Genética en Reproducción Humana

Nuestro cuerpo está constituido por trillones de células y la mayoría de estas células contienen las instrucciones para que el cuerpo crezca, funcione y se auto repare. Estas instrucciones están definidas en la información genética ubicada en el ADN de cada uno de los genes que forman los cromosomas. La información genética se transmite a través de unas moléculas llamadas ácidos nucleicos, polímeros formados por unidades denominadas nucleótidos. Un nucleótido es una molécula formada por una pentosa, una base nitrogenada y un grupo fosfato. Las bases nitrogenadas que forman parte de los ácidos nucleicos pueden ser monocíclicas (pirimidinas) o bicíclicas (purinas). Las bases que intervienen en la formación del ADN se denominan Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) y Timina (T). El ADN es una molécula formada por dos cadenas antiparalelas de polinucleótidos, la secuencia de bases nitrogenadas de una cadena es complementaria a la de la otra cadena.

La secuencia de nucleótidos de determinados fragmentos del ADN contiene información para la fabricación de proteínas, que son los principales elementos estructurales y funcionales de las células. De hecho, la secuencia de nucleótidos determina el tipo de aminoácidos y el orden en que se añaden en el proceso de síntesis de proteínas, y esa información está contenida de un modo codificado en la secuencia de bases del ADN. El proceso por el que dicha información es descodificada y “traducida” para dar lugar a la síntesis de proteínas específicas se conoce como expresión génica.

El Genoma hace referencia al conjunto de genes, cada uno formado por intrones y exones, lo exones codifican las proteínas. Al conjunto de exones se le conoce como exoma y constituyen menos del 2% del total del genoma. Los genes se agrupan en cromosomas, tenemos 23 pares, de cada pareja de cromosomas uno procede del gameto masculino y otro del femenino. Los pares del 1 a 22 reciben el nombre de autosomas, el par 23 corresponde a los cromosomas sexuales, X e Y.

En humanos, la variación entre individuos se genera principalmente durante el proceso de reproducción sexual (por recombinación meiótica). Además, durante la vida de un individuo se van introduciendo muchas nuevas mutaciones en el genoma de sus células, aunque sólo un pequeño porcentaje de estos cambios afectan a las células germinales y quedan fijados en el genoma de la especie. Entenderemos por mutación cualquier cambio o alteración en la secuencia de nucleótido de un fragmento de ADN de un gen determinado. La tasa de nuevas mutaciones es resultado del equilibrio entre mutación y reparación de las mutaciones, se estima que en una célula somática aparecen 1 mutación por cada 300 divisiones celulares. Esta es una tasa extremadamente baja, además, muchas de estas mutaciones serán silenciosas porque no afectan a ADN codificante (exón); otras, las más dañinas, sufrirán una fuerte presión selectiva y su frecuencia alélica será muy baja. La presencia mutaciones en las poblaciones humanas es resultado del juego entre mutación-reparación-selección. Los distintos tipos de mutaciones que se encuentran en un gen pueden ser tanto mutaciones simples (deleciones, inserciones o substituciones que afectan a un nucleótido o a unas pocas bases) o reordenamientos grandes (deleciones parciales o reordenamientos que dan lugar a duplicaciones o deleciones del gen).

Cuando se producen pérdidas o ganancias de un cromosoma completo, es decir, se producen anomalías en el número de cromosomas se habla de aneuplodias; cuando se pierde un cromosoma se habla de monosomía y la ganancia trisomía. La ausencia completa de un par cromosómico (nulisomía) es incompatible con la vida.

Los cambios en fragmentos de un cromosoma se conocen como anomalías estructurales de los cromosomas, si se acompaña de pérdida o ganancia de material cromosómico se denominan alteraciones desequilibradas, de lo contrario son equilibradas. Entre las anomalías estructurales encontramos duplicaciones, deleciones, inversiones, translocaciones y cromosomas en anillo.

Las enfermedades genéticas monogénicas pueden tener dos tipos de herencia dominante o recesiva. Dominante, aparecerá la enfermedad con la presencia de mutación en un único alelo, el 50% de la descendencia estará afecta independientemente de la pareja. Recesiva, es necesaria la presencia de mutaciones en ambos alelos para que se desarrolle la enfermedad; la transmisión de la enfermedad a la descendencia obliga a que la pareja sea portadora. Cuando la mutación se localiza en los cromosomas sexuales se habla de herencia ligada al sexo, que podrá ser también dominante o recesiva.

Las dos herramientas básicas de la genética clínica, son la realización de la historia familiar y la estimación de riesgos genéticos. La historia familiar es la parte de la historia clínica en la que se reconstruye el árbol familiar y se intenta identificar otros miembros del mismo que puedan 
estar afectos: Preguntar acerca de defectos de nacimiento (cardiopatías, labio leporino, paladar hendido, anomalías en dedos de manos o pies), abortos espontáneos y su número, muertes fetales, muertes en la infancia, trastornos del desarrollo psicomotor, presencia de cáncer en individuos menores de 50 años, existencia de posible consanguinidad.

La edad materna por encima de 35 años aumenta el riesgo de aneuploidias en la descendencia, el riesgo más bajo se sitúa entre los 26 y 30 años. La edad paterna por encima de 40 años favorece la aparición de mutaciones “de novo”.

El cribado genético de portadores o “carrier screening” consiste en realizar un test genético a individuos sanos y sin antecedentes familiares de enfermedad genética o hereditaria antes de que la mujer se quede embarazada.

Estos test detectan el estatus de portador de cada individuo respecto a cientos de enfermedades genéticas con herencia autosómica recesiva o ligada al cromosoma X, las plataformas o paneles utilizados no incluyen genes relacionados con enfermedades genéticas con herencia autosómica dominante o de aparición tardía. Las enfermedades incluidas se consideran graves, es decir, cumplen uno o más de los siguientes requisitos: ocasionar una discapacidad intelectual, requerir tratamiento quirúrgico o médico de por vida, afectar a la calidad de vida, manifestarse en el feto, neonato o en la infancia precoz.

El concepto no es nuevo, desde hace años en determinadas áreas geográficas o grupos étnicos se venía realizando el cribado de determinadas enfermedades monogénicas con alta prevalencia: síndromes talasémicos y drepanocitosis en Chipre, enfermedad de Tay-Sachs en la comunidad de judios Asquenazís de Estados Unidos, Fibrosis Quística en Estados Unidos… Que ahora el cribado se haya podido expandir o extender a cientos de enfermedades y miles de mutaciones, lo que conocemos como test genéticos expandidos, se debe a los avances tecnológicos derivados del Proyecto Genoma Humano, es técnicamente posible y económicamente asumible. En la actualidad disponemos de dos herramientas tecnológicas para llevarlos a cabo, microarray (genotipado) o secuenciación masiva (NGS), en ambos casos podremos emplear muestras de sangre y/o saliva. El genotipado permite identificar mutaciones concretas en genes específicos, ¿cual es su limitación?, no podrá detectar mutaciones que no se hayan incluido en la plataforma. La secuenciación masiva examina todos los expones o regiones codificantes de un gen, detecta cualquier variante en la secuencia de ADN, problema, en ocasiones encontraremos variantes de significado desconocido, es decir, variantes sobre las que no se dispone de suficiente información para clasificarla como patogénica o bien sin repercusión fenotípica. Ni el genotipado ni la secuenciación permiten detectar inserciones o delecciones de gran tamaño.

La implementación de estos test tiene como único objetivo conocer el riesgo para cada pareja de tener un hijo afecto de una enfermedad genética grave. Se estima que del 1 al 2% de las parejas de la población general tienen riesgo de tener un hijo afecto de una enfermedad genética grave. Una vez la pareja disponga de la información podrá tomar una decisión respecto a su futuro reproductivo: realizar una fecundación in vitro con diagnóstico genético preimplantacional, diagnóstico prenatal, donación de gametos, adopción, no tener hijos, buscar otra pareja. No debería considerarse una opción asumir el riesgo dejando en manos del azar la posibilidad de tener un hijo enfermo. Por otra parte es fundamental que los individuos entiendan que a pesar de que los test genéticos sean negativos o que ambos miembros de la pareja no compartan mutaciones en un mismo gen, el riesgo 0 no existe, es decir, siempre existe un riesgo residual, una probabilidad de que su descendencia puede tener un hijo afecto de una de las enfermedades testadas.

En el ámbito de las Técnicas de Reproducción Asistida el Real Decreto-ley 9/2014 por el que se establecen las normas de evaluación de los donantes de células reproductoras obliga a que “se lleve a cabo una evaluación de la carga genética en relación a la existencia de genes autosómicos recesivos de acuerdo al conocimiento científico y a la prevalencia conocida en la etnia del donante”. Hasta ahora, a excepción de la fibrosis quística y el cariotipo que se solicitaban de forma sistemática a todos los candidatos a donación, el resto de test genéticos se llevaban a cabo en base a los antecedentes familiares y/o la etnia del individuo. Este abordaje tiene claras limitaciones por varios motivos: la información sobre nuestros antepasados suele ser inexacta, el fenotipo no siempre se correlaciona con el origen genético, las sociedades tienden a ser multiétnicas. La solución pasa por realizar a todos los candidatos independientemente de su etnia un test genético de cribado de portadores (universal y panétnico)

Presentamos los datos obtenidos tras llevar a cabo un test genético expandido en 3366 individuos que acuden al Grupo Eugin entre Marzo de 2015 y Noviembre de 2016. El test empleado en el análisis, CarrierMap, utiliza el genotipado y pertenece a la empresa Recombine, criba 311 enfermedades con herencia autosómica recesiva, 24 de ellas ligadas al cromosoma X. Se criban 2380 mujeres (pacientes y donantes) y 986 hombres. Por otra parte analizamos 894 emparejamientos o “Matchings” , éstos se han llevado a cabo entre miembros de una pareja estéril que iban a realizarse una FIV o entre donantes de óvulos pre-asignadas a maridos de receptoras de óvulos, con ello queremos conocer la coincidencia de mutaciones para una misma enfermedad, es decir, el porcentaje de parejas con alto riesgo reproductivo. Resultados: Respecto a su origen étnico, un 44% se auto clasifica como Europeo, 20% Mediterráneos y un15% Latino Americanos. El 43% de los individuos son portadores al menos de una mutación. Las mutaciones más prevalentes son la relacionadas con el Déficit de Biotinidasa (frecuencia de portadores 1:14), Sordera no Sindrómica relacionada con el gen GJB2 (1:22), déficit de pseudocolinesterasa (1:34), Síndrome del X frágil (1:34) y la Fibrosis quística (1:38). Del total de 894 emparejamientos, 26 resultaron positivos, lo que equivale a un 2,9% de pareja con riesgo reproductivo elevado. Este porcentaje sube hasta un 6% en las pareja que acuden para una FIV. Conclusiones: 1. El cribado genético recomendado hasta la fecha por las sociedades científicas no corresponde a los genes autosómicos recesivos más prevalentes; quizás sea el momento de cambiar a un cribado genético universal y panétnico. 2. El porcentaje de parejas en riesgo de tener un hijo afecto de una enfermedad genética grave es superior a las estimaciones pre test.

Para acabar una reflexión y tres ideas para llevarse a casa. Reflexión: A nivel mundial, cada año 8 millones de niños nacen con un defecto grave de origen total o parcialmente genético, como padres ¿no deberíamos tener la obligación moral de intentar concebir un hijo en las mejores condiciones?. Ideas: 1. Todos los pacientes deben ser informados de la existencia de tests de cribado genético expandido. 2. Los donantes de gametos portadores de una mutación en una de estas enfermedades no deben ser excluidos de programa de donación, debemos emparejarlos con un gameto no portador de una mutación en el mismo gen. 3. Los donantes identificados como portadores de enfermedades ligadas al cromosoma X deben ser excluidos del programa ya que el 50% de sus descendencia masculina estará enferma.

Pruebas genéticas en el estudio básico de esterilidad

Mujer:

  • Si fallo ovárico precoz (menopausia antes de los 40 años): solicitar cariotipo y estudio molecular del síndrome del X frágil.
  • Si abortos de repetición (dos o más abortos de primer trimestre): solicitar cariotipo.

Varón:

  • Cariotipo aconsejable si oligozoospermia severa (< 5 mill/ml), azoospermia no obstructiva o abortos de repetición.
  • Estudio de microdelecciones del Cro Y aconsejable si oligozoospermia esvera o azoospermias no obstructivas.
  • Estudio molecular de la fibrosis quística: Aconsejable si azoospermia obstructiva por ausencia uni o bilateral del conducto deferente o bien obstucción bilateral de epidídimos.
  • Estudio de fragmentación del DNA: A valorar su solicitud si fallos de implantación o abortos de repetición.
  • Estudio FISH de espermatozoides: Discutible, a valorar su solicitud si fallos de implantación, abortos de repetición o factor masculino severo.

Diagnóstico y cribado genético preimplantacional

  • Engloba a la valoración de la carga genética o cromosómica del embrión, nos obliga a biopsiar el embrión en estadio de células (obtención de blastómeras) o de blasto (obtención de trofoectodermo). Diferenciamos:

Diagnóstico genético pre implantacional

  • Indicado cuando uno o ambos miembros de la pareja son portadores de alteraciones monogénicas o bien anomalías cromosómicas estructurales.

Cribado genético pre implantacional

  • Discutible, a valorar en: mujeres de 38 años o más, fallos de implantación, abortos de repetición, factor masculino severo.
  • No aumenta la tasa de embarazo, pero mejora la eficacia de la FIV por transfer (“time to pregnancy”).
  • No predice la dotación cromosómica final del embrión.
  • Podemos encontrarnos que no hay embriones a transferir al ser todos aneuploides.


Dr. Juan José Guillén
Eugin Barcelona