesario utilizar otras tecnologías para alcanzar el diagnóstico se realiza el análisis molecular completo del gen CFTR mediante secuenciación directa y MLPA.

Las diabetes hereditarias podemos diferenciarlas en dos tipos: diabetes neonatales, en las que se detecta la enfermedad a los pocos días, semanas o meses de nacer, y las diabetes del adulto de inicio juvenil denominadas MODYs (Maturity Onset Diabetes of the Young), en las que la enfermedad se puede detectar en la infancia, adolescencia o en adultos. Se estima que el 1-3% de los diabéticos son tipo MODY.

Su diagnóstico clínico no es sencillo ya que pueden ser confundidas con las diabetes tipo 1 o tipo 2, por lo que es probable que haya pacientes diabéticos diagnosticados así años atrás, cuando en realidad se tratan de diabetes tipo MODY. Dado que un diagnóstico genético de diabetes monogénica suele repercutir en el tratamiento y evolución de la enfermedad, es importante saber reconocerlas entre los pacientes a los que se les diagnostica ahora una diabetes, e igualmente reconocer cuáles son los pacientes que fueron diagnosticados años atrás de diabetes tipo 1 o 2 pero son en realidad diabetes monogénicas. 

El estudio genético se realiza mediante secuenciación masiva NGS. Asimismo realizamos el estudio mediante MLPA para poder detectar grandes deleciones/duplicaciones.

La hiperplasia suprarrenal congénita (HSC) es debida, en más de un 90% de los casos, a un déficit en la actividad de la enzima 21-hidroxilasa codificada por un gen llamado CYP21A2. Esta enfermedad hereditaria es monogénica autosómica recesiva. Se presenta con un amplio espectro de manifestaciones clínicas dependiendo del sexo y del grado de deficiencia enzimática. Clínicamente, se divide en dos grupos: forma Clásica (subdividida en la forma grave, llamada de "pérdida salina" y la forma intermedia "virilizante simple") y la forma No Clásica, más leve, llamada también “tardía". En las formas clásicas, las pacientes de sexo femenino presentan al nacer genitales externos ambiguos. La incidencia de las formas perdedoras de sal y virilizantes simples es de 1/15.000 nacimientos y de las formas no clásicas de 1/500-1/1.000. Esto indica que una de cada 11-16 personas es portadora de una mutación asociada a la forma no clásica. Hay diferentes tipos de mutaciones, unas más graves que otras, lo que condiciona el espectro fenotípico desde la pérdida salina a la forma no clásica. 

La determinación de 17-hidroxiprogesterona en suero es la  prueba bioquímica principal en el diagnóstico de la HSC por déficit de la enzima 21-hidroxilasa. En casos dudosos o resultados borderline puede realizarse una prueba funcional consistente en la determinación de 17-hidroxiprogesterona tras estimulación con ACTH.

El gen CYP21A2 está formado por 10 exones, situado en el brazo corto del cromosoma 6 y dispuesto en tándem con un gen inactivo llamado CYP21A1P (pseudogen) con el que presenta una homología del 98% en los exones y del 96% en los intrones. El estudio genético se realiza por amplificación de todo el gen y posterior secuenciación por Sanger. Además, se realiza estudio de reordenamientos de los dos genes CYP21A2 y CYP21A1P mediante MLPA.

La resistencia a los andrógenos causa el síndrome de insensibilidad a los andrógenos. En su forma completa (S. de Morris), personas con cariotipo XY presentan un fenotipo femenino. En su forma parcial (S. Reifenstein), también con cariotipo XY, da lugar a genitales ambiguos en el recién nacido. Debe tenerse en cuenta que un fenotipo similar puede ser el resultado de otras alteraciones como por ejemplo la HSC. 

La enfermedad es recesiva ligada al X, y en ambas entidades la causa es debida a mutaciones en el gen del receptor de andrógenos, localizado en el brazo largo del cromosoma X. Dependiendo de la gravedad de la mutación, el síndrome será completo o parcial. 

En esta enfermedad es muy importante el asesoramiento genético y psicológico pues en ella pueden aparecer cuestiones como la asignación de sexo y la edad a la que proceder con la gonadectomia debido a la posibilidad de tumoración.

El estudio genético consiste en la secuenciación por Sanger de las regiones exónicas del gen del receptor de andrógenos, las zonas colindantes de los exones, así como el estudio de grandes deleciones mediante Sanger.

Un 15-20% de los hombres infértiles no muestran espermatozoides en su eyaculado, lo que se conoce como azoospermia.  El conocimiento del tipo de azoospermia (obstructiva o no obstructiva) y si el fallo de la espermatogénesis es pre-testicular, testicular o post-testicular es necesario antes plantear un posible tratamiento de reproducción asistida. Actualmente, es posible la extracción de espermatozoides del epidídimo o testículo de pacientes azoospérmicos, y la posterior inyección intracitoplasmática de éstos (ICSI) en oocitos ha permitido conseguir embarazos con éxito. 

El estudio del cariotipo convencional, de las variantes génicas del gen CFTR y el estudio de microdeleciones del cromosoma Y por análisis de fragmentos, nos permite pronosticar la posibilidad de encontrar espermatozoides en un paciente azoospérmico después de realizarse una biopsia testicular y, por tanto, permitir un tratamiento de ICSI. Por ejemplo, microdeleciones de la región AZFc del cromosoma Y o variantes leves en el gen CFTR son de buen pronóstico, no obstante en pacientes con un cariotipo 47,XXY y con microdeleciones en las regiones AZFa y AZFb del cromosoma Y se desaconseja la práctica de la biopsia testicular por las bajas posibilidades de recuperar espermatozoides.

En nuestro servicio ofrecemos diagnóstico genético para tres grandes grupos de enfermedades cardíacas: cardiomiopatías familiares, aortopatías y cardiopatías congénitas. Las cardiomiopatías familiares son enfermedades que afectan el funcionamiento normal del músculo cardíaco, disminuyendo la capacidad de bombear sangre y alterando el ritmo eléctrico normal. Los principales tipos de cardiomiopatías que estudiamos son la miocardiopatía hipertrófica, la miocardiopatía dilatada, la miocardiopatía restrictiva, la displasia arritmogénica del ventrículo derecho y el Síndrome de Brugada. Las aortopatías son enfermedades que pueden cursar con aneurisma y disección aórtica, que además pueden tener afectación sistémica (por ejemplo el Síndrome de Marfan causado principalmente por alteraciones en el gen FBN1). Finalmente, las cardiopatías congénitas se definen como defectos presentes en el nacimiento que afectan el funcionamiento normal del corazón. 

El Hospital Clínic de Barcelona ha sido designado centro CSUR para el estudio de cardiopatías congénitas y familiares (CSUR-33  Asistencia integral del adulto con cardiopatía congénita y CSUR-37 Cardiopatías familiares [incluye miocardiopatía hipertrófica]). 

A nivel genético podemos distinguir las cardiopatías asociadas a alteraciones cromosómicas (incluyen síndromes relacionados con aneuploidías como el Síndrome de Down causado por la trisomía 21 o síndromes relacionados con anomalías cromosómicas estructurales como el Síndrome Di George causado por una deleción en 22q11) y las cardiopatías congénitas asociadas a mutaciones o alteraciones en un único gen (por ejemplo el Síndrome de Noonan, causado por variantes patogénicas en PTPN11, SOS1, RAF1, RIT1, KRAS, BRAF, LZTR1, MAP2K1 o NRAS).

El diagnóstico genético de las cardiopatías congénitas asociadas a alteraciones cromosómicas se realiza mediante el cariotipo molecular (array CGH). El diagnóstico genético del resto de cardiopatías congénitas, cardiopatías familiares y aortopatías se realiza mediante secuenciación del exoma completo y posterior filtrado por paneles de genes específicos para cada grupo de enfermedades. 

La hipertensión pulmonar es una enfermedad que se caracteriza por el aumento anómalo de la presión sanguínea en las arterias pulmonares. Se produce en dolencias que afectan de forma primaria a estas arterias, como es el caso de la hipertensión arterial pulmonar (HAP) o la hipertensión pulmonar tromboembólica crónica (HPTEC), o bien se puede desarrollar en el contexto de otras enfermedades respiratorias o cardíacas crónicas.  El Hospital Clínic ha sido designado centro CSUR (CSUR-59, Hipertensión pulmonar compleja). 

El diagnóstico genético de la hipertensión arterial pulmonar se realiza mediante la secuenciación masiva del exoma completo filtrando el análisis para un panel de genes implicados en esta patología.

Las demencias frontotemporales (DFT) constituyen un grupo heterogéneo de enfermedades neurodegenerativas, cuya característica común es la atrofia de los lóbulos frontales o temporales y que se presenta con distintos cambios en el comportamiento, el lenguaje y la función motora.  Aunque la mayoría de los casos de DFT son esporádicos, se ha descrito entre un 20% y un 40% como familiares que en su mayoría presentan un patrón de herencia autosómico dominante. Variantes génicas en tres genes, la progranulina (GRN), la proteína tau asociada a microtúbulos (MAPT) y el  chromosome 9 open reading frame 72 (C9orf72) son las principales causas genéticas conocidas de la demencia frontotemporal (DFT).

Según la edad de inicio de la enfermedad y del fenotipo del paciente a nivel motor y cognitivo se propone el estudio por Sanger de los 11 exones codificantes del gen MAPT o de los 13 exones codificantes del gen GRN, o bien el estudio de la expansión de la repetición del hexanucleótido del intron 1 del gen C9orf72. Además, también es posible estudiar la secuencia del exón 4 del gen de la apolipoproteína E (APOE) ya que ciertos autores han propuesto que la presencia del alelo E4 en este gen puede acelerar la neurodegeneración en pacientes con DFT con variantes génicas en el gen MAPT. En los casos que no se logra un diagnóstico se amplía el estudio genético mediante la secuenciación masiva del exoma completo filtrando el análisis para un panel de genes implicados en Demencia Frontotemporal, Eslcerosis Lateral Amiotrófica y Enfermedad de Parkinson.

Los trastornos del movimiento son enfermedades neurológicas que causan problemas con el movimiento causando un aumento o una disminución del movimiento voluntario o involuntario. Algunos de los trastornos más comunes incluyen: ataxia, distonia, enfermedad de Huntington, Parkinson, síndrome de Tourette y temblor esencial. El Hospital Clínic ha sido designado centro CSUR para el estudio de los trastornos del movimiento (CSUR-53, Enfermedades raras que cursan con trastornos del movimiento).

A. Distonías 

La distonía es un trastorno del movimiento que se caracteriza por contracciones musculares involuntarias, sostenidas o intermitentes, que causan movimientos de torsión repetidos y/o posturas anómalas que se producen por la contracción muscular simultánea de músculos agonistas y antagonistas. Según la distribución corporal se clasifica en focal o generalizada. Las distonías primarias o hereditarias pueden manifestarse de forma aislada o de forma combinada con otro tipo de trastorno del movimiento. Se han identificado diversos genes asociados a diferentes formas de presentación de distonía. 

El diagnóstico genético de las distonías se realiza mediante la secuenciación masiva del exoma completo filtrando el análisis para un panel de 35 genes implicados en esta patología.

B. Enfermedad de Huntigton 

La enfermedad de Huntington es una enfermedad neurodegenerativa hereditaria que ocasiona trastornos del movimiento, cognitivos y psiquiátricos. La edad de inicio de la enfermedad está entre los 35 y 44 años, y la supervivencia es de 15-18 años desde el inicio de los síntomas. La enfermedad está causada por una expansión de trinucleótidos CAG en el gen HTT del cromosoma 4 y sigue un patrón de herencia autosómica dominante.

Ante una sospecha clínica o antecedentes familiares, el diagnóstico genético se establece por la detección de la expansión de 36 o más tripletes CAG en el gen HTT.

C. Ataxias Hereditarias

Las ataxias hereditarias son un grupo de enfermedades genéticas caracterizadas por una incoordinación de los movimientos voluntarios debida a una atrofia o disfunción del cerebelo, manifestándose con una inestabilidad de la marcha, alteraciones en la coordinación de las manos y dificultades en el habla y los movimientos oculares. El Hospital Clínic ha sido designado centro CSUR para el estudio de las ataxias y paraplejías hereditarias (CSUR 42 Ataxias y paraplejías hereditarias).

El estudio genético incluye el estudio de la expansión de trinucleótidos por PCR y/o TP-PCR de los genes SCA1, SCA2, SCA3, SCA6, SCA7, SCA12, SCA17 y SCA36 para el estudio de las ataxias espinocerebelosas, el gen FMR1 para la Síndrome de temblor/ataxia asociado al X frágil (FXTAS), el gen ATN1 para la atrofia dentato-rubro-pálido-luisiana (DRLPA) y el gen FXN para el estudio de la ataxia de Friedreich. 

En los casos que no se logra un diagnóstico se amplía el estudio genético mediante la secuenciación masiva del exoma completo filtrando el análisis para los genes implicados en Ataxia Hereditaria. Se han diseñado paneles específicos en función del fenotipo asociado y el patrón de herencia familiar, distinguiendo entre: Ataxia Espinocerebelosa Autosómica Dominante, Ataxia Episódica y un panel general de Ataxia Hereditaria.

Las paraparesias espásticas hereditarias (SPG) son un grupo heterogéneo de trastornos neurológicos hereditarios y degenerativos que afectan principalmente a las neuronas motoras superiores, causando una debilidad progresiva con espasmos musculares (debilidad espástica) en las piernas. Clínicamente, las SPG pueden dividirse en formas puras y formas complejas según la presencia de otros síntomas neurológicos y no neurológicos como el deterioro cognitivo. Hasta la fecha, se han definido más de 80 tipos genéticos de SPG mediante el análisis de ligamiento genético e identificación de variantes génicas relacionadas con SPG con herencia autosómica dominante (75-80%), recesiva (25-30%) o ligada al cromosoma X (1-2%). El 40% de las SPG con herencia autosómica dominante corresponde a la SPG tipo 4 (SPG4) debida a variantes génicas en el gen de la espastina (SPAST).  El Hospital Clínic ha sido designado centro CSUR para el estudio de las ataxias y paraplejías hereditarias (CSUR 42 Ataxias y paraplejías hereditarias).

El estudio genético de las SPG empieza con el estudio de los 17 exones codificantes del gen SPAST por Sanger, seguido del estudio de duplicaciones/deleciones  totales o parciales del gen SPAST mediante la técnica MLPA. En los casos que no se logra un diagnóstico se amplía el estudio genético mediante la secuenciación masiva del exoma completo filtrando el análisis para un panel de genes implicados en Paraparesia Espástica Familiar.

Las distrofias musculares de Duchenne y Becker (DMD y DMB) son enfermedades neuromusculares caracterizadas por atrofia y debilidad musculares progresivas, como consecuencia de la degeneración de los músculos esqueléticos, lisos y cardíacos. La DMD es más frecuente, temprana y grave que la DMB. Ambas enfermedades son de herencia recesiva ligada al X y están provocadas por un déficit de distrofina, resultante de deleciones, mutaciones o duplicaciones en el gen DMD. Las DMD y DMB afectan principalmente al sexo masculino y sólo se ha descrito un porcentaje pequeño de mujeres portadoras sintomáticas, sin embargo resulta imprescindible la identificación de estas mujeres asintomáticas. Las deleciones en DMD están presentes en un 80% de los casos de DMD o DMB, y solo un 20% de los casos son debidos por mutaciones puntuales. Las variantes que no cambian la pauta de lectura de la proteína, es decir que la proteína resultante puede ser más corta de lo normal pero sigue siendo funcional, son generalmente responsables del síndrome de Becker debido a que sigue existiendo una cantidad relativa de distrofina en las células. Las variantes que rompen la pauta de lectura de la proteína y no puede fabricarse nada de distrofina son responsables de la distrofia muscular de Duchenne.

El diagnóstico genético de la DMD y la DMB se realiza mediante el estudio por MLPA para la detección de deleciones o duplicaciones en el gen DMD. En caso de resultado negativo, se puede ofrecer el estudio de mutaciones puntuales en el gen DMD mediante secuenciación del exoma.