Bioquímica y Genética Molecular

Genética Molecular

En la Sección de Genética Molecular se realizan las pruebas de laboratorio relacionadas con el diagnóstico genético de las enfermedades hereditarias. La actividad asistencial se desarrolla en torno a tres áreas: Genética y Citogenética Molecular, Citogenética Convencional y Consejo Genético. 

El área de Genética y Citogenética Molecular es centro de referencia de la Red de Hospitales vinculados al Instituto Catalán de la Salud (ICS), ofreciendo pruebas de diagnóstico molecular para más de 100 enfermedades hereditarias y utilizando las técnicas más adecuadas en cada condición: PCR convencional, secuenciación Sanger, MLPA, Cariotipo Molecular a través de microarrays cromosómicos y secuenciación masiva mediante la secuenciación del exoma completo.

La Sección participa en diferentes programas de diagnóstico/cribado de Cataluña, como son el cribado neonatal de la fibrosis quística, el programa de diagnóstico prenatal, que incluye el cribado de aneuploidías fetales en sangre materna (test prenatal no invasivo, NIPT), y el estudio germinal de cáncer hereditario en el Programa de Oncología de Precisión de CatSalut.

En el área de Citogenética Convencional, buena parte del trabajo está dedicada al diagnóstico prenatal, actuando como centro de referencia en Cataluña, utilizando tanto cariotipo convencional como hibridación fluorescente in situ (FISH). 

En la consulta de Consejo Genético se proporciona diagnóstico clínico y asesoramiento genético y reproductivo en enfermedades de origen genético.

Jefa de Sección: Dra. Cèlia Badenas

Técnicas destacadas

Tecnología de arrays por Hibridación genómica comparada (aCGH)

La hibridación genómica comparativa o CGH (del inglés Comparative Genomic Hybridization) es un método de citogenética molecular empleado para analizar variaciones del número de copias (copy number variants o CNV). Relaciona el nivel de ploidía del ADN de una muestra en comparación con una muestra de referencia sin la necesidad de realizar un cultivo celular. El objetivo de esta técnica es comparar de manera rápida y eficiente dos muestras de ADN genómico para detectar ganancias o pérdidas de material genético.

El aCGH empleado en nuestro laboratorio se compone de más de 60.000 sondas de tipo oligonucleótido. Este diseño permite interrogar a más de 300 regiones del genoma causantes de reordenamientos recurrentes relacionados con síndromes genómicos conocidos con una alta cobertura (en promedio 1 sonda/10Kb), ofreciendo un tiempo de respuesta en muestras prenatales de 10-15 días laborables desde la recepción de la muestra.

Test no invasivo prenatal en sangre materna (NIPT, Illumina, NGS)

El NIPT (del inglés, noninvasive prenatal testing) o el estudio del ADN libre circulante es una prueba de cribado para la detección de las aneuploidías fetales más frecuentes (trisomía 21, 18 y 13) en muestras de sangre materna de gestantes con ≥10 semanas de gestación. Hasta hace pocos años, solo había dos pruebas para la detección de las aneuploidías fetales: el cribado combinado y la realización de una prueba invasiva (amniocentesis o biopsia de vellosidades coriónicas). Los cribados bioquímicos ofrecen menor precisión y menor tasa de detección, y los procedimientos invasivos conllevan un pequeño riesgo de pérdida del embarazo (0.1%). El uso del NIPT permite incrementar la tasa de detección de estas aneuploidías (que puede llegar al 99.9% para la trisomía 21) y reducir el número de procedimientos invasivos (hasta un 80%).

El sistema utilizado para la detección prenatal de aneuploidías fetales se realiza mediante la amplificación masiva del ADN fetal libre circulante en sangre materna. El protocolo incluye el uso del robot Hamilton, que permite el análisis simultáneo de 24, 48 o 96 muestras, y la secuenciación en el NextSeq550Dx. Los datos generados se analizan mediante un programa de la casa comercial (Illumina). El riesgo de aneuploidías se valora mediante el cálculo del NCV (valor normalizado de cada cromosoma), que compara el número de lecturas de los cromosomas a valorar, en este caso los cromosomas 21, 18 y 13, respecto a unos cromosomas de referencia de la misma muestra. Un exceso en el número de lecturas indicará la presencia de una aneuploidía en el cromosoma determinado. Además, también se incluye el cálculo de la fracción fetal (porcentaje de ADN de origen fetal). El ADN circulante es mayoritariamente de origen materno y, en menor proporción, de origen fetal. El tamaño de ADN materno es ligeramente superior al ADN fetal, y esto permite determinar el porcentaje de ADN fetal libre presente en la sangre materna. El NIPT presenta un alto nivel de sensibilidad (>99% para T21 y >98% para T18 y T13) y especificidad (~99.9 % para las 3 trisomías), superiores a los del cribado combinado tradicional.

Secuenciación masiva del exoma completo

La secuenciación masiva del exoma completo permite obtener las variantes de todas las regiones génicas que codifican para proteínas. Aunque el exoma representa menos del 2% de todo el genoma (~45Mb), se estima que contiene el 85% de las variantes causantes de enfermedades mendelianas. Se trata de una tecnología de secuenciación de alto rendimiento.

En nuestro hospital utilizamos el protocolo de secuenciación masiva Twist Exome 2.0 plus Comprehensive Exome spike-in (Twist Bioscience), y posterior secuenciación en la plataforma Novaseq X Plus Illumina). En el área operativa del COREBM se realiza tanto la parte técnica como el análisis primario de los datos en la sección de bioinformática. Posteriormente, un facultativo de la sección de genética realiza el análisis e interpretación de las variantes puntuales y de número de copia (CNVs) obtenidas. En base a la información clínica proporcionada se realiza un análisis ad hoc del paciente que puede incluir uno o múltiples paneles de genes predefinidos que revisamos periódicamente (por ejemplo, ataxias hereditarias, enfermedades oftalmológicas, discapacidad intelectual, miocardiopatías familiares o estudios de cáncer hereditario) o se realiza un análisis por términos HPO en aquellos pacientes con clínica muy compleja. Finalmente, se emite un informe con los resultados encontrados, su interpretación y el asesoramiento genético.

Los datos generados se almacenan y se ofrece la oportunidad de realizar ampliación de estudio en los casos que lo requieran (por ejemplo: nuevos genes identificados asociados a la enfermedad o aparición de otros fenotipos con origen genético). Una vez detectada la causa genética, se puede proceder al estudio de los familiares a riesgo y proporcionar un adecuado asesoramiento genético.

Genética ocular

El diagnóstico genético de enfermedades oftalmológicas hereditarias es una de las incorporaciones más recientes a la sección de Genética Molecular del Centro de Diagnóstico Biomédico. La genética desempeña un papel fundamental en la comprensión y el diagnóstico de un amplio espectro de patologías oculares. 

Gracias a la secuenciación masiva del exoma completo, podemos estudiar más de 40 patologías oculares con base genética, entre las que se incluyen las distrofias de retina, el glaucoma, la degeneración macular asociada a la edad (DMAE) y la atrofia óptica autosómica dominante.

Las tecnologías de secuenciación de nueva generación (NGS) han revolucionado el diagnóstico molecular de estas patologías, permitiendo el análisis simultáneo de múltiples

genes, la detección de variantes patogénicas previamente no descritas y una caracterización más precisa de enfermedades genéticamente heterogéneas.

Muchas de estas enfermedades oculares con base genética, sobre todo las distrofias de retina, son de diagnóstico clínico complejo debido al gran solapamiento fenotípico que existe entre ellas. Por ello, el estudio genético resulta clave para confirmar el diagnóstico, establecer el riesgo de transmisión familiar, y explorar opciones terapéuticas disponibles o en desarrollo.

Investigación

“Nos mueve formar parte de un equipo multidisciplinar que une sus esfuerzos para mejorar las salud de las personas” 

Líneas de investigación:

• Biología molecular de la reproducción y el desarrollo
• Melanoma: imagen, genética e inmunología
• Inflamación y enfermedad hepática

Proyectos en desarrollo:

• Grup de Recerca de Malalties Rares d’Origen Genètic. Beca Grup de Recerca Consolidat (2021 SGR 01492).
• Validación de la tecnología de long-read sequencing como herramienta diagnóstica integral en el estudio de las ataxias hereditarias
• IMPaCT Genómica
• Xarxa interhospitalària catalana de variants genètiques per millorar el diagnòstic genètic en malalties rares
• EU RESOLVE (EU-Resolution Biology Network)
• LEOPARD (Liver Electronic Offering Platform with Artificial intelligence-based Devices) (N. 101080964)
• Precision medicine-based prediction of disease progression and response to treatment in patients with advanced liver disease (PID2022-138970OB-I00).
• Grup Investigació hepática: recerca bàsica i experimental. Beca Grup de Recerca Consolidat (2021 SGR 01323).
• DECISION (Decompensated cirrhosis: identification of new combinatorial therapies based on systems approaches) grant agreement N. 847949
• Seguimiento de pacientes con cáncer de vejiga músculo-invasivo mediante un panel de DNA tumoral circulante agnóstico al tumor
• L'efecte de l'edat paterna en la composició molecular dels espermatozoides i la identificació d'alteracions proteòmiques i de la cromatina rellevants per a la fertilitat i la infertilitat
• Maduresa molecular de la cromatina espermàtica i selecció d'espermatozoides en tractaments de reproducció assistida.
• Un estudi clínic doble cec, aleatoritzat i controlat amb placebo per verificar l'eficàcia de l'antioxidant TetraSOD en la millora de la qualitat del semen en pacients amb infertilitat idiopàtica.
• Estudi genètic per NGS de pacient azoospèrmics

Acceso a la sección de Investigación del Hospital Clínic de Barcelona

Acceso a la sección de Investigación del CDB