TECNICAS PARA EL ESTUDIO GENÉTICO DE LA OSTEOGENESIS IMPERFECTA Dra. Pilar Madero Barrajón. Centro de Análisis Genéticos. Zaragoza

Definición: La Osteogénesis imperfecta literalmente significa “hueso que no está bien formado desde el principio de la vida”. Es una condición CONGENITA y de carácter genético en la que existe una fragilidad anormal de los huesos que se fracturan fácilmente casi sin causa aparente. Clásicamente se distinguen cuatro tipos clínicos, conocidos como I, II, III y IV en base al tipo de herencia de los síntomas y a los datos aportados por los estudios radiográficos. La prevalencia de la enfermedad se estima en 6-7/100.000 nacidos, si bien las formas clínicas intermedias, la I y la IV, suponen la mayoría de los casos con apenas fluctuaciones raciales o geográficas, salvo un incremento en Finlandia. El tipo II podría tener una prevalencia superior al 1/100.000 ya con cierta frecuencia no se consideran los casos de muerte intraútero y las perinatales. Los tipos III y IV parecen tener una prevalencia similar a la del tipo I. Los tipo V y VI supondrían únicamente el 5% y finalmente, el tipo VII ha sido hallado únicamente en nativos de Canadá. Causas genéticas de la OI Desde el punto de vista genético la OI (tipo I, II, III, y IV) se considera una enfermedad con patrón de herencia autosómico dominante. La enfermedad está determinada por mutaciones en los genes que codifican para el colágeno tipo 1. 1) Gen COL1A1 que codifica la cadena alfa-1 y está localizado en 17q21.3-q22 2) Gen COL1A2 que codifica la cadena alfa -2- y situado en 7q22.1 Generalmente los casos más graves de OI (tipo II y III) se asocian a proteínas anómalas, mientras que los casos leves (tipos I y IV) a una disminución de la cantidad de proteína secretada al medio extracelular. Los genes COL1A1 y COL1A2 presentan mutaciones en el 90% de las personas afectadas de OI. Se han descrito mutaciones en ambos genes independientemente del tipo de OI así como tipos de mutaciones distintas no pudiendo determinar ninguna de ellas como prevalente en la población. Esto implica que cada afecto tiene una mutación que puede ser única. Sin embargo, todos los miembros afectos de una misma familia conservan la misma mutación. Así mismo es una enfermedad con una alta tasa de mutaciones “de novo” (60% en los tipos I, II y IV). En los tipos de OI letales o muy graves se ha establecido un mayor porcentaje de mutaciones de novo, si bien no hay que olvidar que pueden tratarse de enfermedades de carácter recesivo.

Recientemente se han descrito dos genes relacionados con OI de carácter recesivo: 1) Gen CRTAP “cartilage associated protein.”, localizado en 3p22.3. Probablemente causante de OI tipo IIB y VII.

La proteína que codifica este gen forma un complejo con

otras moléculas y

participa en la oxidación de la prolina a hidroxiprolina, fundamental para la secreción del colágeno al exterior de los osteocitos. 2)

Gen LEPRE1, localizado en 1p34. Se ha asociado a formas recesivas de OI (tipo II, III y VIII), y codifica una enzima (prolil hidroxilasa) requerida para una correcta biosíntesis del colágeno. No se han localizado los genes responsables de la OI tipo V y VI, por lo que es probable que

NO se hayan identificado todos los genes que pueden causar OI. Es probable que existan otros genes, todavía no identificados causantes de la enfermedad.

ESTUDIO GENÉTICO DE OSTEOGENESIS IMPERFECTA: PROTOCOLO DE ACTUACIÓN

Cuando el especialista clínico ha definido la enfermedad puede ser estudiada genéticamente Los tipo I, II, III, y IV SIGUEN UN PATRÓN DE HERENCIA AUTOSOMICO DOMINANTE. Los tipos I y IV transmitirán su enfermedad al 50% de los descendientes 1) El protocolo de actuación en OI DOMINANTE es el siguiente:

Secuenciación de COL1A1 Y COL1A2 (estudio simultáneo o secuencial) SI MUTACION en uno de los genes, se concluye el estudio.  Informe de resultados Si no se detecta mutación en ninguno de los genes  Se analizan grandes deleciones/duplicaciones por la técnica de MLPA (Multiplex Ligation Probe Amplification), no detectables por secuenciación.  Informe de resultados Banco de DNA si no se detectan ni mutaciones puntuales ni grandes deleciones duplicaciones

Las mutaciones detectadas pueden ser muy heterogéneas. Esto obliga a realizar el estudio completo de uno o ambos genes en la persona afectada. Una vez localizada una mutación, si esta no está descrita en la bibliografía internacional disponible se debe corroborar que es la causante de la enfermedad analizando a sus parientes sanos de primer grado (hermanos o padres) Una vez conocida la localización exacta de la misma y asegurada su asociación inequívoca con la enfermedad, la familia dispone de una información valiosísima para el estudio de todos sus miembros afectos en los que ya no es necesaria la secuenciación completa de los genes, sino únicamente el estudio de la mutación detectada. 2)El protocolo de actuación en OI RECESIVA es el siguiente:

Secuenciación de CRTAP Y LEPRE1 (estudio simultáneo o secuencial) SI MUTACIÓN en uno de los genes, se concluye el estudio.  Informe de resultados Si no se detecta mutación en ninguno de los genes  Informe de resultados Banco de DNA

Las OI de carácter recesivo tienen una clínica muy severa e incluso letal. Se ha descrito este tipo de herencia para la OI tipo IIB, VII, VIII; presentan unos síntomas clínicos algo diferenciales a la OI de carácter dominante. Es importante precisar el tipo de herencia puesto que, en las OI recesivas, los padres son portadores obligados de las mutaciones y el 25% de sus descendientes serán afectos, siendo el 50% portadores. Como en cualquier estudio genético, el estudio de los genes implicados derivará en la localización de las mutaciones, si las hubiese, que en este caso serían dos, una en el gen de origen paterno y otra en el de origen materno. Una vez localizadas estas mutaciones deben ser analizados los padres para comprobar su estado de portador.

LA INFORMACION OBTENIDA EN LOS ESTUDIOS GENETICOS EN PACIENTES OI ES IMPRESCINDIBLE PARA PREVENIR LA ENFERMEDAD EN LA FAMILIA. ES RECOMENDABLE SOLICITAR CONSEJO GENETICO ESPECIALIZADO. Como métodos de prevención familiar debe recurrirse a: 1.- Diagnostico prenatal 2.- Diagnóstico preimpantacional 1.-El diagnóstico prenatal se realiza en la gestante mediante el análisis de células fetales obtenido por amniocentesis o cordocentesis. Este estudio implica la extracción de DNA de estas células, exclusivamente fetales, y el estudio de la mutación puntual localizada en el familiar afecto Dado el carácter dominante de las mutaciones en COL1A1 y COL1A2 • La probabilidad de descendencia con la misma mutación parental es del 50%, independientemente del sexo. • Si en el feto se localiza la mutación parental, será afecto de Osteogenesis imperfecta del mismo tipo que la que tiene el parental afecto. • SI el resultado en el feto es negativo, será sano. En recesivas, las mutaciones en CRTAP y LEPRE1 • •

La probabilidad de descendencia afectada es del 25% El 50% y 25% restante serán portadores sanos y no portadores de las mutaciones paterna /materna, respectivamente.

Según el resultado obtenido y si este es positivo la pareja puede optar a una interrupción voluntaria del embarazo.

El diagnóstico preimplantacional, implica que la pareja se debe someter un estudio previo genético que analice en profundidad su situación y a una Fecundación in Vitro, con el propósito de obtener el mayor número de embriones aptos para su implantación en el útero materno. De cada uno de los embriones obtenidos, se realiza la biopsia de una ó dos células y en ellas se estudian las mutaciones familiares. Se presentarán estas dos situaciones: • NO se detecta la mutación parental: Indica que el embrión puede derivar en un individuo sano y serán implantados. • Se detecta la mutación parental: Indica que el embrión derivaría en un individuo afecto y por tanto no se implantan

Este procedimiento tiene una serie de ventajas e inconvenientes respecto al diagnóstico prenatal: La principal ventaja es que sólo serán implantados los embriones sanos y por tanto se evita una interrupción del embarazo. Las desventajas se derivan de lo costoso de los procedimientos de fecundación in Vitro, tanto a nivel económico como psicológico. Las parejas deben aceptar estas desventajas como algo previsible en este proceso.

Otras informaciones. Los estudios genéticos de COL1A1, COL1A2, CRTAP Y LEPRE 1 pueden ser solicitados de forma privada. Estos estudios son laboriosos y costosos en el tiempo por lo que es imprescindible conocer todos los detalles para hacer una planificación familiar adecuada.