Juan Cruz Cigudosa, Jefe del Grupo de Citogenética Molecular. Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), Madrid
El array-CGH está reemplazando al cariotipo convencional como técnica analítica para asignar la dotación cromosómica de una muestra
- ¿Qué es un cariotipo molecular o array-CGH?
- El cariotipo molecular mediante array-CGH se basa en la hibridación competitiva del ADN de la muestra en estudio frente a un ADN de una muestra “control” sana o de referencia. Cantidades equivalentes de ADN de ambas fuentes son marcadas en su totalidad con dos fluorocromos y son puestas a hibridar de forma competitiva sobre secuencias conocidas de ADN de referencia, que representan de forma fidedigna y proporcional a todo el genoma humano y que están dispuestas en forma de micromatriz (microarray).
-¿Qué beneficios adicionales aporta el array-CGH en comparación con las técnicas convencionales de citogenética molecular?
- Los beneficios en términos de seguridad genética, sensibilidad y reproducibilidad del análisis mediante array-CGH tienen su origen en la alta resolución para detectar alteraciones genéticas y en el elevado número de células que son analizadas simultáneamente. El array-CGH proporciona una resolución que depende del número de secuencias incluidas en el microarray; por ejemplo, un array-CGH estándar (tipo 44K) de todo el genoma detecta cualquier posible alteración genética del número de copias de ADN (trisomías, monosomías, duplicaciones, amplificaciones, deleciones, etc) que tenga un tamaño superior a 200 kilobases, es decir, una resolución 25 veces mayor que el cariotipo convencional. Las plataformas genómicas de array-CGH incorporan secuencias de ADN conocidas con información referente a genes identificados, lo que resulta en que el análisis de una alteración no sólo nos indica qué región del genoma está alterada sino también los genes que están implicados en dicha aberración. Además, el array-CGH no es tan dependiente de la experiencia del genetista como el cariotipo; de hecho, gran parte de proceso puede ser automatizado.
- ¿Qué supone que las dianas de hibridación no sean metafases, sino fragmentos de ADN distribuidos a lo largo del genoma?
- Tiene importantes implicaciones. No debemos olvidar que el análisis cariotípico requiere para su realización que las células estén efectivamente creciendo para analizar sus metafases. Este requerimiento implica laboratorios con cultivo celular y un sistema de transporte de muestras que tenga aseguradas las condiciones de temperatura y esterilidad para mantenerlas células viables.
- ¿Cuáles serían sus principales limitaciones?
- Está bien descrito que el array-CGH sólo detecta alteraciones genéticas que supongan un cambio neto en la dosis diploide de ADN de una muestras. El array-CGH detecta cambios numéricos del genoma (deleciones, amplificaciones, trisomías, etc) pero no así reordenamientos cromosómicos equilibrados (translocaciones recíprocas) en los que no se pierde ni se gana material cromosómico.
- ¿En qué ámbitos se está utilizando con mayor éxito y extensión esta nueva tecnología?
- Durante los últimos 10 años, la tecnología genómica ha impactado de forma muy relevante en el campo de la Genética Clínica al ofrecer a los profesionales sanitarios la técnica de array-CGH. De hecho, el impacto es tan importante que el array-CGH, también conocido como cariotipo molecular, está reemplazando al cariotipo convencional como técnica analítica para asignar la dotación cromosómica de una muestra. Este desplazamiento ya se ha consolidado y aceptado para el diagnóstico de retraso mental, problemas del desarrollo, diagnóstico prenatal y algunos tipos de cáncer. Las instituciones clínicas más prestigiosas de EE.UU y Europa ofrecen actualmente el cariotipo molecular por array-CGH como el ensayo más seguro y eficaz para estudiar la dotación cromosómica de una muestra. En España, la Empresa NIMGENETICS, Genómica y Medicina tiene operativo y autorizado por la Comunidad de Madrid el Servicio de Diagnóstico Genético mediante la tecnología de array-CGH.
- ¿Cuáles son los principales síndromes pre y postnatales susceptibles de beneficiarse de las técnicas de citogenética molecular?
- Aunque es posible que haya muchos más, conocemos aproximadamente alrededor de 100 síndromes genéticos (detectables tanto en la fase prenatal como postnatal) causados por un mutación que consiste en la pérdida o ganancia de regiones concretas y conocidas del genoma. Estos síndromes incluyen desde el conocido Síndrome de Down hasta, por ejemplo, el síndrome de hipotonía/cistinuria, causado por una deleción de dos genes, un hecho completamente invisible al cariotipo convencional y detectable mediante un arrayCGH. Este tipo de tecnología está especialmente indicado para identificar la posible causa genética de síndromes congénitos polimalformativos acompañados o no de retraso mental. Está estimado que el retraso mental afecta a un 3% de la población, por lo que éste sería el segmento de población que debe ser estudiado mediante esta tecnología. El impacto socio-sanitario es enorme porque, aparte del coste derivado por la patología directamente, más del 50% de pacientes nunca llegan a ser diagnosticados genéticamente y eso genera un número elevado y razonable de consultas y pruebas extras por parte de las familias.
-¿Qué aplicaciones prácticas puede tener este nuevo array?
- Como ya se viene haciendo en otros países, se emplea de forma generalizada como herramienta de cribaje de diagnóstico genético para todos los casos de retraso mental idiopático y síndrome polimalformativos.
- ¿Y hasta qué punto se trata de una tecnología cara, difícil de implementar y exclusiva de algunos centros?
- La tecnología no es cara, sobre todo si se tiene en cuenta dentro de un estudio de coste-efectividad. El cariotipo molecular mediante array-CGH sustituye múltiples pruebas moleculares realizadas en la actualidad (MLPA o FISH) con el consiguiente ahorro. Respecto a la implementación, la tecnología requiere instalaciones sofisticadas y, sobre todo, conocimientos especializados de bioinformática, lo que puede hacerla algo exclusiva; sin embargo, la evolución del software y la formación de los genetistas están haciendo que esta tecnología esté cada día más accesible. El futuro ideal será la división de funciones: por un lado, habrá laboratorios de genómica con óptimas condiciones tecnológicas y con desarrollos propios y, por otro, Centros de Genética con genetistas especializados en el análisis que sean capaces de trasformar los datos genómicos en información diagnóstica y consejo genético de los pacientes.
- El cariotipo molecular mediante array-CGH se basa en la hibridación competitiva del ADN de la muestra en estudio frente a un ADN de una muestra “control” sana o de referencia. Cantidades equivalentes de ADN de ambas fuentes son marcadas en su totalidad con dos fluorocromos y son puestas a hibridar de forma competitiva sobre secuencias conocidas de ADN de referencia, que representan de forma fidedigna y proporcional a todo el genoma humano y que están dispuestas en forma de micromatriz (microarray).
-¿Qué beneficios adicionales aporta el array-CGH en comparación con las técnicas convencionales de citogenética molecular?
- Los beneficios en términos de seguridad genética, sensibilidad y reproducibilidad del análisis mediante array-CGH tienen su origen en la alta resolución para detectar alteraciones genéticas y en el elevado número de células que son analizadas simultáneamente. El array-CGH proporciona una resolución que depende del número de secuencias incluidas en el microarray; por ejemplo, un array-CGH estándar (tipo 44K) de todo el genoma detecta cualquier posible alteración genética del número de copias de ADN (trisomías, monosomías, duplicaciones, amplificaciones, deleciones, etc) que tenga un tamaño superior a 200 kilobases, es decir, una resolución 25 veces mayor que el cariotipo convencional. Las plataformas genómicas de array-CGH incorporan secuencias de ADN conocidas con información referente a genes identificados, lo que resulta en que el análisis de una alteración no sólo nos indica qué región del genoma está alterada sino también los genes que están implicados en dicha aberración. Además, el array-CGH no es tan dependiente de la experiencia del genetista como el cariotipo; de hecho, gran parte de proceso puede ser automatizado.
- ¿Qué supone que las dianas de hibridación no sean metafases, sino fragmentos de ADN distribuidos a lo largo del genoma?
- Tiene importantes implicaciones. No debemos olvidar que el análisis cariotípico requiere para su realización que las células estén efectivamente creciendo para analizar sus metafases. Este requerimiento implica laboratorios con cultivo celular y un sistema de transporte de muestras que tenga aseguradas las condiciones de temperatura y esterilidad para mantenerlas células viables.
- ¿Cuáles serían sus principales limitaciones?
- Está bien descrito que el array-CGH sólo detecta alteraciones genéticas que supongan un cambio neto en la dosis diploide de ADN de una muestras. El array-CGH detecta cambios numéricos del genoma (deleciones, amplificaciones, trisomías, etc) pero no así reordenamientos cromosómicos equilibrados (translocaciones recíprocas) en los que no se pierde ni se gana material cromosómico.
- ¿En qué ámbitos se está utilizando con mayor éxito y extensión esta nueva tecnología?
- Durante los últimos 10 años, la tecnología genómica ha impactado de forma muy relevante en el campo de la Genética Clínica al ofrecer a los profesionales sanitarios la técnica de array-CGH. De hecho, el impacto es tan importante que el array-CGH, también conocido como cariotipo molecular, está reemplazando al cariotipo convencional como técnica analítica para asignar la dotación cromosómica de una muestra. Este desplazamiento ya se ha consolidado y aceptado para el diagnóstico de retraso mental, problemas del desarrollo, diagnóstico prenatal y algunos tipos de cáncer. Las instituciones clínicas más prestigiosas de EE.UU y Europa ofrecen actualmente el cariotipo molecular por array-CGH como el ensayo más seguro y eficaz para estudiar la dotación cromosómica de una muestra. En España, la Empresa NIMGENETICS, Genómica y Medicina tiene operativo y autorizado por la Comunidad de Madrid el Servicio de Diagnóstico Genético mediante la tecnología de array-CGH.
- ¿Cuáles son los principales síndromes pre y postnatales susceptibles de beneficiarse de las técnicas de citogenética molecular?
- Aunque es posible que haya muchos más, conocemos aproximadamente alrededor de 100 síndromes genéticos (detectables tanto en la fase prenatal como postnatal) causados por un mutación que consiste en la pérdida o ganancia de regiones concretas y conocidas del genoma. Estos síndromes incluyen desde el conocido Síndrome de Down hasta, por ejemplo, el síndrome de hipotonía/cistinuria, causado por una deleción de dos genes, un hecho completamente invisible al cariotipo convencional y detectable mediante un arrayCGH. Este tipo de tecnología está especialmente indicado para identificar la posible causa genética de síndromes congénitos polimalformativos acompañados o no de retraso mental. Está estimado que el retraso mental afecta a un 3% de la población, por lo que éste sería el segmento de población que debe ser estudiado mediante esta tecnología. El impacto socio-sanitario es enorme porque, aparte del coste derivado por la patología directamente, más del 50% de pacientes nunca llegan a ser diagnosticados genéticamente y eso genera un número elevado y razonable de consultas y pruebas extras por parte de las familias.
-¿Qué aplicaciones prácticas puede tener este nuevo array?
- Como ya se viene haciendo en otros países, se emplea de forma generalizada como herramienta de cribaje de diagnóstico genético para todos los casos de retraso mental idiopático y síndrome polimalformativos.
- ¿Y hasta qué punto se trata de una tecnología cara, difícil de implementar y exclusiva de algunos centros?
- La tecnología no es cara, sobre todo si se tiene en cuenta dentro de un estudio de coste-efectividad. El cariotipo molecular mediante array-CGH sustituye múltiples pruebas moleculares realizadas en la actualidad (MLPA o FISH) con el consiguiente ahorro. Respecto a la implementación, la tecnología requiere instalaciones sofisticadas y, sobre todo, conocimientos especializados de bioinformática, lo que puede hacerla algo exclusiva; sin embargo, la evolución del software y la formación de los genetistas están haciendo que esta tecnología esté cada día más accesible. El futuro ideal será la división de funciones: por un lado, habrá laboratorios de genómica con óptimas condiciones tecnológicas y con desarrollos propios y, por otro, Centros de Genética con genetistas especializados en el análisis que sean capaces de trasformar los datos genómicos en información diagnóstica y consejo genético de los pacientes.
