Bioquímica y Genética Molecular

Errores Congénitos del Metabolismo

La Sección de Errores Congénitos del Metabolismo se divide en dos áreas de trabajo: el Cribado Neonatal y el diagnóstico de Enfermedades Metabólicas Hereditarias (EMH). 

En el área de Cribado Neonatal se realiza la detección precoz de un panel de 26 enfermedades en todos los bebés de Cataluña: hipotiroidismo congénito, fibrosis quística, veintiuna enfermedades metabólicas hereditarias (incluyendo fenilcetonuria y otros trastornos del metabolismo de los aminoácidos, deficiencia de biotinidasa y otros trastornos del metabolismo de los ácidos orgánicos, y diversos trastornos del metabolismo de los ácidos grasos), enfermedad de células falciformes, inmunodeficiencias combinadas graves, e hiperplasia suprarrenal congénita.

También realizamos el Cribado Neonatal de Andorra y de algunos hospitales privados de Perú.

En el otro área de la Sección se realiza el Diagnóstico de EMH, unas 1800 entidades genéticas diferentes, mediante el estudio de metabolitos, empleando diversas técnicas de cromatografía líquida y de espectrometría de masas, y mediante estudios enzimáticos. La confirmación diagnóstica generalmente se lleva a cabo con estudios genéticos. La implementación de la secuenciación del exoma celular completo nos ha permitido cubrir el diagnóstico molecular de todas estas entidades. Somos referentes para el diagnóstico y monitorización del tratamiento de estas entidades tanto a nivel nacional como de otros países. También damos soporte diagnóstico y de seguimiento de pacientes en el grupo de EMH del adulto de nuestro hospital. Además realizamos la confirmación diagnóstica de las detecciones positivas del  Programa de Cribado Neonatal de Cataluña y de otras comunidades autónomas de España, reflejando así, que ambas áreas se retroalimentan y a la vez se complementan.

También somos un  importante centro de investigación y desarrollo en el ámbito de las EMH. Formamos parte del CIBER de enfermedades raras (CIBERER) y del grupo de investigación de enfermedades metabólicas hereditarias del IDIBAPS y de AGAUR.

Jefa de Sección: Dra. Judit García

Técnicas destacadas

Cromatografía líquida acoplada a la Espectometría de masas en tándem

La cromatografía líquida acoplada a la espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS) es una potente técnica analítica que ha revolucionado el laboratorio clínico en los últimos años. Presenta grandes ventajas, permitiendo analizar con muy poca cantidad de muestra un amplio espectro de sustancias compuestos en tiempos cortos, que a la vez se pueden identificar y cuantificar con una gran selectividad, sensibilidad y especificidad. Así, la LC-MS/MS nos permite cuantificar varios biomarcadores para el diagnóstico y monitorización del tratamiento de más de 500 entidades genéticas. Su implementación ha permitido sustituir técnicas radiométricas, obteniendo la misma sensibilidad y mejor especificidad, así como eliminar técnicas obsoletas que requerían una gran cantidad de volumen de muestra.  

Por último, la aplicación de esta tecnología nos ha permitido ampliar el cribado neonatal de Cataluña de 3 a 20 enfermedades, aunque pueden detectarse hasta 60 por diagnóstico diferencial.

Cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas de tiempo de vuelo (UPLC-QTOF-MS)

En la Sección de Errores Congénitos se está implementando una nueva estrategia diagnóstica basada en la metabolómica no dirigida mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas de alta resolución (UPLC-QTOF-MS). Esta aproximación innovadora permite el análisis simultáneo de más de un millar de biomarcadores en una única prueba, lo que supone un avance significativo en el diagnóstico de enfermedades metabólicas hereditarias.

Las principales ventajas de esta técnica incluyen una reducción substancial del tiempo de diagnóstico y la posibilidad de detectar alteraciones metabólicas que podrían pasar desapercibidas con las metodologías actuales. Esto es especialmente relevante en casos con presentaciones clínicas inespecíficas, en las que no se pide el análisis de un marcador concreto y, por tanto, se puede perder la oportunidad de llegar a un diagnóstico preciso. La metabolómica no dirigida contribuye así a una visión más amplia e integrada del metabolismo, facilitando el diagnóstico de enfermedades minoritarias y complejas.

Además esta metodología puede utilizarse para proporcionar un contexto funcional para conocer la patogenicidad de variantes de significado clínico incierto (VUS).

Inclusión de pruebas de segundo nivel en el programa de cribado neonatal

Las pruebas de segundo nivel son pruebas adicionales específicas que se realizan en la muestra inicial de sangre impregnada en papel de aquellos recién nacidos que hayan presentado un resultado inicial alterado en el cribado. Sólo en el caso de que en este estudio adicional se obtenga un resultado alterado será realmente necesario llevar a cabo acciones para identificar o descartar una enfermedad.

La inclusión de esta estrategia en el Programa de Cribado Neonatal de Cataluña ha aumentado la eficiencia del Programa, incrementando el valor predictivo positivo a un 95% y reduciendo la tasa de falsos positivos a menos de un 0,001%. Esto supone una disminución del número de solicitud de segundas muestras a las familias, y del número de bebés derivados en las unidades clínicas de referencia para confirmar/descartar la sospecha, lo que se traduce en una reducción de la ansiedad y el estrés generado en las familias. También la inclusión de pruebas de segundo nivel reduce la probabilidad de tener falsos negativos. Somos pioneros en la inclusión de estas pruebas a nivel nacional, para 15 de las 26 enfermedades incluidas en nuestro panel. Estas pruebas incluyen ejemplos serían la determinación de un panel de 28 metabolitos que incluyen diferentes ácidos orgánicos, isómeros de acilglicinas y acilcarnitinas y la determinación de 48 aminoácidos (por la detección de las enfermedades metabólicas hereditarias, la medida de la protea detección de fibrosis quística y la determinación de un perfil de esteroides por la detección de la hiperplasia suprarrenal congénita.

Secuenciación de Exoma

Estudio molecular de todas las enfermedades metabólicas hereditarias mediante el estudio de exoma celular completo. Según las alteraciones bioquímicas y clínicas de los pacientes se realizan análisis informáticos priorizando paneles de genes concretos. La eficacia de resolución de casos obteniendo un diagnóstico genético definitivo es del 65% en presencia de biomarcadores positivos.

Este estudio puede llevarse a cabo tanto en sangre periférica y DNA, como en sangre impregnada en papel. Esta última aproximación se utiliza para confirmar el diagnóstico genético de las detecciones positivas en los Programas de Cribado Neonatal.

Estudio de biomarcadores en EMH

Las diferentes tecnologías de cromatografía y espectrometría de masas nos ha permitido desarrollar diferentes metodologías para la valoración de biomarcadores específicos para el diagnóstico y monitorización de tratamiento en el ámbito las EMH.

Gracias a ello somos centro de referencia para las acidurias orgánicas, enfermedades mitocondriales,  lisosomales y peroxisomales, defectos de la beta-oxidación mitocondrial, defectos de la glicosilación de las proteínas y del metabolismo de los esteroles,  defectos de la síntesis de coenzima Q10, defectos de creatina cerebral, cistinosis y otras aminoacidopatías.

Investigación

“Trabajamos para mejorar el diagnóstico de los pacientes con enfermedades metabólicas hereditarias y para encontrar tratamientos que ayuden a cambiar la historia natural de la enfermedad”.

Proyectos financiados en desarrollo:

• Cambio de paradigma diagnóstico de las enfermedades metabólicas hereditarias con la integración de la metabolómica no dirigida y la genómica. Financiado por el Instituto de Salud Carlos III.
• Mejora del diagnóstico de enfermedades metabólicas hereditarias y del cribado neonatal. Financiado por la Fundación Ramon Areces.
• Una nueva dimensión del cribado neonatal, el proyecto piloto CRINGENES. Financiado por el Instituto de Salud Carlos III.
• Categorización metabolómica de enfermedades detectadas mediante cribado genético neonatal. Financiado por el Instituto de Salud Carlos III-CIBERER.
• Desarrollo de una estrategia multiómica y de biología funcional para mejorar el flujo diagnóstico de las enfermedades del metabolismo energético mitocondrial. Financiado por el Instituto de Salud Carlos III.

Acceso a la sección de Investigación del Hospital Clínic de Barcelona

Acceso a la sección de Investigación del CDB