07 marzo, 2011

Una forma segura de diagnosticar el síndrome de Down en fetos

Todas las mujeres gestantes siempre tienen un cierto temor a que su bebé nazca con algún problema genético o malformación congénita. Nadie está a salvo de sufrir uno de estos problemas, aunque hay ciertos factores que están directamente relacionados con ellos, tales como, el consumo de sustancias tóxicas, la exposición a fuentes de radiación, entre otras. Las malformaciones congénitas son fáciles de detectar a través de una simple ecografía, pero no ocurre lo mismo con un problema genético.

Uno de los más frecuentes es el síndrome de Down, el cual tiene una incidencia de 1 en cada 700 nacimientos, siendo la etiología más común del retardo mental. El síndrome de Down ocurre por la presencia de una copia más del cromosoma 21, por eso también es conocido como trisomía 21.

21_trisomy

Actualmente, la forma de diagnosticar esta condición genética antes que nazca el bebé es a través de la amniocentesis. Esta prueba consiste en tomar una muestra del líquido amniótico que rodea al feto y hacerle los estudios genéticos correspondientes. También se pueden hacer estudios genéticos de muestras tomadas del vello coriónico o de la sangre que circula a través del cordón umbilical (cordocentesis). El problema radica en que todas estas pruebas son invasivas, por lo tanto son riesgosas para el bebé ya que pueden traer consigo daños al feto y hasta abortos involuntarios.

En 1997, el Dr. Dennis Lo descubrió la presencia de ADN fetal en muestras de suero de madres gestantes. Este descubrimiento abrió las puertas hacia el diagnóstico pre-natal no-invasivo de enfermedades genéticas. El año pasado, el mismo Dr. Lo hizo análisis genéticos para determinar alelos mutantes en el ADN del feto usando técnicas de secuenciamiento de última generación. Sin embargo, debido a su alto precio, no sería viable su implementación en clínicas y hospitales como prueba rutinaria durante el control del embarazo.

Por otro lado, en el 2002 se descubrieron regiones diferencialmente metiladas entre el ADN materno y el ADN del feto a las cuales llamaron DMR (differentially methylated regions). Fue así que muchos investigadores empezaron a buscar en el ADN del feto marcadores específicos de enfermedades genéticas asociadas a estas regiones. El primer gen que se encontró diferencialmente metilado en la madre y el feto fue el gen SERPINB5. Este gen se encuentra hipometilado en el ADN fetal.

Para estudiar el grado de metilación del ADN se requiere del uso de enzimas de restricción sensibles a metilación y el bisulfito de sodio. La función de las enzimas de restricción es cortar el ADN trozos más pequeños, en secuencias específicas metiladas. Por otro lado, el bisulfito de sodio tiene la capacidad de modificar el ADN convirtiendo las citosinas no metiladas en uracilo, los cuales serán convertidos a timina durante la PCR, de esta manera, se podrá determinar el grado de metilación de una secuencia en función a los cambios de base (guanina por timina).

El problema de esta técnica radica en que el bisulfito de sodio degrada hasta el 96% del ADN, y como la presencia de ADN fetal en el suero de la madre es sumamente bajo —del 3% al 6% del ADN total— no será muy conveniente ya que la poca cantidad o ausencia de ADN fetal, debido a la degradación, podría generar falsos negativos.

Científicos chipriotas superaron estos inconvenientes y lograron desarrollar un diagnóstico genético para el síndrome de Down a partir del ADN fetal presente en el suero de la madre obteniendo un 100% de especificidad y 100% de sensibilidad según reportaron ayer en Nature Medicine.

Lo primero que hicieron Papageorgiou et al. fue capturar el ADN metilado del suero de la madre para aumentar su concentración (enriquecimiento). Para ello usaron una técnica conocida como MeDiP (Inmunoprecipitación de ADN metilado) que consiste en atrapar el ADN metilado usando anticuerpos específicos que se unen a ellos. Luego, determinaron regiones diferencialmente metiladas (DMR) del cromosoma 21, para poder discriminar el ADN del feto y el ADN de la madre. Finalmente, cuantificaron estas regiones usando la PCR cuantitativa (qPCR). Si el feto tenía síndrome de Down, tendría 3 cromosomas 21, por lo tanto la cantidad de un determinado DMR será mayor al de un feto normal, el cual tiene sólo 2 copias del mismo cromosoma.

MeDiP

Papageorgiou et al. identificaron y estudiaron los patrones de metilación de 12 DMR (EP1 – EP12) en dos líneas celulares (P6 y P13), tanto normales como trisómicas. Se tomaron 20 muestras de cada una y luego determinaron la tasa de metilación que hay entre ellas. Como era de esperarse, la división entre el grado de metilación de una DMR trisómica y una normal fue mayor a 1 (DMRt/DMRn > 1), porque tres cromosomas darán más DMR que dos (ver figura).

Como cada uno de los DMRs daba una tasa diferente de metilación entre trisómicos y sanos (algunos eran más discriminantes que otros), los investigadores seleccionaron 8 DMRs los cuales fueron combinados en una ecuación. La ecuación se diseñó en función a un coeficiente de discriminación que predecía si el feto tenía o no síndrome de Down. La ecuación fue desarrollada a partir de los valores obtenidos de una prueba estadística conocida como la distribución Lambda de Wilks.

D = –6,331 + 0,959 XEP4 + 1,188 XEP5 + 0,424 XEP6 + 0,621 XEP7 + 0,028 XEP8 + 0,387 XEP10 – 0,683 XEP11 + 0,897 XEP12

D: Coeficiente de discriminación. D>0: Trisómico, D<ó= 0: Normal. XEP#: Tasa específica de metilación del ADN fetal.

Luego, los investigadores tenían que probar la ecuación para y ver si tenía la capacidad de hacer un diagnóstico del síndrome de Down pre-natal. Para ello colectaron 40 muestras de suero de mujeres gestantes. Los resultados usando la técnica descrita anteriormente —MeDiPy qPCR— y la ecuación mostraron que 26 fetos eran normales y 14 tenían trisomía 21. Los resultados fueron confirmados posteriormente mediante cariotipos del feto. En otras palabras, la sensibilidad y especificidad de la técnica fue del 100%, siendo mucho más específico que la mejor técnica desarrollada hasta el momento, la RNA-SNP, la cual tiene un 90% de sensibilidad y 96.5% de especificidad.

Sin dudas es un gran avance, lo que queda ahora es hacer la misma prueba en más mujeres gestantes para dar mayor confiabilidad a la técnica y ver si al analizar más casos, la especificidad y sensibilidad se mantienen. Lo bueno es que este tipo de análisis puede ser hecho en cualquier mujer ya que no afecta la integridad de su feto, se podría aprovechar la misma muestra de sangre que se usa para otros exámenes rutinarios.


Referencia:

ResearchBlogging.orgPapageorgiou, E., Karagrigoriou, A., Tsaliki, E., Velissariou, V., Carter, N., & Patsalis, P. (2011). Fetal-specific DNA methylation ratio permits noninvasive prenatal diagnosis of trisomy 21 Nature Medicine DOI: 10.1038/nm.2312

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