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Entendiendo la Secuenciación del Exoma

Updated: Jul 3, 2023

Actualizado 3 de julio 2023



Genes y secuenciación del genoma


ADN, Genes y Proteínas

El ácido desoxirribonucleico, mejor conocido ADN, es una molécula impresionante, la cual guarda y contiene toda la información que construye y mantiene al organismo. Todo el ADN está constituido por unas moléculas llamadas bases, que reciben el nombre de Adenina (A), Timina (T), Guanina (G) y Citosina (C), cada una de estas bases están unidas a azúcar y a un fosfato. Se puede pensar al ADN como un gran recetario que contiene todas las recetas para hacer cada parte del cuerpo. Por otro lado, cada gen sería una receta especial y exclusiva para producir una proteína, esta receta está escrita en una secuencia única de bases. Ahora bien, ¿qué es una proteína? Cada proteína sería el alimento que consigues al terminar una receta. Dentro del cuerpo, las proteínas son el grupo de moléculas más versátiles porque hacen un sin fin de tareas. Cada proteína tiene un rol específico en el cuerpo, algunas son como cimientos para construir, otras sirven como transporte, algunas más ayudan a defender nuestro cuerpo en forma de anticuerpos, unas proteínas sirven como hormonas y permiten que las células se comuniquen, otras cargan nutrientes, algunas ayudan en el movimiento de los músculos, varias más controlan el crecimiento y un grupo de proteínas llamadas enzimas, aceleran procesos metabólicos. Lo cierto es que las proteínas hacen una gran variedad de tareas para mantener la vida y para crearlas el cuerpo sigue las recetas de un gen.


Las partes de un gen

Cada persona tiene dos copias de cada gen, una otorgada por la madre y la otra por el padre. Los genes se guardan en los cromosomas, que son ADN que está supercondensado. Los genes están codificados por cuatro químicos llamados bases. Las cuatro bases son Adenina (A), Timina (T), Guanina (G) o Citosina (C). Todos los genes juntos construyen el genoma, mismo que se guarda en el ADN. Cada gen tiene una secuencia de las basesAdenina, Timina, Guanina y Citosina, las cuales son únicas y son las instrucciones de la receta. Esta secuencia exclusiva son las instrucciones para construir una proteína específica. Por supuesto, para nosotros AGTCAGTAA, no nos suena a nada, pero para las células, una secuencia así, tiene todo el sentido del mundo. Ahora, dentro de un gen existen dos regiones llamadas intrones y exones. Los intrones son partes no codificantes, en otras palabras no ayudan a hacer una proteína, son como espacios en blanco. Los exones, por otro lado, tienen la función de codificar y son los que en realidad tienen las instrucciones de construcción de una proteína.

ADN y cromosomas

Aquí puedes ver cómo se guarda todo el material genético. La receta está escrita en A, C, T y G, y se guarda dentro de un gen, el cual se almacena dentro del ADN, que a su vez se guarda en forma de cromosomas.


Mutaciones

Una mutación es un cambio en el ADN. Una mutación no tiene que ser mala siempre, pero hay mutaciones que, sin duda, son malas para la salud. Las mutaciones se pueden clasificar en mutaciones recesivas o dominantes. Recuerda que hay dos copias de cada gen y esto crea un sistema de seguridad, si un gen falla, el otro puede seguir funcionando con normalidad. Las mutaciones recesivas son aquellas donde las dos copias del gen tienen que estar mal para causar un cambio. Las mutaciones dominantes son mucho más potentes, basta con que solamente una copia del gen este mal para causar cambios en el organismo. Hay unas mutaciones especiales que se llaman ligadas al sexo y vienen en los cromosomas sexuales. Los hombres tienen cromosomas XY y las mujeres XX. Por ejemplo, mutaciones en el cromosoma X pueden no afectar a una niña porque tiene dos copias del gen, es decir, tiene dos cromosomas X; pero a un niño sí le causaría problema porque sólo tiene una copia. Las mutaciones se pueden clasificar así mismo en tres categorías: missense o cambio de sentido, nonsense o sin sentido y frameshift o cambio de lectura. Las mutaciones de cambio de sentido ocurren cuando se agrega un aminoácido incorrecto a la proteína, puedes pensarlo como si en una receta estuviera un ingrediente incorrecto, en vez de agua le pones leche. En la mutación sin sentido, lo que ocurre es que la proteína no se acaba de construir, puedes pensarlo como si a la receta le faltarán ingredientes. Finalmente, la mutación de cambio de lectura causa que se agreguen los ingredientes en desorden. Algunas mutaciones ocasionan que las proteínas no funcionen o trabajen pobremente, incluso, que no se produzcan. En los casos donde las proteínas no funcionan bien ocurre una enfermedad.


Análisis genéticos

Hay diferentes tipos de análisis genéticos, pero lo que se hace en estas pruebas es “leer” los genes para ver que estén correctos, como revisar un libro antes de sacarlo al mercado. Algunas pruebas pueden “leer” un solo gen, otra puede buscar información perdida y una más puede “leer” todos los genes, esta última prueba se llama secuenciación del exoma.


ADN multicolor

En tu ADN hay millones de instrucciones para formarte.


Qué es la secuenciación del exoma

La secuenciación del exoma es una herramienta de diagnóstico genético exhaustiva que identifica los cambios en el ADN del paciente. En este estudio genético se analizan los 20.000 genes que forman el exoma, la parte del gen con instrucciones. En la secuenciación del exoma, nuestro laboratorio, Insight, usará tecnología de secuenciación de nueva generación para leer todos los exomas, que son la parte codificante del gen. Así, el laboratorio puede encontrar los genes que están mutados y, por lo tanto, no funcionen adecuadamente creando proteínas subóptimas, las cuales no cumplen bien su función, dando como resultado enfermedades.


Este análisis de laboratorio es como tener a alguien que lea todas las recetas en tu recetario y que verifique que están bien. El laboratorio puede encontrar mutaciones (cambios en la receta), las cuales cambian la actividad de la proteína. Puede haber mutaciones donde la secuencia del gen tenga sólo una letra de cambio y a causa de ello, la proteína ya no funcione bien. Incluso, puede haber cambios más complejos donde desaparezcan ingredientes o cambios donde se agregan ingredientes. Sea cual sea el caso, estos cambios en la receta causan una enfermedad, que con este análisis se puede diagnosticar. Y no creas que es poca información, el gen más pequeño tiene 76 instrucciones; el más largo y grande, que se llama distrofina y es del músculo, tiene unas 2 millones, y esos solamente son dos genes, la secuenciación del exoma analiza todos.


Qué es una enfermedad rara

Una enfermedad rara es aquella que afecta a una baja proporción de la población. En México, se considera una enfermedad rara cuando afecta a menos de 5 por cada 10,000 habitantes. En Estados Unidos, es cuando afecta a menos de 200,000 personas en todo el país. Finalmente, en la Comunidad Europea es cuando afecta a 1 en 2000. Dependiendo del lugar, cambia un poco la definición de enfermedad rara, pero lo que queda claro es que afectan a una baja proporción de la población. Sin embargo, existen alrededor de 7000 enfermedades raras, por lo que las herramientas genéticas son increíblemente necesarias.


Lazo conmemorativo de las enfermedades raras de color azul, verde y rosa

Los colores que representan a las enfermedades raras son el rosa, azul y verde, y la mascota es una cebra, porque en este mundo es más común ver caballos que una cebra. Por supuesto, las rayas de la cebra son de estos tres colores.


Para qué se realiza la secuenciación del exoma

Con más de 7000 enfermedades raras, de las cuales aproximadamente el 80% están ligadas a una mutación en los genes, la secuenciación del exoma es una herramienta diagnóstica de gran valor. Encontrar un diagnóstico para una enfermedad rara puede ser toda una odisea, que no sólo es cansada emocional y físicamente, sino que puede resultar económicamente nociva. Por ello, con la secuenciación del exoma podemos encontrar en casi el 50% de los casos el diagnóstico acertado para enfermedades raras. Encontrar un diagnóstico, no sólo nos puede dar paz mental, sino que inmediatamente tu médico puede tomar el mejor tratamiento para la condición específica del paciente.


Cuándo se recomienda realizar una secuenciación del exoma

· Cuando presentamos enfermedades poco conocidas.

· Si ya se han realizado pruebas genéticas y éstas no han dado un diagnóstico.

· Cuando el fenotipo clínico (lo que el doctor ve físicamente) coincide con más de una enfermedad genética.

· Cuando el fenotipo clínico no corresponde a ninguna enfermedad conocida.

· Cuando el diagnóstico es incierto, ya que los signos y síntomas se traspasan entre varias enfermedades genéticas.

· Cuando existe sospecha de una enfermedad genética, la cual no tiene otro método diagnóstico fuera de la secuenciación de exoma.

· Signos y síntomas complejos, poco específicos, a los que no se encuentra un diagnóstico claro.

· Sospecha de desbalances cromosómicos.

· Sospecha de enfermedades mitocondriales, las mitocondrias son un orgánulo de las células muy peculiar, que nos hereda nuestra mamá.

· Manifestación de enfermedades severas en la infancia.

Secuenciación del genoma en pasos

A grandes rasgos, en la secuenciación del exoma, tomamos una muestra de ADN, lo partimos para que sea más fácil de “leer” y usamos bioinformática para compararlo con ADN sano.


Cómo se realiza la prueba

En esta prueba se le toma una muestra sanguínea al paciente y en algunos casos a sus padres. Nuestro laboratorio, Insight, extrae el ADN de la sangre de un paciente y posteriormente, realiza una librería de preparación, que significa que se parte el ADN en muchos pedacitos pequeños para que sea fácil de “leer”, porque recuerda que hay miles de recetas y millones de pasos en ellas. El siguiente paso es secuenciar los exomas, con tecnología de secuenciación masiva de nueva generación. Aquí lo que se hace es que se copian los fragmentos de ADN muchas veces y después se identifican las variantes genéticas, los pequeños cambios que están en tus genes y recetas,esto lo logramos usando un programa bioinformático. Suena complejo y lo es, pero a grandes rasgos lo que se hace es comparar tu recetario con el de una persona sana para ver las diferencias. Las variantes encontradas son analizadas para determinar si son patológicas o no, comparándolas con ADN que se sabe es sano. Finalmente, se realiza la confirmación de variantes, donde Insight se asegura de que no haya falsos positivos. En otras palabras, que no estés enfermo, pero la prueba diga que sí. Luego, se entrega un reporte para el médico y el paciente.


Cuáles son los posibles resultados

El Colegio Americano de Medicina Genética y Genómica (ACMG, por sus siglas en inglés) utiliza 5 términos para el diagnóstico de las variantes de los genes.

  1. Variante Patológica

  2. Variante Posiblemente Patológica

  3. Variante Incierta

  4. Variante Posiblemente Benigna

  5. Variante Benigna

La variante patológica se considera positiva y lo que significa es que hay una alteración genética que desarrolla la enfermedad. Un resultado posiblemente patológico se refiere a que la variante genética tiene más de 90% de probabilidad de ser la causa de enfermedad. Una variante incierta es aquella que no ha demostrado ser patológica, pero tampoco benigna, aún no se conoce a profundidad. Una variante posiblemente benigna se refiere a que la variante genética tiene una probabilidad de más del 90% de ser benigna. Finalmente, una variante benigna es aquella que no genera una enfermedad. Recuerda, hay mutaciones que pueden no hacernos nada.


Referencias


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Warr, A., Robert, C., Hume, D., Archibald, A., Deeb, N., & Watson, M. (2015). Exome Sequencing: Current and Future Perspectives. G3 (Bethesda, Md.), 5(8), 1543–1550. https://doi.org/10.1534/g3.115.018564



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