1. Dr. Andrés Corno 18 Junio 2010 Análisis Genéticos ANCOR Avda Eusebio Sempere 22 03003-Alicante 966 200 254 [email_address] Genética y Psiquiatría Implicaciones diagnósticas y terapeúticas

3. Portada de Nature-Science 15 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.

5. Estadística Genoma : Homo Sapiens 3,093,120,360 Golden Path Length** 3,253,037,807 Base Pairs* 13,022,900 SNPs 48,400 Gene transcripts 275,708 Gene exons 2,081 Pseudogenes 1,199 Novel protein coding genes 21,541 Known protein-coding genes Dec 2006Database version:48.36

7. Procesado de ARN Antes de la Traducción Exón Proteína Traducción Procesado ARNm maduro ARNm primario Transcripción Exón Intrón Exón Intrón ADN

8. Anatomía de un gen 3.685 Distrofina 79 2.400.000 Distrofias Musculares 2.351 Factor VIII 26 186.000 Hemofilia A 839 rLDL 18 45.000 Hipercolesterolemia Fam 51 Insulina 3 1.400 aa Proteina Exones Tama ñ o pb Patologia 3.685 Distrofina 79 2.400.000 Distrofias Musculares 2.351 Factor VIII 26 186.000 Hemofilia A 839 rLDL 18 45.000 Hipercolesterolemia Fam 51 Insulina 3 1.400 aa Proteina Exones Tama ñ o pb Patologia

9. Técnicas analíticas en Genética Médica HGMD-BASE DE DATOS DE MUTACIONES HUMANAS Mutaciones en 1039 genes .21.591 Registros Cardiff-Instituto de Genética Médica No Si Si Conservación morfología 1 bp 2 x 10 3 bp 1 banda 3x10 6 bp Sensibilidad detección ADN GENETICA MOLECULAR CITOGENETICA MOLECULAR CITOGENETICA CLASICA Macroalteraciones 7 % 1.411 Inserciones/duplicaciones grandes Reordenamientos complejos Delecciones grandes Microalteraciones 92 % 19.837 Sin sentido. Diferente sentido Ajuste o splicing Inserciones/delecciones pequeñas % del total Registros Tipo mutación

11. Regiones No Codificadas Región no codificada Exón Gen 2 Gen 1 Intrón no codificado Proteína 1 Proteína 2 Región no codificada

12. Alteración en proteínas y edad de presentación enfermedades Mendelianas Genes y edades de presentación de patologías hereditarias 867 18 Sobre los 50 años 225 Pubertad a los 50 años 247 1 er año vida-Pubertad 234 Nacimiento-1 er año vida 143 En útero

14. 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 “

18. SNPS y perfiles de riesgo

19. SNPs y variaciones proteicas Hay 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

20. Variaciones en el número de copias

22. 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 constantes HOMOCIGOTOS = ambos alelos tienen la misma longitud ( unidades de repetición ) HETEROCIGOTOS = los alelos difieren en el nº de unidades de repetición y pueden diferenciarse

24. Epigenética-Metilación de citosinas SAM SAH SAM=S-Adenosil Metionina SAH=S-Adenosil Homocisteina DNMT1,2,3a,3b Citosina 5-Metil Citosina Lisina E-N-AcetilLisina Arginina H-N-Dimetil Arginina HAT HMT SAM SAH Ac-Co A Co A

25. Estatus y patrones de metilación en el promotor de islas CpG y expresión génica Citosina no metilada EXON 1 Transcripción Citosina metilada –CH 3 EXON 1 Transcripción

26. Fármacos Epigenéticos con potencial terapeútico Cáncer/ Preclínica Cáncer/Preclínica Cetonas Electrofílicas: Trifluorometil cetonas α -Cetoamidas Tumores sólidos/ Fase I Tumores sólidos/Fase I Benzamidas MS-275 CI-994 C mama y C ovario/Preclínica Trastorno Bipolar / Uso rutinario/ Mecanismo ? MDS. Leucemia/ Fase I Acidos alifáticos: Acido Valproico Fenil butirato Leucemia/ Fase I y II.Melanoma C Colon/Preclínica Leucemia / Preclínica Tetrapéptidos cíclicos: Depsipetido Apicidin C mama y C ovario/ Preclínica Tumores sólidos y Leucemias/Fase I y II Hidroxamatos: Tricostatina SAHA Inhibidores Histonas deacetilasas Tumores sólidos/ Fase I Oligonucleótidos antisentido DNMT1 ASO C próstata/preclínica C mama/preclínica Fotocarcinogénesis/preclínica. C cervix/Preclínica Análogos de no nucleosidos Procainamida Procaina EGCG Epigalocatequina 3 Galato MDS FDA aprobado uso clínico.Leucemia.Tum sólidos MDS/ Fase II. Leucemia/ Preclínica C. Vejiga/Preclínica Análogos nucleósidos 5-Azacitidina Decitabina Zebularina Inhibidores ADN Metiltransferasas

30. OMIN ( Mendelian Inhiritance in Man ) Victor A McKusick 1986

33. Esquizofrenia formas hereditarias ZNF804A( 612282) NRG3 neuregulin-3 GNAL Subunidad α proteina G Relacionado trastorno bipolar. Regulacion epigenética de la región TRAR4 o TAAR6 (608923) Trace amine receptor 4 Delecciones.Relacionado con periodos catatónicos DAOA/G30 no directamente implicado si con cambios de humor DISC1 (605210) Relacionado memoria visual a corto plazo FYXD6 (606683) Phosphohippolin modula propiedades cineticas Na,K-ATPasas DTNBP1 (607145) Dysbindin NRG1 (142445) Neuregulin-1 papel en expresión y activación de receptores de neurotransmisores (receptores glutamato ) EPN4 Epsina 4 codifica protena enthoportin papel transporte y estabilidad vesículas de neutransmisores en sipnapsis y neuromas PRODH (606810) Prolina deshidrogenasa CHRNA-7 (118511)Receptor α 7 Nicotínico Candidato posicional y funcional ISC 2008 SCZD14 2q32.1 612361 SCZD12 1p36.2 608543 SCZD11 10q22.3 608078 SCZD8 18p 603206 Si SCZD5 6q13-q26 603175 AD-Si SCZD10 15q15 605419 Si SCZD7 13q32 603176 SCZD9 1q42.1 604906 Si SCZD2 11q14-q21 603342 AD-Si Si SCZD3 6p23 600511 Si SCZD6 8p21,8p22-p11 603013 AD-Si Si SCZD1 5q23-q35 181510 AD-Si Si SCZD4 22q11.2 600850 SCZD13 15q13 613025 PH SC Gene Test OMIN

36. U.S.Surgeon General’s Family History Initiative In colaboration with Federal Health Agencies:

37. Todos tenemos una historia familiar de algo Compartimos genes, hábitos, ambiente, cultura E cardiacas Cáncer Diabetes Infarto Obesidad Hipertensión Hipercolesterolemia Asma Artritis Enfisema Alergias E. Renal Osteoporosis Depresión Alzheimer Pelo rizado Ojos Azules Delgadez Acne

47. Depresión Mayor ” Genes Asociados” Proteina transporte de lípidos 14 APOE Receptor 1 Hormona liberadora corticotropina Factor neurotrófico derivado del cerebro Receptor D2 Dopamina Receptor 2 A Serotonina Receptor 1 A Serotonina Metab neurotrans. Oxidación serotonina,dopamina y noradrenalina y aminas dietarias Mem mit Cotocromo P450 Familia 2 Polipieptido D6 Catecol-O-Metil Transferasa Triptofano hidroxilasa 1 ez limitante síntesis serotonina Triptofano hidroxilasa 2 neural NTPH Transportador de noradrenalina NET Transportador de dopamina DAT Transportador de serotonina Trasportador dependiente ATP 5 CRHR1 22 BDNF 9 GNB3 9 ACE 5 DRD2 18 HTR2A 22 HTR1A Receptores 12 MAOA 7 CYP2D6 18 COMT 18 TPH1 12 TPH2 Metabolismo 10 SLC6A2 5 SLC6A3 105 SLC6A4 5 ABCB1 Transportadores

50. 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.

51. RUTAS METABOLICAS SOBREREPRESENTADAS EN EL TRASTORNO BIPOLAR Análisis de rutas metabólicas en siete enfermedades frecuentes por GWAS-Genome Wide Association A Torkami et al Genomics 2008;92(5):265-272 Ruta: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 0.01 Remodelación citoesqueleto: Receptor Alpha 1 A adrenérgico- dependiente de la inhibición de PI3K 0.03 Metabolismo Niacina-HDL 0.04 Proceso neurofisiológico: Regulación por glutamato de la señalización del receptor D1A de la Dopamina 0.01 Metabolismo Heparina y Heparan sulfato P-Valor Ruta metabólica

52. Ciclo vital de los neurotransmisores: Síntesis Empaquetamiento en vesículas Fusión de vesículas que conduce a la liberación Eliminación y degradación SEROTONINA Síntesis: TPH2 Empaquetamiento en vesículas: SLC18A2 Fusión de vesículas que conduce a la liberación: SLC6A4 Eliminación y degradación

53. NEUROTRANSMISORES Factores Endógenos: Variantes Genéticas Factores Exogenos Transportadores Fosfoserina Inhibitorio Serina Glicocola Transportadores GAD (glutámico decarboxilasa) Inhibitorio Glutamato GABA Proteasas Síntesis y transporte Exci/Inhib Aminoacidos Neuropéptidos Transportadores Glutaminasa Excitatorio Glutamina Glutamato Transportadores MAO, COMT TH Tirosina Hidroxilasa Excitatorio Tirosina Catecolaminas Adre,Nor,Dopam. Hidrólisis a AMP y adenosina Fosforilacion oxidativa mitocondrial ,glucolisis Excitatorio ADP ATP Transportadores Histidina descarboxilasa Excitatorio Histidina Histamina Transportadores MAO TPH2 Triptófano hidroxilasa Excitatorio Triptófano Serotonina Acetilcolinesterasa CAT (colina acetiltransferasa) Excitatorio Colina+Acetil CoA Acetil Colina Mecanismo Eliminación Velocidad síntesis Paso limitante Efecto Postsináptico Precursores Neurotransmisor

54. Contenido de Triptófano en alimentos ¿ Cuales son los patrones alimentarios en el verano y su relación con las enf psquiátricas ? 0.010 g Melocoton crudo 09236 0.125 g 0.180 g Huevo gallina entero fresco 1124 Huevo frito 1128 0.040 g Leche 2% MG +Vit A 1079 0.032 g Yogur desnatado natural 1118 0.352 g 0.421 g 0.482 g Queso gouda 1022 Queso gruyere 1023 Queso parmesano 1033 0.195 g Pechuga de Pollo cocinada 05325 0.202 g Jamón serrano 1016 0.202 g Solomillo Ternera 13456 0.199 g 0.261 g 0.223 g Bacalo 15015 Atun fresco 15117 Salmon fresco 15083 0.085 g 0.250 g Garbanzo 16357 Judias blancas 16045 0.006 g Tomate rojo maduro 11529 Triptófano mg /100 alimento Referido 100 gr USDA 199 32 Valina 43 7 Triptofano 170 27 Treonina 291 47 Fenilalanina+ tirosina 156 25 Metionina+ cistina 320 51 Lisina 341 55 Leucina 156 25 Isoleucina 114 18 Histidina mg/g N mg/g proteinas a,b Necesidades Aminoac¡dos Esenciales

56. FARMACOGENETICA Y PSIQUIATRIA Aplicaciones Prácticas

57. 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

58. “ 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

59. Principio evolutivo COMT,TPMT,HMT MTs R.Metilo 50 2 NATs R.Acetilo 6 10 SULTs (SULT1-SULT2) R.Sulfónico >32 UGT1A1 16 UGTs (UGT1A-UGT2A,B) A. Glucurónico 11 22 GSTs Glutation Polimorfismos descritos Número Genes Transferasas Mólecula Conjugación

60. Lista de genes ABC transportadores humanos,funciones y enfermedades causadas Sitosterolemia Transporte de esteroles ABCG8 Sitosterolemia Transporte de esteroles ABCG5 Desconocido Resistencia a fármacos ABCG2 Desconocido Transporte de colesterol ABCG1 Desconocido Proteina union oligoadenilato ABCE1 Adrenoleucodistrofia Transporte de VLFA very long fatty acids ABCD1 Desconocido Receptor de sulfonilurea ABCC8 Fibrosis Quística Canal de ion cloruro ABCC7 Pseudoxanthoma elasticum Desconocido ABCC6 Transporte de nucleósidos ABCC4 Síndrome de Dubin-Johnson Transporte de ácidos biliares ABCC2 Desconocido Resistencia a fármacos ABCC1 Colestasis 2 intrahepática progresiva familiar Transporte de ácidos biliares ABCB11 Sideroblastosis y anemia ligada al X Transporte de Hierrro ABCB7 Desconocido Transporte de Hierro ABCB6 Colestasis 3 intrahepática progresiva familiar Transporte de ácidos biliaares ABCB4 Deficiencia inmune Transporte de péptidos ABCB3 Deficiencia inmune Transporte de péptidos ABCB2 Desconocido Resistencia a fármacos ABCB1 Stargardt/Fundus flavimaculatus,Retinitis Pigmentosa,Degeneracion macular asociada edad,Cone-rod distrophy Transporte rod fotoreceptor retinoide ABCA4 Desconocido Resistencia a fármacos ABCA2 Enfermedad de Tangier, hipoapoproteinemia Transporte colesterol y fosfolípidos ABCA1 ENFERMEDAD FUNCION NOMBRE

61. FDA-TABLA DE BIOMARCADORES GENOMICOS-I VALIDOS EN EL CONTEXTO DE PROSPECTOS APROBADOS DE FARMACOS Técnicas: Expresión-Inmunocitoquímicas / Citogenéticas 1 = Se requiere el test 2 =Se recomienda el test 2*= Test para poblaciones con riesgo 3 =Solamente información Dasatinib 1 Ph1 Cr +respondedores Busulfan 3 Ph1 Cr +respondedores Lenalidomida 3 Delección Cr 5q Oxido de Arsénico Tretinoina 3 PML/RAR α expresión Recep A Retinoico Res y no Respondedores Lapatinib Trastuzumab 1 Her2/neu sobreexpres Panitumab, Gefitinib Cetuximab CCR 1 EGFR expresión Gefitinib Cetuximab HNC 3 EGFR expresión Erlotinib 3 EGFR expresión Imatinib mesilato 3 C-Kit expresión OTROS F. ASOCIADOS FARMACO TEST BIOMARCADOR

62. FDA-TABLA DE BIOMARCADORES GENOMICOS-II Técnicas: Genética Molecular Celecoxib 3 CYP2C9 v Warfarina 2 CYP2C9 v Venlafaxina, Risperidona,Tiotropium bromuro inhalación, Tamoxifeno, Timolol maleato Atomoxetina 3 CYP2D6 v Fenilacetato y Benzoato Na Fenil butirato Na Acido Valproico 2 UCD Deficiencia Proteina C def Warfarina 2 Proteina C def Cloroquina Primaquina 3 G6PD deficiencia Dapsona Rasburicasa 2 G6PD deficiencia Fluorouracilo crema Capecitabina 3 DPD deficiencia Warfarina 2 VKORC1vVit. K epoxido reduct Nilotinib 2 UGT1A1v Irinotecan 2 UGT1A1v Tioguanina, Mercaptopurina Azatioprina 2 TPMT Dinitrato de isisirbida. Hidrocloruro de hidralazina Isoniazida, Pirazinamida Rifampicina, 3 NAT v Abacavir 2 HLA-B*5701 Carbamazepina 2* HLA-B*1502 Atorvastatina 2 FHD Fam Hiper Def Mut rLDL Olanzapina,Cevimelina,Tolterodina,Terbinafina,Tramadol+Acetaminofeno,Clozapina,Aripiprazol,Metoprolol,Propanolol,Carvedilol,Propafenona, Tioridazina,Protriptilina Fluoxetina 3 CYP2D6 v Omeprazol, Pantoprazol, EsomeprazolDiazepan, Nelfinavir, Rabeprazol Voriconazol 3 CYP2C19 V Maraviroc 1 CCR5-Quimokina C Motivo C Receptor OTROS F. ASOCIADOS FARMACO TEST BIOMARCADOR

66. Enzimas del Citocromo P450 y Polimorfismos Ingelman-Sundberg Trends in Pharmacological Sciences Vol 25,Nº4, April 2004 . Dahl Clin Pharmacokinetic 2002, 41(7), 453-470 *3 < 1 % CYP3A5 *3 1 % CYP2C8 * 4 , *9 2 % CYP2A6 -- 2-4 % CYP2E1 -- 2-4 % CYP2B6 *1 K 5 % CYP1A2 *2, *3 5 % CYP2C19 *2, *3 10 % CYP2C9 *2xn,*4,*10,*17,*41 20-30 % CYP2D6 Raros 40-45 % CYP3A4 Polimorfismos importantes Fracción Metabolismo Fármacos Enzima

69. 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 126 67 Haloperidol 135 68 Flupentixol 130 60 Aripiprazol 142 55 Zuclopentixol 155 50 Olanzapina 165 37 Tioridazina 170 30 Perfenazina ANTIPSICOTICOS 135 70 Mianserina 135 70 Amitriptilina 130 68 Venlafaxina 143 65 Paroxetina 145 60 Clomipramina 155 48 Nortriptilina 165 40 Desipramina 175 37 Trimipramina 170 35 Maprotilina 170 35 Doxepina 180 30 Imipramina UM PM ANTIDEPRESIVOS

70. Alelo funcional Alelo función disminuida Alelo no funcional Alelo delección Ausencia 50 mg 100 mg 500 mg Dosis necesarias para alcanzar las mismas concentraciones plasmáticas Metabolizadores pobres Metabolizadores intermedios Metabolizadores ultrarrápidos FENOTIPO GENOTIPO

71. Fármacos Metabolizados por CYP2D6 y CYP2C19 Tramadol Tamoxifeno Ondasetron Mexiletine Tioridazina Fenobarbitona Flecainida Risperidona Progesterona Fenitoina Dextrometorfano Haloperidol Ciclofosfamida Diazepan Codeina Antipsóticos Otros Antiepilépticos Atomoxetina Venlafaxina Otros Paroxetina Timolol Imipramina Pantoprazol Propafenona Desipramina Lansoprazo Clomipramina Metoprolol Clomipramina Omeprazol Amitriptilina Carvedilol Amitriptilina Inhibidores bomba protones Antidepresivos Beta Bloqueantes Antidepresivos 2C19 2D6

75. GENES RUTAS VARIACIONES FARMACOS

79. 26 Very Important Pharmacogenes 129 Fenotipos 519 Enfermedades 43 Rutas 529 Fármacos 2.203 Literatura 608 Genes 2.5 % 1 Coagulación 2.5 1 Reparación 33 % 13 Metabolismo 18 % 7 Receptores 2.5 % 1 Canales 10 % 4 Fase III-Trasportadores 13 % 5 Fase II-Conjugación 18 % 7 Fase I-Activación

81. Depresión Metabolismo Transporte Receptores Señalización FARMACOGENETICA Y PSIQUIATRIA

82. FARMACOGENETICA Y PSQUIATRIA

83. ASOCIACION GENOTIPOS DE RIESGO FRENTE A CANCER COLORRECTAL EN FUNCION DE LA EDAD 13.93 (13.82-14.01) P<0.001 2.98 (2.77-3.19) P<0.001 0.63 (0.34-0.94) P>0.05 GSTM1*1 GSTT1*0 MTHFR*2 7.17 (7.02-7.31) P<0.001 1.53 (1.23-1.84) P<0.001 0.33 (0.07-0.59) P>0.05 GSTT1*0 MTHFR*2 5.49 (5.35-5.63) P<0.001 1.17 (0.93-1.42) P<0.05 0.25 (0.07-0.44) P>0.05 GSTM1*1 MTHFR*2 3.99 (3.88-4.09) P<0.001 0.85 (0.69-1.02) P>0.05 0.18 (0.05-0.31) P>0.05 GSTM1*1 GSTT1*0 OR >65 años IC 95% OR 45-64 años IC 95% OR 15-44 años IC 95%