Dr. Andrés Corno18 Junio 2010

Análisis Genéticos ANCORAvda Eusebio Sempere 22 03003-Alicante966 200 254 aacorno@hotmail.com

Genética y Psiquiatría

Implicaciones diagnósticas y terapeúticas

Genética y Psiquiatría

Algunos conceptos previos Patologías Mendelianas-OMIN

Patologías Multifactoriales-HUGEnet

Farmacogenética

Portada de Nature-Science15 Febrero 2001

COVER The face of the human genome. A scientific milestone of enormous proportions, the sequencing of the human genome will impact all of us in diverse ways-from our views of ourselves as human beings to new paradigms in medicine. This entire issue is devoted to the scientific announcement of the sequencing of the human genome, initial analyses of the genome and genomic data, as well as Viewpoints and News features discussing the implications of the results and paths for the future.

¿Qué es el Genoma Humano?

Núcleo

Célula humana

CromosomasProyecto internacional mas importante en Ciencias Biológicas

Duración estimada inicialmente en 15 años.Iniciado Octubre 1990

Coste 3.000 millones de dólares

Estadística Genoma : Homo Sapiens

Dec 2006Database version:48.36

Known protein-coding genes 21,541

Novel protein coding genes 1,199

Pseudogenes 2,081

Gene exons 275,708

Gene transcripts 48,400

SNPs 13,022,900

Base Pairs* 3,253,037,807

Golden Path Length** 3,093,120,360

AC109473. Homo sapiens chro...[gi:19224903]

Related Sequences, SNP, Taxonomy, UniSTS, LinkOut

LOCUS AC109473 170363 bp DNA linear PRI 07-MAR-2002 DEFINITION Homo sapiens chromosome 5 clone RP11-3B10, complete sequence. ACCESSION AC109473 VERSION AC109473.2 GI:19224903 KEYWORDS HTG. SOURCE human. ORGANISM Homo sapiens Eukaryota; Metazoa; Chordata; Craniata; Vertebrata; Euteleostomi; Mammalia; Eutheria; Primates; Catarrhini; Hominidae; Homo. REFERENCE 1 (bases 1 to 170363) AUTHORS DOE Joint Genome Institute and Stanford Human Genome Center. TITLE Direct Submission JOURNAL Unpublished REFERENCE 2 (bases 1 to 170363) AUTHORS DOE Joint Genome Institute. TITLE Direct Submission JOURNAL Submitted (04-FEB-2002) Production Sequencing Facility, DOE Joint Genome Institute, 2800 Mitchell Drive, Walnut Creek, CA 94598, USA REFERENCE 3 (bases 1 to 170363) AUTHORS DOE Joint Genome Institute and Stanford Human Genome Center. TITLE Direct Submission JOURNAL Submitted (07-MAR-2002) DOE Joint Genome Institute, 2800 Mitchell Drive, Walnut Creek, CA 94598, USA COMMENT On Mar 7, 2002 this sequence version replaced gi:18483469. Draft Sequence Produced by DOE Joint Genome Institute www.jgi.doe.gov Finishing Completed at Stanford Human Genome Center www-shgc.stanford.edu Quality: Phrap Quality >=40 100% of Sequence; Estimated Total Number of Errors is 0. FEATURES Location/Qualifiers source 1..170363 /organism="Homo sapiens" /db_xref="taxon:9606" /chromosome="5" /clone="RP11-3B10" BASE COUNT 54091 a 32693 c 32991 g 50588 t ORIGIN 1 gaattccaac ccaggcaatt ccaacccaaa ctaccattta acatttacta tcttcatttt 61 ctttcctccc tcctctttcc taattacttt tttttattct ttcactgatc ctaggctaca 121 ggcctgcctg cacgcttcga tacactgaag acaaaagaag tggttgttca ctattatgaa 181 agattaattc taactagttt cctcatttcc atagttgctt tacaacttct ccaaggtttt 241 ctactctagg tgatagaact tgaaaaaaaa ttttggtgag gtatttaaat atcacaaaat 301 ccatccattt taagtgttca attaaatgac ttttagattt atcaagcaca gctgtaatcc 361 agttttagaa cattttcatc attccaataa aattcctgct gtccatttac agttaatcct 421 catttccact tacagtcaga caaccactaa tgtacttttt gtctttagaa attttgcctt 481 ttctggacat ttgatataaa tggacttata tctctggctt attttactta gcatgttctg 541 gaggttcatc catgttataa attctgcatc agtaacttac ttttaattgc tgaataatat 601 tccactgaag ggatataaca aattttgttt atttattcac tagttgatac acatttgcac 661 tgcttctcct ttgaggctat tatgaaaaaa tgctgctagt gaatgaacat acaagtctaa 721 gtctttgtgt acacatatat tttcatttct cttggccaga tacctaggag taagattgct 781 gagtcacata actatatgtt taatattttg aggaatcact caactgtttt aaaatggtgg 841 ctgtactatt taaattccca ccagcaatga gggatcctgc ttctccacat cttcgtcaat 901 gcttattatt gcctttatga ttaaagccat cataatgggt gtgaagcagt atctcacttg 961 ggctttgatt tgcatttcct taatgattga gcatattttc atgtacttat ttgccattcc 1021 tatatatacc ttctgtggtg aaatgcctat ttaaatcttt tgcccactta aaaggtgagt 1081 tgtatttatc tttattaatg agttgcaaga atactgtgac tttagtaagt attcttcatt 1141 tgctattatc ttttaagaca cactgcattg tcctcacagc tcccattcca cccaatgtac 1201 ttgcttgtta ataaataaac tatgtctgga agaacacaca agaaagtcac agcactggtt 1261 gcctcacata cctttatgta acttctgagt tttgaatcat gtgtaataat tagtagactt 1321 aaatcacgtc cagcatctag accttaaacc agagttataa tacaggtagc caaagaaaat 1381 gctataagaa atatgcttca tgatagagaa attatttggc agaagctttt ccctttctca

Procesado de ARN Antes de la Traducción

Exón

Proteína

Traducción

Procesado

ARNm maduro

ARNm primario

Transcripción

ExónIntrón ExónIntrónADN

Anatomía de un gen

3.685Distrofina792.400.000Distrofias Musculares

2.351Factor VIII 26186.000Hemofilia A839rLDL1845.000Hipercolesterolemia Fam51Insulina31.400aaProteinaExonesTamaño pbPatologia

3.685Distrofina792.400.000Distrofias Musculares

2.351Factor VIII 26186.000Hemofilia A839rLDL1845.000Hipercolesterolemia Fam51Insulina31.400aaProteinaExonesTamaño pbPatologia

CITOGENETICA CLASICA

CITOGENETICA MOLECULAR

GENETICA MOLECULA

R

Sensibilidad detección ADN

1 banda3x106 bp

2 x 103 bp 1 bp

Conservación morfología

Si Si No

Técnicas analíticas en Genética Médica

Tipo mutación Registros % del total

Sin sentido.Diferente sentidoAjuste o splicingInserciones/delecciones pequeñas

19.837 Microalteraciones 92 %

Inserciones/duplicaciones grandesReordenamientos complejosDelecciones grandes

1.411 Macroalteraciones 7 %

HGMD-BASE DE DATOS DE MUTACIONES HUMANASMutaciones en 1039 genes .21.591 Registros

Cardiff-Instituto de Genética Médica

Implicaciones a nivel proteico de las variaciones en la secuencia

Presencia/Ausencia de proteína

Cantidad de proteína

CARACTERISTICAS

Estabilidad de la proteína

Especificidad por el sustrato Km

Plegamiento

MUTACION EFECTO

Sin sentido:stop Truncada

Mismo sentido-silenciosa

Ninguno

Diferente sentido Pérdida de función

Cambios afectan splicing

Proteina aberrante

Perdida de secuencias

Proteina truncada-ausente

Desordenamiento secuencias

Proteina anormal,ausente o niveles alterados

Repetición de secuencias

Aumento expresión

Regiones No Codificadas

Región no codificadaExón

Gen 2

Gen 1

Intrón no codificado

Proteína 1

Proteína 2

Región no codificada

Alteración en proteínas y edad de presentación enfermedades Mendelianas

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

UteroNacim.-1 año1año-Puber.Puber-50años>50 años

En útero 143

Nacimiento-1 er año vida 234

1 er año vida-Pubertad 247

Pubertad a los 50 años 225

Sobre los 50 años 18

Genes y edades de presentación de patologías hereditarias 867

Tipos de Variaciones Genéticas de interés clínico

Polimorfismos de nucleótido -SNPs

Variaciones de unidades de repetición CNV-Copy number variation

Metilación de citosinas Cambios epigenéticosMetilación de islas de CpG y metilación y

acetilación de histonas en el nucleosoma

The Human Genome Epidemiology Network

En portada una camiseta que lleva un mapa de la secuencia génica del cromosoma 1 humano simboliza el avance del año 2007.

“El Descubrimiento de que el ADN difiere de persona a persona mucho mas de lo que se había sospechado “

SNP Single Nucleotide PolymorphismEs el tipo de variación genética mas sencilla y frecuente

En principio cada base puede estar reemplazada por las otras tres.Dando lugar a locus generalmete bialélicos y ocasionalmente trialélicos.

Existen dos tipos distintos de sustituciones:

TRANSICIONES :base puríca por base púrica A>G G>A

base pirimidínica por base pirimidínica C>T T>C

TRANSVERSIONES :base púrica por pirimidínica A>C A>T G>C G>T

base pirimidínica por púrica C>A C>G T>A T>G

Mapas genómicos de SNPs

1998:The International SNP Consortium Ltd. Objetivo: analizar los SNPs a lo largo de todo el genoma. http://snp.cshl.org2002: Proyecto HapMap:Análisis del ADN sobre una muestra de 270 individuos :90 europeos,90 africanos ( Yoruba;Nigeria) ,90 asiáticos (45 Japón, 45 Chinos Han )

Objetivo:determinar el perfil de los SNPs cada 5 Kb en estas 4 poblaciones http://hapmap-org.

SNP Características10 millones : la densidad media en el genoma es de 1 SNP por cada 300 nt con una distribución relativamente homogénea en los autosomas.

Los SNPs están presentes en la mayoría de los genes.

Presentan una frecuencia diferente en la poblaciones.

La gran mayoría de los SNPs no tienen consecuencias funcionales y/o patológicas pero pueden:

Dar lugar a una diferente susceptibilidad a las enfermedades

Influir en la respuesta de los fármacos.

Influir en el aprovechamiento y efectos de los nutrientes ( macro,micro y fitonutrientes).

Influir en los efectos de sustancias a las que estamos expuestos sobre el organismo

Variabilidad humana en los mecanismos de detoxificaciónFamilia de las UDP Glucuronil Transferasas 10-100-1000-10.000

No detectable145112637-hidrixibenzo (a)pireno

No detectable13191121104-Metil umbeliferona

UGT1A7*3

N129K

R131K

W208R

UGT1A7*2

N129K

R131K

UGT1A7*4

W208R

UGT1A7*1

Tipo salvaje

SUSTRATO

Actividades

Pmol/min/mg

No detectable145112637-hidrixibenzo (a)pireno

No detectable13191121104-Metil umbeliferona

UGT1A7*3

N129K

R131K

W208R

UGT1A7*2

N129K

R131K

UGT1A7*4

W208R

UGT1A7*1

Tipo salvaje

SUSTRATO

Actividades

Pmol/min/mg

SNPS y perfiles de riesgo

SNPs y variaciones proteicasHay variaciones q no comportan cambios en aa y no tienen consecuencias funcionales

Hay variaciones q comportan cambios en aa con consecuencias funcionales

A T G C T A C C T +3 G Eficacia Función 100 %

A T C C T A C C T +3 C Eficacia Función 25 %

Analizamos clínicamente variaciones asociadas a riesgo

Variaciones en el número de copias

Utilidad Clínica variaciones número de copias

Diagnóstico patologías:

Cáncer colon familiar no polipósico HNPCC MIN+ ( genes mutadores MSH2-MLH1-PMS1-PMS2

Patologías hereditarias neurodegenerativas: Huntington-HD, Ataxias Espinocerebelosas SCA , X- Frágil• Enfermedades por expansión de tripletes (CAGn-CTGn-GCGn• Herencia mendeliana con particularidades ( anticipación )• Las distintas enfermedades son homogéneas desde punto vista mutaciones• Relación entre gravedad y número copia tripletes

Determinantes de la respuesta farmacológica, Farmacogenética:

• CYP2D6• 5-HTT-SLC6A4• TS• UGT1A1

Base CODIS en Genética Forense-STR

La unidad de repetición es variable en cada muestra analizada, mientras que las regiones de los flancos donde los cebadores /primers de PCR se unen son constantesHOMOCIGOTOS= ambos alelos tienen la misma longitud ( unidades de repetición )HETEROCIGOTOS= los alelos difieren en el nº de unidades de repetición y pueden diferenciarse

“ Epigenética”

• Estamos acostumbrados a la idea de que el potencial codificante del genoma reside en la secuencia de las 4 bases nucleotídicas, A;G;C y T.

• Información adicional que afecta al fenotipo está almacenada en la distribución de la base modificada 5-metilcitosina

• Esta forma de almacenamiento de información es lo suficientemente flexible para adaptarse a los diferentes tipos de células somáticas y lo suficientemente estable para mantenerse durante la mitosis y meiosis.

• Esta modificación del genoma , opuesta a la de afectar a la propia secuencia, se conoce como• EPIGENETICA ( epi griego mas alla de , por encima de).

• La metilación densa de regiones promotoras se asocia a una estructura compacta de la cromatina que va acompañada de un silenciamiento de los genes afiliados

• En la última década se ha comprobado la importancia del silenciamiento transcripcional asociado a la metilación de la citosina en :

• CANCER• SALUD MENTAL• INACTIVACION DEL CROMOSOMA X• DESARROLLO DE MAMIFEROS• IMPRINTING• DEFENSA CONTRA PARASITOS INTRAGENOMICOS

Epigenética-Metilación de citosinas

SAM SAHSAM=S-Adenosil Metionina

SAH=S-Adenosil Homocisteina

DNMT1,2,3a,3b

Citosina5-Metil Citosina

Lisina E-N-AcetilLisina

Arginina H-N-Dimetil Arginina

HAT

HMT

SAM SAH

Ac-Co A Co A

Estatus y patrones de metilación en el promotor de islas CpG y expresión génica

Citosina no metilada

EXON 1

Transcripción

Citosina metilada –CH3

EXON 1

Transcripción

Fármacos Epigenéticos con potencial terapeútico

Inhibidores ADN Metiltransferasas

Análogos nucleósidos

5-AzacitidinaDecitabinaZebularina

MDS FDA aprobado uso clínico.Leucemia.Tum sólidosMDS/ Fase II. Leucemia/ PreclínicaC. Vejiga/Preclínica

Análogos de no nucleosidos

ProcainamidaProcainaEGCG Epigalocatequina 3 Galato

C próstata/preclínicaC mama/preclínicaFotocarcinogénesis/preclínica. C cervix/Preclínica

Oligonucleótidos antisentido

DNMT1 ASO Tumores sólidos/ Fase I

Inhibidores Histonas deacetilasas

Hidroxamatos:

TricostatinaSAHA

C mama y C ovario/ PreclínicaTumores sólidos y Leucemias/Fase I y II

Tetrapéptidos cíclicos:

DepsipetidoApicidin

Leucemia/ Fase I y II.Melanoma C Colon/PreclínicaLeucemia / Preclínica

Acidos alifáticos:

Acido ValproicoFenil butirato

C mama y C ovario/PreclínicaTrastorno Bipolar / Uso rutinario/ Mecanismo ?MDS. Leucemia/ Fase I

Benzamidas

MS-275CI-994

Tumores sólidos/ Fase ITumores sólidos/Fase I

Cetonas Electrofílicas:Trifluorometil cetonasα-Cetoamidas

Cáncer/ PreclínicaCáncer/Preclínica

Genética y Psiquiatría Algunos conceptos previos

Patologías Mendelianas-OMIN

Patologías Multifactoriales-HUGEnet

Farmacogenética

Genética Médica

MECANISMOS DE HERENCIA TRADICIONAL

• MONOGENICAS-Mendelianas

• Dominantes

• Recesivas

• Ligadas al X

• CROMOSOMICAS

• Alt.numéricas(Trisomias)

• Alt.estructurales(traslocaciones)

NUEVOS MECANISMOS DE HERENCIA

• MITOCONDRIAL• MOSAICISMO• DISOMIA UNIPARENTAL• DEFECTOS ORIGEN PATERNO• IMPRINTING-EPIGENETICOS

POLIGENICAS O MULTIFACTORIALES

Interacciones genes-genes y genes-medio ambiente

OMIN ( Mendelian Inhiritance in Man )Victor A McKusick 1986

Esquizofrenia formas hereditariasOMIN Gene

TestPHSC

613025

SCZD13 15q13 CHRNA-7 (118511)Receptor α 7 Nicotínico Candidato posicional y funcional ISC 2008

600850

SCZD4 22q11.2 Si AD-Si PRODH (606810)Prolina deshidrogenasa

181510

SCZD1 5q23-q35 Si AD-Si EPN4 Epsina 4 codifica protena enthoportin papel transporte y estabilidad vesículas de neutransmisores en sipnapsis y neuromas

603013

SCZD6 8p21,8p22-p11

Si NRG1 (142445) Neuregulin-1 papel en expresión y activación de receptores de neurotransmisores (receptores glutamato )

600511

SCZD3 6p23 Si AD-Si DTNBP1 (607145) Dysbindin

603342

SCZD2 11q14-q21 Si FYXD6 (606683) Phosphohippolin modula propiedades cineticas Na,K-ATPasas

604906

SCZD9 1q42.1 DISC1 (605210) Relacionado memoria visual a corto plazo

603176

SCZD7 13q32 Si DAOA/G30 no directamente implicado si con cambios de humor

605419

SCZD10 15q15 AD-Si Delecciones.Relacionado con periodos catatónicos

603175

SCZD5 6q13-q26 Si TRAR4 o TAAR6 (608923) Trace amine receptor 4

603206

SCZD8 18p GNAL Subunidad α proteina G Relacionado trastorno bipolar. Regulacion epigenética de la región

608078

SCZD11 10q22.3 NRG3 neuregulin-3

608543

SCZD12 1p36.2

612361

SCZD14 2q32.1 ZNF804A( 612282)

Patrón de Herencia:Autosómico Dominante

No se produce saltos entre generaciones

Transmitida igualmente por hombres y mujeres

Cada chico tiene una probabilidad del 50% de heredar la enfermedad

Afectado

Normal

Patrón de Herencia:AutosómicoDominante

• 1.-El fenotipo aparece en cada generación;cada individuo afectado posee un progenitor afectado• Excepciones:reales o aparentes a esta regla en genética clínica:• A.-Mutaciones de novo,es decir mutación reciente en un gameto de un progenitor

fenotipicamente normal• B.-Excepciones aparentes en sujetos que han heredado el gen responsable pero que son

de expresividad variable o penentrancia reducida.

• 2.-Cualquier hijo de un progenitor afectado posee un 50% de riesgo de heredar el rasgo.• Verdadero en la mayor parte de las familias.• Estadísticamente cada miembro de una familia es el resultado de un “evento

independiente” por ello en una familia determinada puede existir una amplia desviación de la relación esperada 1:1

• 3.-Los miembros fenotipicamente normales de una familia no trasmiten el fenotipo a sus hijos.• La penetrancia reducida y la expresividad variable pueden producir excepciones aparentes

de esta regla.

• 4.-Los varones y las mujeres poseen la misma probabilidad de transmitir el fenotipo a sus hijos de cualquier sexo. En particular la transmisión de varon a varón puede ocurrir y es posible que los varones tengan hijas no afectadas

U.S.Surgeon General’s Family History Initiative

In colaboration with Federal Health Agencies:

Todos tenemos una historia familiar de algo

Compartimos genes, hábitos, ambiente, culturaE cardiacas

Cáncer

Diabetes

Infarto

Obesidad

Hipertensión

HipercolesterolemiaAsma

ArtritisEnfisema

Alergias

E. Renal

Osteoporosis

Depresión

Alzheimer

Pelo rizado

Ojos Azules

Delgadez

Acne

Genética y Psiquiatría Algunos conceptos previos

Patologías Mendelianas-OMIN

Patologías Multifactoriales-HUGEnet

Farmacogenética

Fibrosis quística Cardiovasculares Accidentes

Corea Huntington Oncológicas I nfecciosas

Hemofilia Neurodegenerativas

Talasemia Autoinmunes

Cánceres hereditarios I nflamatorias

Cardiomiopatía hipertrófica

Genes

100 % 0%

Medio ambiente: Alimentos, aire, agua, exposiciones (f ísicos, químicos, biológicos )

0 % 100%

The Human Genome Epidemiology Networky Fármacos

Documentos 32.185

Meta-Analysis 676

Revisiones 65

Enfermedades 1952

Genes 3252

EstudiosGenome-wide 114

The Human Genome Epidemiology. HuGENet™ Es un proyecto de colaboración voluntaria internacional enfocado en valorar el papel de la variación genética humana en la salud y en la enfermedad a nivel de la población. Desde el 2001 HuGENet mantiene una base de datos de los estudios epidemiológicos basados en la población publicados sobre genes humanos

Depresión Mayor ” Genes Asociados”

Transportadores

ABCB1 5 Trasportador dependiente ATP

SLC6A4 105 Transportador de serotonina

SLC6A3 5 Transportador de dopamina DAT

SLC6A2 10 Transportador de noradrenalina NET

Metabolismo TPH2 12 Triptofano hidroxilasa 2 neural NTPH

TPH1 18 Triptofano hidroxilasa 1 ez limitante síntesis serotonina

COMT 18 Catecol-O-Metil Transferasa

CYP2D6 7 Cotocromo P450 Familia 2 Polipieptido D6

MAOA 12 Metab neurotrans. Oxidación serotonina,dopamina y noradrenalina y aminas dietarias Mem mit

Receptores HTR1A 22 Receptor 1 A Serotonina

HTR2A 18 Receptor 2 A Serotonina

DRD2 5 Receptor D2 Dopamina

ACE 9

GNB3 9

BDNF 22 Factor neurotrófico derivado del cerebro

CRHR1 5 Receptor 1 Hormona liberadora corticotropina

APOE 14 Proteina transporte de lípidos

Mutaciones-Enfermedad MonogénicaPolimorfismo-Poligénica-Susceptibilidad

TP53-01 rs1042522 Ex4+119 C>G P72R

TP53-65 rs9895829 IVS4-125 T>C  

TP53-82 rs35850753 IVS4-117 G>A  

TP53-66 rs2909430 IVS4-91 G>A  

TP53-18 rs1800372 Ex6-34 A>G R213R

TP53-64 rs35163653 Ex6-24 G>A V217M

Lo importante:

La frecuencia de las variaciones

El impacto de la variación sobre la función

El impacto de la variación sobre la interacción gen-ambiente o gen-gen

Frecuencia Síndrome Li-FraumeniMutaciones Germinales en P53 0,002 % 1/50.000

Polimorfismo P53 P72RGenotipo riesgo Caucásicos

Pro CC 12,9 %

Estudio de asociación casos y controles con plataforma Affymetrix .2000 casos y 3000 controles por cada una de 7 enfermedades frecuentes, una de ellas el

Trastorno Bipolar. 500.568 SNP que cubren entre un 43-80% de los alelos que confieren riesgos relativos entre 1.3-1.5 para un valor de P5x10-7.

Para el trastorno bipolar se identifican 24 nuevas señales de asociación independientes.

RUTAS METABOLICAS SOBREREPRESENTADAS EN EL TRASTORNO BIPOLARAnálisis de rutas metabólicas en siete enfermedades frecuentes por GWAS-Genome Wide Association

A Torkami et al Genomics 2008;92(5):265-272

Ruta metabólica P-ValorMetabolismo Heparina y Heparan sulfato 0.01

Proceso neurofisiológico: Regulación por glutamato de la señalización del receptor D1A de la Dopamina

0.04

Remodelación citoesqueleto: Receptor Alpha 1 A adrenérgico- dependiente de la inhibición de PI3K

0.01

Metabolismo Niacina-HDL 0.03Ruta:Regulación de la señalización por dopamina ( AMPA receptor, GABA receptor Beta 1 y Beta 3 y PP2A)

Ruta relacionada la de Heparan sulfato:EXTL (glucosiltrasferasa y tres sulfotransferasas q se expresan en cerebro HSST3,HS6ST3 y HS6ST1, las sulfotransferasas inactivan a la dopamina por sulfación y se cree que la inactivación de las sulfotransferasas altera el aclaramiento de la dopamina del espacio extracelular que rodea a las neuronas.

Las otras dos ruta ligan el trastorno bipolar con enfermedades metabólicas-Alta grado de correlación con CAD y T2D

Ciclo vital de los neurotransmisores:Síntesis

Empaquetamiento en vesículas

Fusión de vesículas que conduce a la liberación

Eliminación y degradación

SEROTONINA

Síntesis: TPH2Empaquetamiento en vesículas: SLC18A2Fusión de vesículas que conduce a la liberación: SLC6A4 Eliminación y degradación

NEUROTRANSMISORESNeurotransmisor

Precursores Efecto Postsináptico

Velocidad síntesisPaso limitante

Mecanismo Eliminación

FactoresExogenos

Factores Endógenos:Variantes Genéticas

Acetil Colina Colina+Acetil CoA

Excitatorio CAT(colina acetiltransferasa) Acetilcolinesterasa

Serotonina Triptófano Excitatorio TPH2Triptófano hidroxilasa

Transportadores MAO

Histamina Histidina Excitatorio Histidina descarboxilasa Transportadores

ATP ADP Excitatorio Fosforilacion oxidativa mitocondrial ,glucolisis

Hidrólisis a AMP y adenosina

Glutamato Glutamina Excitatorio Glutaminasa Transportadores

CatecolaminasAdre,Nor,Dopam.

Tirosina Excitatorio THTirosina Hidroxilasa

TransportadoresMAO, COMT

Neuropéptidos Aminoacidos Exci/Inhib Síntesis y transporte Proteasas

GABA Glutamato Inhibitorio GAD(glutámico

decarboxilasa)

Transportadores

Glicocola Serina Inhibitorio Fosfoserina Transportadores

Contenido de Triptófano en alimentos ¿ Cuales son los patrones alimentarios en el verano y su relación con las enf

psquiátricas ?

Referido 100 gr USDA Triptófano mg/100 alimento

Yogur desnatado natural 1118 0.032 g

Leche 2% MG +Vit A 1079 0.040 g

Huevo gallina entero fresco 1124Huevo frito 1128

0.125 g 0.180 g

Tomate rojo maduro 11529 0.006 g

Melocoton crudo 09236 0.010 g

Queso gouda 1022Queso gruyere 1023Queso parmesano 1033

0.352 g0.421 g0.482 g

Pechuga de Pollo cocinada 05325 0.195 g

Jamón serrano 1016 0.202 g

Solomillo Ternera 13456 0.202 g

Bacalo 15015Atun fresco 15117Salmon fresco 15083

0.199 g0.261 g0.223 g

Garbanzo 16357Judias blancas 16045

0.085 g0.250 g

NecesidadesAminoac¡dosEsenciales

mg/g proteinas a,b

mg/g N

Histidina 18 114

Isoleucina 25 156

Leucina 55 341

Lisina 51 320

Metionina+cistina

25 156

Fenilalanina+tirosina

47 291

Treonina 27 170

Triptofano 7 43

Valina 32 199

Genética y Psiquiatría Algunos conceptos previos

Patologías Mendelianas-OMIN

Patologías Multifactoriales-HUGEnet

Farmacogenética

FARMACOGENETICA Y PSIQUIATRIAAplicaciones Prácticas

FARMACOGENETICA Concepto Intoducido por Vogel

1959 Isoniazida-Acetiladores Lentos

Las concentraciones plasmáticas del PA tras la ingesta de una misma dosis seguian en la población una distribución bimodal.

Los acetiladores lentos presentaban efectos adversos, polineuropatias periféricas que requerían tratamiento farmacológico

PharmacogenomicsPharmacogenomics“Drugs by Design?”“Drugs by Design?”

“In the very near future, “In the very near future, primary care physicians will primary care physicians will routinely perform genetic routinely perform genetic tests before writing a tests before writing a prescription because (they prescription because (they will) want to identify the will) want to identify the poor responders.”poor responders.”

F. Collins F. Collins (AAFP Annual Meeting, 1998)(AAFP Annual Meeting, 1998)

“En un futuro próximo los médicos de atención primaria rutinariamente realizarán pruebas genéticas antes de

prescribir porque querrán identificar a los que responden mal” F.Collins -1998

Principio evolutivo

Mólecula Conjugación Transferasas Número Genes Polimorfismos descritos

Glutation GSTs 22 11

A. Glucurónico UGTs(UGT1A-UGT2A,B)

16 >32UGT1A1

R.Sulfónico SULTs(SULT1-SULT2)

10 6

R.Acetilo NATs 2 50

R.Metilo MTs COMT,TPMT,HMT

Lista de genes ABC transportadores humanos,funciones y enfermedades causadas

NOMBRE FUNCION ENFERMEDAD

ABCA1 Transporte colesterol y fosfolípidos Enfermedad de Tangier, hipoapoproteinemia

ABCA2 Resistencia a fármacos Desconocido

ABCA4 Transporte rod fotoreceptor retinoide Stargardt/Fundus flavimaculatus,Retinitis Pigmentosa,Degeneracion macular asociada edad,Cone-rod distrophy

ABCB1 Resistencia a fármacos Desconocido

ABCB2 Transporte de péptidos Deficiencia inmune

ABCB3 Transporte de péptidos Deficiencia inmune

ABCB4 Transporte de ácidos biliaares Colestasis 3 intrahepática progresiva familiar

ABCB6 Transporte de Hierro Desconocido

ABCB7 Transporte de Hierrro Sideroblastosis y anemia ligada al X

ABCB11 Transporte de ácidos biliares Colestasis 2 intrahepática progresiva familiar

ABCC1 Resistencia a fármacos Desconocido

ABCC2 Transporte de ácidos biliares Síndrome de Dubin-Johnson

ABCC4 Transporte de nucleósidos

ABCC6 Desconocido Pseudoxanthoma elasticum

ABCC7 Canal de ion cloruro Fibrosis Quística

ABCC8 Receptor de sulfonilurea Desconocido

ABCD1 Transporte de VLFA very long fatty acids Adrenoleucodistrofia

ABCE1 Proteina union oligoadenilato Desconocido

ABCG1 Transporte de colesterol Desconocido

ABCG2 Resistencia a fármacos Desconocido

ABCG5 Transporte de esteroles Sitosterolemia

ABCG8 Transporte de esteroles Sitosterolemia

FDA-TABLA DE BIOMARCADORES GENOMICOS-I VALIDOS EN EL CONTEXTO DE PROSPECTOS APROBADOS DE

FARMACOSTécnicas: Expresión-Inmunocitoquímicas / Citogenéticas

BIOMARCADOR TEST FARMACO OTROS F. ASOCIADOS

C-Kit expresión 3 Imatinib mesilato

EGFR expresión 3 ErlotinibEGFR expresión 3 Cetuximab HNC Gefitinib

EGFR expresión 1 Cetuximab CCR Panitumab, Gefitinib

Her2/neu sobreexpres 1 Trastuzumab Lapatinib

PML/RAR α expresiónRecep A Retinoico Res y no Respondedores

3 Tretinoina Oxido de Arsénico

Delección Cr 5q 3 LenalidomidaPh1 Cr +respondedores

3 Busulfan

Ph1 Cr +respondedores

1 Dasatinib

1= Se requiere el test 2=Se recomienda el test

2*= Test para poblaciones con riesgo 3=Solamente información

FDA-TABLA DE BIOMARCADORES GENOMICOS-IITécnicas: Genética Molecular

BIOMARCADOR TEST FARMACO OTROS F. ASOCIADOS

CCR5-Quimokina C Motivo C Receptor

1 Maraviroc

CYP2C19 V 3 Voriconazol Omeprazol, Pantoprazol, EsomeprazolDiazepan, Nelfinavir, Rabeprazol

CYP2C9 v 3 Celecoxib

CYP2C9 v 2 Warfarina

CYP2D6 v 3 Atomoxetina Venlafaxina, Risperidona,Tiotropium bromuro inhalación, Tamoxifeno, Timolol maleato

CYP2D6 v 3 Fluoxetina Olanzapina,Cevimelina,Tolterodina,Terbinafina,Tramadol+Acetaminofeno,Clozapina,Aripiprazol,Metoprolol,Propanolol,Carvedilol,Propafenona,Tioridazina,Protriptilina

FHD Fam Hiper Def Mut rLDL 2 Atorvastatina

HLA-B*1502 2* Carbamazepina

HLA-B*5701 2 Abacavir

NAT v 3 Rifampicina, Dinitrato de isisirbida. Hidrocloruro de hidralazinaIsoniazida, Pirazinamida

TPMT 2 Azatioprina Tioguanina, Mercaptopurina

UGT1A1v 2 Irinotecan

UGT1A1v 2 Nilotinib

VKORC1vVit. K epoxido reduct 2 Warfarina

DPD deficiencia 3 Capecitabina Fluorouracilo crema

G6PD deficiencia 2 Rasburicasa Dapsona

G6PD deficiencia 3 Primaquina Cloroquina

Proteina C def 2 Warfarina Proteina C def

UCD Deficiencia 2 Acido Valproico

Fenilacetato y Benzoato Na Fenil butirato Na

Podemos mejorar la eficacia y seguridad en algunas terapias farmacológicas

•Muchas personas no responden a los fármacos

30-60% de las personas tratadas con medicamentos no obtienen beneficio alguno de la misma (1)

•Muchas personas padecen efectos adversos

16 % de los fármacos aprobados en USA están ligados a reacciones adversas severas (3)

En los Estados Unidos mas de 100.000 personas mueren cada año por eventos farmacológicos adversos (2)

•Aunque la genética no es la única causa, juega un papel en la explicación de la eficacia y tolerabilidad de los medicamentos

1.-Spear BB et al. (2001) Trends Mol Med 7,201-2042.-Jason Lazarou et al (1998)JAMA 279(15), 1200-12053.-HG Xie& FW Frueh (2005) Personalized Medicine 2(4),325-337

Seguridad y Eficacia del tratamiento farmacológico con antidepresivos

•El 30 % de los pacientes no responden a la monoterapia antidepresiva de primera linea.

Thase ME J Clin Psychiatry 2003

•Mas del 40 % suspende el uso de antidepresivos dentro de los tres meses

Katon et al JAMA 1995

•3/5 esta infradosificados . Consensus statement on undertreatment of derpression JAMA 1997

Variaciones Genéticas y Seguridad Farmacológica

•Se estima que la farmacogenética ejercería un beneficio directo en el 10-20% de las reacciones farmacológica adversas y desempeña un papel indirecto en un 15-40 % adicional (1)

•Se citan frecuentemente a 27 fármacos como causantes de reacciones adversas.

•De estos 27 fármacos, el 59 % son metabolizados por al menos una enzima que conocemos tiene variantes alélicas que causan una metabolización pobre (2)

1.-M Ingelman-Sundberg Journal of Internal Medicine 20012.-Phillips et al JAMA 286(18),2270-2279,2001

Enzimas del Citocromo P450 y PolimorfismosEnzimas del Citocromo P450 y Polimorfismos

Enzima Fracción Metabolismo Fármacos

Polimorfismos importantes

CYP3A4 40-45 % Raros

CYP2D6 20-30 % *2xn,*4,*10,*17,*41

CYP2C9 10 % *2, *3

CYP2C19 5 % *2, *3

CYP1A2 5 % *1 K

CYP2B6 2-4 % --

CYP2E1 2-4 % --

CYP2A6 2 % * 4 , *9

CYP2C8 1 % *3

CYP3A5 < 1 % *3Ingelman-Sundberg Trends in Pharmacological Sciences Vol 25,Nº4, April 2004 . Dahl Clin Pharmacokinetic 2002, 41(7), 453-470

Ajuste de dosis en función genotipo CYP2D6 Metanalisis Kirchheiner J,Nickhen K,Bauer S et al.Pharmacogenetics of antidepressants and antipsychotics:the

contribution of allelic variations to the phenotype of drug response.Mol Psychiatry 9:442-473,2004

ANTIDEPRESIVOS PM UM

Imipramina 30 180

Doxepina 35 170

Maprotilina 35 170

Trimipramina 37 175

Desipramina 40 165

Nortriptilina 48 155

Clomipramina 60 145

Paroxetina 65 143

Venlafaxina 68 130

Amitriptilina 70 135

Mianserina 70 135

ANTIPSICOTICOS

Perfenazina 30 170

Tioridazina 37 165

Olanzapina 50 155

Zuclopentixol 55 142

Aripiprazol 60 130

Flupentixol 68 135

Haloperidol 67 126

GENOTIPOGENOTIPO

FENOTIPOFENOTIPO Metabolizadores ultrarrápidos

Metabolizadoresintermedios

Metabolizadores pobres

Dosis necesarias para alcanzar las mismas concentraciones plasmáticas

500 mg 100 mg 50 mg

Alelo funcional

Alelo funcióndisminuida

Alelo no funcional

Alelo delecciónAusencia

Fármacos Metabolizados por CYP2D6 y CYP2C19

2D6 2C19Antidepresivos Beta Bloqueantes Antidepresivos Inhibidores bomba

protones

Amitriptilina Carvedilol Amitriptilina Omeprazol

Clomipramina Metoprolol Clomipramina Lansoprazo

Desipramina Propafenona Pantoprazol

Imipramina Timolol

Paroxetina Otros

Venlafaxina Atomoxetina Antiepilépticos Otros

Antipsóticos Codeina Diazepan Ciclofosfamida

Haloperidol Dextrometorfano Fenitoina Progesterona

Risperidona Flecainida Fenobarbitona

Tioridazina Mexiletine

Ondasetron

Tamoxifeno

Tramadol

GENES

RUTAS

VARIACIONES

FARMACOS

• PharmGKB Mission Statement• To develop, implement, and disseminate a public genotype-phenotype resource focused on

pharmacogenetics and pharmacogenomics. In the short term, this resource will facilitate basic research. In the long term, it will impact how medicine is delivered. This resource will serve a broad community including geneticists, molecular biologists, pharmacologists, physicians, policy makers and the lay public.

• To perform high quality research in support of this goal, and to catalyze scientific discovery in both pharmacogenetics/pharmacogenomics and biomedical informatics

• Overview• PharmGKB is a publicly available Internet research tool developed by Stanford University

with funding from the National Institutes of Health (NIH) and is part of the NIH Pharmacogenetics Research Network (PGRN), a nationwide collaborative research consortium. Its aim is to aid researchers in understanding how genetic variation among individuals contributes to differences in reactions to drugs.

• The PharmGKB database is a central repository for genetic, genomic, molecular and cellular phenotype data and clinical information about people who have participated in pharmacogenomics research studies. The data includes, but is not limited to, clinical and basic pharmacokinetic and pharmacogenomic research in the cardiovascular, pulmonary, cancer, pathways, metabolic and transporter domains. The contributers tab contains the links to all of the projects submitting data to the PharmGKB.

• The PharmGKB welcomes submissions of primary data from all research into genes and genetic variation and their effects on drug and disease phenotypes. Please contact us if you would like to submit data.

Genes 608

Literatura 2.203

Fármacos 529

Rutas 43

Enfermedades 519

Fenotipos 129

Very Important Pharmacogenes

26

Fase I-Activación 7 18 %

Fase II-Conjugación 5 13 %

Fase III-Trasportadores

4 10 %

Canales 1 2.5 %

Receptores 7 18 %

Metabolismo 13 33 %

Reparación 1 2.5

Coagulación 1 2.5 %

Depresión

Metabolismo

Transporte

Receptores

Señalización

FARMACOGENETICA Y PSIQUIATRIA

FARMACOCINETICA FARMACODINAMIAMETABOLIZACION TRANSPORTADORES RECEPTORES SEÑALIZACION

Amitriptilina CYP2D6 ABCB1/SLC6A4/SLC6A2/SCN5A/KCNH2 GNAS1/GNB3Trimipramina CYP2D6 ABCB1/SLC6A4/SLC6A2 HTR2A/DRD2 GNAS1/GNB3Imipramina CYP2D6/CYP2C19 SLC6A4/SLC6A2 HTR2A GNAS1/GNB3Clomipramina CYP2D6 SLC6A4/SLC6A2 GNAS1/GNB3Maprotilina CYP2D6 SLC6A2 KCNH2Nortriptilina ABCB1Doxepina CYP2D6 ABCB1/SLC6A4/SLC6A2 GNAS1/GNB3

Paroxetina CYP2D6 SLC6A4 HTR2A GNAS1/GNB3Fluoxetina CYP2D6 SLC6A4 HTR2A GNAS1/GNB3Citalopram CYP2C19 SLC6A4/ABCB1 GNAS1/GNB3Fluvoxamina CYP2D6 SLC6A4 HTR2A GNAS1/GNB3Venlafaxina SLC6A4/SLCA2/ABCB1Bupropion CYP2B6 SLC6A2 DRD2

Risperidona CYP1A2/CYP2D6 ABCB1 HTR2A/DRD2Olanzapina CYP1A2/CYP2D6 ABCB1 HTR2A/DRD2Haloperidol CYP2D6 DRD2Clozapina CYP1A2/CYP2D6 HTR2A/DRD2

FARMACOGENETICA Y PSQUIATRIA

ASOCIACION GENOTIPOS DE RIESGO FRENTE A CANCER COLORRECTAL EN FUNCION DE LA EDAD

OR 15-44 años

IC 95%

OR 45-64 años

IC 95%

OR >65 años IC 95%

GSTM1*1

GSTT1*0

0.18

(0.05-0.31)

P>0.05

0.85

(0.69-1.02)

P>0.05

3.99

(3.88-4.09)

P<0.001

GSTM1*1

MTHFR*2

0.25

(0.07-0.44)

P>0.05

1.17

(0.93-1.42)

P<0.05

5.49

(5.35-5.63)

P<0.001

GSTT1*0

MTHFR*2

0.33

(0.07-0.59)

P>0.05

1.53

(1.23-1.84)

P<0.001

7.17

(7.02-7.31)

P<0.001

GSTM1*1

GSTT1*0

MTHFR*2

0.63

(0.34-0.94)

P>0.05

2.98

(2.77-3.19)

P<0.001

13.93

(13.82-14.01)

P<0.001