SECUENCIACIÓN DE EXOMA COMO HERRAMIENTA DIAGNÓSTICA EN ENFERMEDADES RARAS DE PRESUNTA BASE GENÉTICAS
En los últimos años las tecnologías de secuenciado masivo han bajado sus costos, por lo que han comenzado a sustituir varias de las herramientas diagnósticas que se utilizaban previamente
La gran capacidad de procesamiento y la insuficiencia de las demás técnicas para resolver un porcentaje importante de casos ha hecho que se comiencen a usar sistemáticamente en programas de diagnóstico de enfermedades genéticas, especialmente en el área de las enfermedades raras.
Este proyecto desarrollará un pipeline de análisis y una herramienta diagnóstica para las ER a través de la secuenciación del exoma
El diagnóstico etiológico de ER, grupo de enfermedades muy heterogéneo en su etiología, es muchas veces complejo, quedando un porcentaje alto de casos sin un diagnóstico específico,especialmente los casos en los que se cuenta con menos experiencia clínica.
Esto es un problema tanto médico como para la familia y genera problemas adicionales como la pérdida de oportunidades de tratamientos específicos,mejorar la calidad de vida del niño o niña que la padece y la imposibilidad de ensayar medidas preventivas en futuros embarazos y gran angustia en la familia.
En aquellos casos en donde los algoritmos clínicos y de análisis “tradicional” no logran un diagnóstico definitivo, aplicaremos la secuenciación del exoma completo.
Se secuenciarán los exomas de 20 pacientes con ER.
Antecedentes
Las enfermedades raras (ER) son un problema médico, familiar y social, ya que sus consecuencias se experimentan a nivel del paciente, su familia, el sistema de salud y la sociedad.
A pesar de su nombre, las ER tienen una prevalencia relativamente alta, ya que si bien cada enfermedad rara individualmente es muy infrecuente, existen muchas de ellas (más de 7000 afecciones), por lo que los pacientes afectados corresponden al 7% de la población mundial.
Las herramientas de secuenciado masivo, tanto el exoma como el genoma completo están siendo aplicadas clínicamente sobre todo en países desarrollados, tanto USA como en Europa.
En Uruguay, los servicios clínicos de genética enfrentan las mismas dificultades en el diagnóstico que ya se discutieron, a lo que se suma la carencia de ciertas posibilidades tecnológicas en su aplicación a la clínica “de rutina”.
Los pacientes con ER en los que se sospecha una causa genética en su afección pero en los que no se ha podido llegar a un diagnóstico etiológico específico son varios, aún luego de extensas investigaciones clínicas, imagenológicas, metabólicas y algunos abordajes sobre su genoma.
Están empezando a desarrollarse proyectos de uso de las nuevas tecnologías de secuenciado masivo disponibles en nuestro medio en el diagnóstico de enfermedades genéticas.
A modo de ejemplo y sin ser exhaustivos, la secuenciación del genoma mitocondrial completo para el diagnóstico ha sido recientemente utilizada con éxito en nuestro país. A este le siguen varios casos más que están siendo analizados en el Institut Pasteur de Montevideo en colaboración con Facultad de Medicina. A su vez el Hospital de Clínicas junto con el Instituto está desarrollando herramientas diagnósticas para los genes BRCA1 y 2 (asociados al cáncer de mama hereditario) a través de secuenciación masiva.
Antecedentes de los investigadores
El Dr. Hugo Naya, la Dra. Lucía Spangenberg y el Dr. Víctor Raggio están trabajando conjuntamente en el marco del proyecto URUGENOMES (proyecto financiado por el BID que busca fortalecer las capacidades locales en los temas de genómica, en especial genómica médica).
A su vez el mismo equipo de investigadores realizó un trabajo exitoso en el diagnóstico de
enfermedades mitocondriales. En este contexto se puso a punto una técnica para analizar ADN mitocondrial con secuenciación masiva
Asimismo, Dr. Raggio y Dra. Spangenberg son co-fundadores de GenLives, que tiene más de 3 años de experiencia en el análisis de exomas completos para el diagnóstico de ER.
El Servicio de Genética Clínica del Departamento de Genética de la Facultad de Medicina (actualmente a cargo del Dr. Víctor Raggio) tiene amplia experiencia en el estudio clínico y molecular de las ER de causa genética.
Este grupo está inserto en la comunidad médica nacional desde hace más de dos décadas y es actualmente un grupo de referencia en relación al diagnóstico de enfermedades genéticas y en el uso de análisis genómicos en medicina.
Hipótesis de Investigación
Se realizará la una prueba de concepto con 20 exomas de pacientes con ER sin etiología aclarada, generando conocimiento que será aplicable para casos posteriores: diseño y aplicación de este tipo de herramientas, experiencia de los clínicos en la interpretación de
datos de secuenciación masiva, frecuencia de variantes en la población uruguaya,retroalimentación y refinado de algoritmos de filtrado para futuras aplicaciones.
Diseño de investigación y metodología
Este proyecto tiene como meta utilizar la secuenciación del exoma completo como herramienta de diagnóstico etiológico en pacientes con ER en las que se sospecha una alteración genética en el ámbito académico de uno de los principales servicios de Genética Clínica de nuestro medio.
Luego de un análisis bioinformático de las secuencias se obtendrá como resultado un conjunto (muy grande) de mutaciones/variantes en cada paciente, dentro de las cuales se encuentran las potenciales causantes de la patología.
La secuenciación de un exoma de un individuo cualquiera a 100X de cobertura genera al menos 50 mil variantes por lo que se requiere un proceso de filtrado de alta complejidad, automático/bioinformático y manual/clínico para encontrar las variantes causales.
Este paso es el clave para tener éxito en el diagnóstico y debe ser “afinado”en este proyecto.
Además de los diagnósticos etiológicos para pacientes individuales y sus familias, se generarán bases de datos de mutaciones en nuestra población, para generar conocimiento que luego puede alimentar futuros análisis. Además se apunta al entrenamiento de recursos humanos biomédicos es esta área. Los resultados de nuestro proyecto son fácilmente escalables para aumentar el acceso a esta herramienta.
Se realizará la prueba de concepto con 20 exomas de pacientes con ER sin etiología aclarada, generando conocimiento que será aplicable para casos posteriores: diseño y aplicación de este tipo de herramientas, experiencia de los clínicos en la interpretación de datos de secuenciación masiva, frecuencia de variantes en la población uruguaya, retroalimentación y refinado de algoritmos de filtrado para futuras aplicaciones.
Objetivos generales:
-Diagnósticar en menor tiempo, el diagnóstico temprano brinda oportunidades de vida.
-Al diagnósticar es posible tratar ( si la enfermedad tiene tratamiento)
-Ingresar a estudios de investigación en la búsqueda de terapias efectivas, en aquellas enfermedades que no tienen tratamiento aún.
-Ingresar a ensayos clínicos.
-A partir de un diagnóstico se trabaja para mejorar la calidad de vida de los niños y niñas y comenzar la búsqueda de la cura.
Resultados:
Pacientes diagnósticados.
Se realizará una prueba de concepto generando conocimiento que será aplicable para casos posteriores: diseño y aplicación de este tipo de herramientas, experiencia de los clínicos en la interpretación de datos de secuenciación masiva, frecuencia de variantes en la población uruguaya y refinado de algoritmos de filtrado para futuras aplicaciones.
Observaciones:
Recibimos a diario pacientes sin diagnóstico, sin rumbo, luego de recorrer mucho en la búsqueda de saber que es lo que padecen, muchas veces viviendo la progresión de la enfermedad.
Por esta razón invitamos a un trabajo en conjunto a las siguientes instituciones que participan de este proyecto:
- Facultad de Medicina: Departamento de Genética
- Institut Pasteur de Montevideo: Unidad de Bioinformática
- GenLives: Emprendimiento bioinformático especializado en genómica médica, incubado en el Institut Pasteur de Montevideo
Comprobamos que el trabajo en conjunto le brinda muchas y mas rápidas oportunidades a niños y niñas que no las tenían.
| N° | Objetivos
específicos |
Resultados esperados/
indicadores |
Observaciones |
| 1 | Seleccionar e
ingresar a los pacientes |
Citar a los pacientes/ formularios de
datos clínicos, historia familiar y consentimiento informado |
20 pacientes |
| 2 | Secuenciar el exoma
de todos los pacientes ingresados |
Obtener la secuencia “cruda” de
los exomas de cada pacientes / archivos vcf y planillas de variantes anotadas y filtradas. identificar mutaciones responsable de la clínica |
20 pacientes exomas completos |
| 3 | Obtener un
dDiagnostico preciso en los casos en que sea posible |
Identificar la o las mutaciones
responsables de la enfermedad (diagnóstico molecular específico) / Reportes individuales y metadatos Permite incluir en las investigaciones en el exterior en la búsqueda de terapia o cura. |
20 pacientes
Se estima en el entorno del 35%. |
| 4 | Entregar Iinformes
adecuados para las familias |
Dar una Una mejor orientación y
asesoramiento genético para el paciente y su familia / Reportes individuales, datos en historias clínicas. |
20 familias |
Actividades
-Diagnostico
-Investigación
-Secuenciación Masiva
Costo:
U$D 20.000
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