Diagnòstic Bioquímic i Molecular de Malalties Hereditàries

Les malalties hereditàries constitueixen un grup de patologies molt important, no només per la seva incidència relativament elevada, sinó també pel tipus de problemes que produeixen. Hi ha més de 10.000 malalties genètiques descrites al món que afecten al voltant del 7% de la població mundial. Actualment hi ha aproximadament 5.000 malalties monogèniques, és a dir, que es produeixen com a conseqüència de l'alteració d'un gen, com seria el cas de la Fibrosi Quística (alteracions del gen CFTR)  mentre que altres presenten una elevada heterogeneïtat genètica com a l'estudi de la Discapacitat Intel·lectual en què s'han descrit més de 1.000 gens associats a aquest quadre clínic.

 

Al Servei de Bioquímica i Genètica Molecular del CDB oferim un abordatge transversal que engloba l'anàlisi bioquímica en combinació amb el diagnòstic molecular d'aquestes malalties d'origen genètic, permetent un estudi complet i seguiment eficaç del pacient. Disposem d'una cartera de proves per al diagnòstic genètic que inclou un gran nombre de malalties hereditàries mitjançant l'ús de diverses tècniques de citogenètica com el cariotip, tècniques de FISH o microarrays; així com de biologia molecular, que van des de l'estudi de variants puntuals mitjançant la seqüenciació Sanger fins a l'estudi de l'exoma complet mitjançant tècniques de seqüenciació massiva (NGS). Totes les nostres prestacions compten amb la certificació  la ISO 9001, i algunes amb l'acreditació de la ISO 5189.
 
Els facultatius implicats en el diagnòstic de les malalties d'origen genètic treballem estretament amb els clínics i assessors genètics a equips mutlidisciplinars per poder avaluar integralment cada pacient. Alguns som membres de diversos Centres, Serveis i Unitats de Referència (CSUR) del Sistema Nacional de Salut. El nostre centre també forma part de diverses comissions del European Molecular Genetics Quality Network (EMQN).
 
Estudi de malalties hereditàries per exoma
 
En el cas de l'estudi de malalties que puguin estar causades per variants patogèniques en un nombre alt de gens, disposem del estudi de l'exoma. Per això, hi ha diferents estratègies d'anàlisi: panells virtuals ja dissenyats, “a la carta” i prenatal.

• S'han dissenyat panells virtuals de gens per estudiar grups de patologies com són les malalties nefrològiques, malalties oftalmològiques, malalties neurològiques, distonies, malalties musculars, malalties cardiovasculars, entre d'altres. Els panells es revisen sistemàticament per incloure nous gens candidats d'acord amb les darreres evidències científiques. 
• Si la patologia del pacient no s'ajusta als panells existents, es dissenya un panell personalitzat segons la sospita clínica i la simptomatologia del pacient (estudi postnatal exoma). 
• En el cas de l'exoma prenatal, es fa un estudi dels gens implicats en el motiu de consulta. En aquest cas, també existeix l'opció de l'anàlisi en trios (pare, mare i fetus) que permet ampliar el nombre de gens a estudiar i ajudar en la selecció i interpretació de variants, obtenint un millor rendiment en el diagnòstic. 

 
Estudi de mutació coneguda

El nostre Servei ofereix la possibilitat d'estudiar qualsevol malaltia hereditària en familiars de pacients, on es conegui la causa genètica de la malaltia hereditària a la família. En aquest cas, podeu sol·licitar l'estudi de mutació coneguda. El nostre Servei procedirà a dissenyar lestudi adequat per donar resposta a la petició. Cal contactar prèviament per poder informar de si és possible fer l'estudi en cada cas.

Malalties hereditàries

A continuació detallem algunes de les patologies d'origen hereditari en què el nostre equip té un alt nivell d'experiència.

1. Trastorns del neurodesenvolupament 

Els trastorns del neurodesenvolupament formen un grup heterogeni de malalties amb diversa gravetat i manifestacions clíniques que inclouen des de síndromes clínicament reconeixibles fins a trastorns amb base molecular més complexa com esquizofrènia, trastorns de l'espectre autista o discapacitat intel·lectual.  

La síndrome de X fràgil és la forma més comuna de discapacitat intel·lectual hereditària. La malaltia està causada per una expansió de més de 200 repeticions del trinucleòtid CGG del gen FMR1 localitzat al cromosoma X. Els individus portadors de la premutació (entre 55 i 200 repeticions) poden estar associats a altres fenotips, com la insuficiència ovàrica primària (FXPOI) i la síndrome de atàxia/tremolor associada a X fràgil (FXTAS).

L'Hospital Clinic és assessor científic de la societat catalana de l’Associació Catalana Síndrome X Fràgil i la Federació Espanyola de la Síndrome de X Fràgil (FESXF). 

Davant d'una sospita clínica de trastorn del neurodesenvolupament, el protocol diagnòstic inclou l'estudi de l'expansió del gen FMR1, l'estudi mitjançant < strong>array cromosòmic per identificar alteracions cromosòmiques desequilibrades i l'estudi mitjançant NGS del exoma complet per posar de manifest variants puntuals.

 

2. Fibrosi Quística 

La Fibrosi Quística (FQ) és una malaltia en què es produeixen secrecions espesses en pulmó, intestí, pàncrees, fetge i aparell reproductor, danyant aquests òrgans. La detecció precoç de la FQ sumada a mesures d'intervenció primerenca han modificat el curs d'aquesta malaltia amb millores en la supervivència, fet que ha portat una població creixent de pacients més grans de 18 anys. 

La FQ és una malaltia hereditària autosòmica recessiva, causada per l'alteració de les dues còpies del gen CFTR. Aquest gen codifica per a una proteïna que actua principalment com un transportador de clor anomenat Regulador de Conductància Transmembrana de la Fibrosi Quística. S'han descrit més de 2000 mutacions en aquest gen i la deleció de l'aminoàcid fenilalanina en posició 508 (delF508) és la més freqüent (30-80%). Actualment la freqüència de portadors a la nostra població és de 1 de cada 29 individus.

El diagnòstic se sospita per la clínica i es confirma amb els resultats de la prova de la suor (concentració del clorur excessiva per sobre de 60 mmol/L) i/o amb la identificació de mutacions al gen CFTR. El diagnòstic neonatal de la FQ és 1 de les 25 malalties incloses al programa de cribratge neonatal de Catalunya realitzat al Servei de Bioquímica i Genètica Molecular de l'Hospital Clínic.
 
El estudi bioquímic consisteix en l'anàlisi de tripsina immunoreactiva (TIR) ​​i proteïna associada a pancreatitis (PAP) en sang impregnada en paper absorbent (prova del taló del cribratge neonatal).

El estudi genètic, acreditat per la norma ISO 15189, es realitza mitjançant el kit comercial Elucigene CF-EU2 que permet la detecció del 83% de les variants genètiques associades a FQ a la població espanyola. En determinats casos cal utilitzar altres tecnologies per assolir el diagnòstic es realitza l'anàlisi molecular completa del gen CFTRmitjançant seqüenciació directa i MLPA.

 

3. Diabetis monogèniques

Les diabetis hereditàries podem diferenciar-les en dos tipus: neonatals, en què es detecta la malaltia al cap de pocs dies, setmanes o mesos de néixer, i les diabetis de l'adult d'inici juvenil anomenades MODYs (Maturity Onset Diabetis of the Young), en què la malaltia es pot detectar en la infància, adolescència o en adults. S'estima que l'1-3% dels diabètics són tipus MODY.

El seu diagnòstic clínic no és senzill ja que poden ser confoses amb les diabetis tipus 1 o tipus 2, per la qual cosa és probable que hi hagi pacients diabètics diagnosticats així anys enrere, quan en realitat es tracten de diabetis tipus MODY. Atès que un diagnòstic genètic de diabetis monogènica sol repercutir en el tractament i evolució de la malaltia, és important saber reconèixer-les entre els pacients a qui se'ls diagnostica ara una diabetis, i igualment reconèixer quins són els pacients que van ser diagnosticats anys enrere de diabetis tipus 1 o 2 però són en realitat diabetis monogèniques. 

El estudi genètic es fa mitjançant seqüenciació massiva NGS. Així mateix, realitzem l'estudi mitjançant MLPA per poder detectar grans delecions/duplicacions.

 

4. Hiperplàsia suprarenal congènita

Lahiperplàsia suprarenal congènita (HSC) és deguda, en més d'un 90% dels casos, a un dèficit en l'activitat de l'enzim 21-hidroxilasa codificada per un gen anomenat CYP21A2. Aquesta malaltia hereditària és monogènica autosòmica recessiva. Es presenta amb un ampli espectre de manifestacions clíniques depenent del sexe i del grau de deficiència enzimàtica. Clínicament, es divideix en dos grups: Clàssica (subdividida en la forma greu, anomenada de "pèrdua salina" i la forma intermèdia "virilizante simple") i la forma No Clàssica , més lleu, anomenada també “tardana”. En les formes clàssiques, les pacients de sexe femení presenten en néixer genitals externs ambigus. La incidència de les formes perdedores de sal i virilizantes simples és de 1/15.000 naixements i de les formes no clàssiques d'1/500-1/1.000 Això indica que una de cada 11-16 persones és portadora d'una mutació associada a la forma no clàssica Hi ha diferents tipus de mutacions, unes més greus que altres, cosa que condiciona l'espectre fenotípic des de la pèrdua salina a la forma no clàssica. 

La determinació de 17-hidroxiprogesterona en sèrum és la  prova bioquímica principal en el diagnòstic de la HSC per dèficit de l'enzim 21-hidroxilasa. En casos dubtosos o resultats borderline es pot fer una prova funcional consistent en la determinació de 17-hidroxiprogesterona després d'estimulació amb ACTH.

El gen CYP21A2 està format per 10 exons, situat al braç curt del cromosoma 6 i disposat en tàndem amb un gen inactiu anomenat CYP21A1P (pseudogen) amb què presenta una homologia del 98% als exons i del 96% als introns. El estudi genètic es realitza per amplificació de tot el gen i posterior seqüenciació per Sanger. A més, es realitza estudi de reordenaments dels dos gens CYP21A2 i CYP21A1P mitjançant MLPA.

 

5.  Insensibilitat als andrògens: S. de Morris i S. de Reifenstein

La resistència als andrògens causa la síndrome d'insensibilitat als andrògens. En la seva forma completa (S. de Morris), persones amb cariotip XY presenten un fenotip femení. En la seva forma parcial (S. Reifenstein), també amb cariotip XY, dóna lloc a genitals ambigus al nounat. Cal tenir en compte que un fenotip similar pot ser el resultat d'altres alteracions com ara l'HSC. 

La malaltia és recessiva lligada al X, i en ambdues entitats la causa és deguda a mutacions al gen del receptor d'andrògens, localitzat al braç llarg del cromosoma X. Depenent de la gravetat de la mutació, la síndrome serà completa o parcial. 

En aquesta malaltia és molt important l'assessorament genètic i psicològic perquè hi poden aparèixer qüestions com l'assignació de sexe i l'edat a la qual procedir amb la gonadectòmia a causa de la possibilitat de tumoració .

El estudi genètic consisteix en la seqüenciació per Sanger de les regions exòniques del gen del receptor d'andrògens, les zones limítrofes dels exons, així com l'estudi de grans delecions mitjançant MLPA.

 

6. Hiperlipidèmies 

 

7. Esterilitat masculina 

Un 15-20% dels homes infèrtils no mostren espermatozoides en el seu ejaculat, cosa que es coneix com azoospermia.  El coneixement del tipus d'azoospermia (obstructiva o no obstructiva) i si la fallada de l'espermatogènesi és pre-testicular, testicular o post-testicular és necessari abans plantejar un possible tractament de reproducció assistida. Actualment, és possible l'extracció d'espermatozoides de l'epidídim o testicle de pacients azoospèrmics, i la posterior injecció intracitoplasmàtica d'aquests (ICSI) a oòcits ha permès aconseguir embarassos amb èxit. 

L'estudi del cariotip convencional, de les variants gèniques del gen CFTR i l'estudi de microdelecions del cromosoma Y per anàlisi de fragments, ens permet pronosticar la possibilitat de trobar espermatozoides en un pacient azoospèrmic després de fer-se una biòpsia testicular i, per tant, permetre un tractament d'ICSI. Per exemple, microdelecions de la regió AZFc del cromosoma Y o variants lleus al gen CFTR són de bon pronòstic, no obstant en pacients amb un cariotip 47,XXY i amb microdelecions a les regions AZFa i AZFb del cromosoma I es desaconsella la pràctica de la biòpsia testicular per les baixes possibilitats de recuperar espermatozoides.

 

8. Cardiopaties 

Al nostre servei oferim diagnòstic genètic per a tres grans grups de malalties cardíaques: cardiomiopaties familiars, aortopaties i cardiopaties congènites. Les cardiomiopaties familiars són malalties que afecten el funcionament normal del múscul cardíac, disminuint la capacitat de bombar sang i alterant el ritme elèctric normal. Els principals tipus de cardiomiopaties que estudiem són la miocardiopatia hipertròfica, la miocardiopatia dilatada, la miocardiopatia restrictiva, la displàsia arritmogènica del ventricle dret i la Síndrome de Brugada. Les aortopaties són malalties que poden cursar amb aneurisme i dissecció aòrtica, que a més poden tenir afectació sistèmica (per exemple la Síndrome de Marfan causada principalment per alteracions al gen FBN1). Finalment, les cardiopaties congènites es defineixen com a defectes presents al naixement que afecten el funcionament normal del cor. 

L'Hospital Clínic de Barcelona ha estat designat centre CSUR per a l'estudi de cardiopaties congènites i familiars (CSUR-33  Assistència integral de l'adult amb cardiopatia congènita i CSUR-37 Cardiopaties familiars [inclou miocardiopatia hipertròfica]).  

A nivell genètic podem distingir les cardiopaties associades a alteracions cromosòmiques (inclouen síndromes relacionades amb aneuploïdies com la Síndrome de Down causada per la trisomia 21 o síndromes relacionades amb anomalies cromosòmiques estructurals com la Síndrome per una deleció en 22q11) i les cardiopaties congènites associades a mutacions o alteracions en un únic gen (per exemple la Síndrome de Noonan, causada per variants patogèniques a PTPN11, SOS1, RAF1, RIT1, KRAS, BRAF, LZTR1, MAP2K1 o NRAS).

El diagnòstic genètic de les cardiopaties congènites associades a alteracions cromosòmiques es realitza mitjançant el cariotip molecular (array CGH).

El diagnòstic genètic de la resta de cardiopaties congènites, cardiopaties familiars i aortopaties es realitza mitjançant seqüenciació del exoma complet i posterior filtrat per panells de gens específics per a cada grup de malalties. 

 

9. Malaltia vascular pulmonar

La hipertensió pulmonar és una malaltia que es caracteritza per l'augment anòmal de la pressió sanguínia a les artèries pulmonars. Es produeix en malalties que afecten de forma primària aquestes artèries, com és el cas de la hipertensió arterial pulmonar (HAP) o la hipertensió pulmonar tromboembòlica crònica (HPTEC), o bé es pot desenvolupar en el context altres malalties respiratòries o cardíaques cròniques.  L'Hospital Clínic ha estat designat centre CSUR (CSUR-59, Hipertensió pulmonar complexa). 

El diagnòstic genètic de la hipertensió arterial pulmonar es realitza mitjançant la seqüenciació massiva del exoma complet filtrant l'anàlisi per a un panell de gens implicats en aquesta patologia.

 

10. Estudi de Demències

La demències frontotemporals (DFT) constitueixen un grup heterogeni de malalties neurodegeneratives, la característica comuna de les quals és l'atròfia dels lòbuls frontals o temporals i que es presenta amb diferents canvis en el comportament, el llenguatge i la funció motora.  Encara que la majoria dels casos de DFT són esporàdics, s'ha descrit entre un 20% i un 40% com a familiars que majoritàriament presenten un patró d'herència autosòmic dominant. Variants gèniques en tres gens, la progranulina (GRN), la proteïna tau associada a microtúbuls (MAPT) i el  chromosome 9 open reading frame 72 (C9orf72) són les principals causes genètiques conegudes de la demència frontotemporal (DFT).

Segons l'edat d'inici de la malaltia i del fenotip del pacient a nivell motor i cognitiu es proposa l'estudi per Sanger dels 11 exons codificants del gen MAPT o dels 13 exons codificants del gen GRN, o bé l'estudi de l'expansió de la repetició de l'hexanucleòtid de l'intron 1 del gen C9orf72. A més, també és possible estudiar la seqüència de l'exó 4 del gen de la apolipoproteïna E (APOE) ja que certs autors han proposat que la presència de l'al·lel E4 en aquest gen pot accelerar la neurodegeneració en pacients amb DFT amb variants gèniques al gen MAPT. En els casos que no s'aconsegueix un diagnòstic s'amplia l'estudi genètic mitjançant la seqüenciació massiva del exoma complet filtrant l'anàlisi per a un panell de gens implicats a Demència Frontotemporal, Eslcerosi Lateral Amiotròfica i Malaltia de Parkinson.

 

11. Trastorns del moviment:

Els trastorns del moviment són malalties neurològiques que causen problemes amb el moviment causant un augment o una disminució del moviment voluntari o involuntari. Alguns dels trastorns més comuns inclouen: atàxia, distònia, malaltia de Huntington, Parkinson, síndrome de Tourette i tremolor essencial. L'Hospital Clínic ha estat designat centre CSUR per a l'estudi dels trastorns del moviment (CSUR-53, Malalties rares que cursen amb trastorns del moviment).

A. Distonies 

La distonia és un trastorn del moviment que es caracteritza per contraccions musculars involuntàries, sostingudes o intermitents, que causen moviments de torsió repetits i/o postures anòmales que es produeixen per la contracció muscular simultània de músculs agonistes i antagonistes. Segons la distribució corporal, es classifica en focal o generalitzada. Les distonies primàries o hereditàries poden manifestar-se de forma aïllada o de forma combinada amb un altre tipus de trastorn del moviment. S'han identificat diversos gens associats a diferents formes de presentació de distonia. 

El diagnòstic genètic de les distonies es realitza mitjançant la seqüenciació massiva del exoma complet filtrant l'anàlisi per a un panell de 35 gens implicats en aquesta patologia.

B. Malaltia de Huntigton 

La malaltia de Huntington és una malaltia neurodegenerativa hereditària que ocasiona trastorns del moviment, cognitius i psiquiàtrics. L'edat d'inici de la malaltia és entre els 35 i els 44 anys, i la supervivència és de 15-18 anys des de l'inici dels símptomes. La malaltia està causada per una expansió de trinucleòtids CAG al gen HTT del cromosoma 4 i segueix un patró d'herència autosòmica dominant.

Davant d'una sospita clínica o antecedents familiars, el diagnòstic genètic s'estableix per la detecció de l'expansió de 36 o més triplets CAG al gen HTT.

 

C. Atàxies Hereditàries

Les atàxies hereditàries són un grup de malalties genètiques caracteritzades per una incoordinació dels moviments voluntaris deguda a una atròfia o disfunció del cerebel, manifestant-se amb una inestabilitat de la marxa, alteracions en la coordinació de les mans i dificultats en la parla i els moviments oculars. L'Hospital Clínic ha estat designat centre CSUR per a l'estudi de les atàxies i paraplegies hereditàries (CSUR 42 Atàxies i paraplegies hereditàries).

El estudi genètic inclou l'estudi de la expansió de trinucleòtids per PCR i/o TP-PCR dels gens SCA1 , SCA2, SCA3, SCA6, SCA7, SCA 12, SCA17 i SCA36 per a l'estudi de les atàxies espinocerebeloses, el gen FMR1 per a la Síndrome de tremolor/atàxia associat al X fràgil (FXTAS), el gen ATN1 per a l'atròfia dentat-rubro-pàl·lid-lluisiana (DRLPA) i el gen FXN per a l'estudi de l'atàxia de Friedreich. 

En els casos que no s'aconsegueix un diagnòstic s'amplia l'estudi genètic mitjançant la seqüenciació massiva de l'exoma complet filtrant l'anàlisi per als gens implicats a Ataxia Hereditària. S'han dissenyat panells específics en funció del fenotip associat i el patró d'herència familiar, distingint entre: Atàxia Espinocerebel·losa Autosòmica Dominant,  Ataxia Episòdica i un panell general d'Atàxia Hereditària.

 

12. Estudi de Paraparèsies Espàstiques  

Les paraparèsies espàstiques hereditàries (SPG) són un grup heterogeni de trastorns neurològics hereditaris i degeneratius que afecten principalment les neurones motores superiors, causant una debilitat progressiva amb espasmes musculars (debilitat espàstica) a les cames . Clínicament, les SPG es poden dividir en formes pures i formes complexes segons la presència d'altres símptomes neurològics i no neurològics com el deteriorament cognitiu. Fins avui, s'han definit més de 80 tipus genètics de SPG mitjançant l'anàlisi de lligament genètic i identificació de variants gèniques relacionades amb SPG amb herència autosòmica dominant (75-80%), recessiva (25-30%) o lligada al cromosoma X (1-2%). El 40% de les SPG amb herència autosòmica dominant correspon a la SPG tipus 4 (SPG4) deguda a variants gèniques al gen de la espastina (SPAST).  L'Hospital Clínic ha estat designat centre CSUR per a l'estudi de les atàxies i paraplegies hereditàries (CSUR 42 Ataxies i paraplegies hereditàries).

L'estudi de les SPG comença amb l'estudi dels 17 exons codificants del gen SPAST per Sanger, seguit de l'estudi de duplicacions/delecions  totals o parcials del gen SPAST mitjançant la tècnica MLPA . En els casos que no s'aconsegueix un diagnòstic s'amplia l'estudi genètic mitjançant la seqüenciació massiva del exoma complet filtrant l'anàlisi per a un panell de gens implicats a Paraparesia Espástica Familiar.

 

13. Distròfia muscular de Duchenne i distròfia muscular de Becker

Les distròfies musculars de Duchenne i Becker (DMD i DMB) són malalties neuromusculars caracteritzades per atròfia i debilitat musculars progressives, com a conseqüència de la degeneració dels músculs esquelètics, llisos i cardíacs. La DMD és més freqüent, primerenca i greu que la DMB. Ambdues malalties són de herència recessiva lligada al X i estan provocades per un dèficit de distrofina, resultant de delecions, mutacions o duplicacions al gen DMD. Les DMD i DMB afecten principalment el sexe masculí i només s'ha descrit un percentatge petit de dones portadores simptomàtiques, però resulta imprescindible la identificació d'aquestes dones asimptomàtiques. Les delecions en DMD són presents en un 80% dels casos de DMD o DMB, i només un 20% dels casos són deguts per mutacions puntuals. Les variants que no canvien la pauta de lectura de la proteïna, és a dir que la proteïna resultant pot ser més curta del normal però segueix sent funcional, són generalment responsables de la síndrome de Becker pel fet que segueix existint una quantitat relativa de distrofina a les cèl·lules. Les variants que trenquen la pauta de lectura de la proteïna i no es pot fabricar res de distrofina són responsables de la distròfia muscular de Duchenne.

El diagnòstic genètic de la DMD i la DMB es realitza mitjançant l'estudi per MLPA per a la detecció de delecions o duplicacions al gen DMD. En cas de resultat negatiu, es pot oferir l'estudi de mutacions puntuals al gen DMD mitjançant seqüenciació del exoma.