1. Introducción a las Bases Moleculares del
Síndrome de Wolf-Hirschhorn
César Cobaleda
MADRID
1as Jornadas Médicas de la AESWH
17-18 de Marzo de 2012
Getafe

2. Síndrome de Wolf-Hirschhorn (WHS)
Conjunto de signos y síntomas causados por la pérdida de material genético del brazo
corto (p) del cromosoma 4, y que se presentan fundamentalmente como alteraciones del
desarrollo y de la fisiología.
Hallazgos Clínicos
g Frecuencia
(% de pacientes afectados)
Rasgos faciales característicos
Retraso en el crecimiento (pre y/o postnatal)
Discapacidad intelectual >75%
Hipotonía (bajo tono muscular)
Poca masa muscular
Convulsiones y/o anomalías en el electroencefalograma
Malformaciones en el sistema nervioso central
Problemas de alimentación
Problemas de sueño
Cambios en la piel (hemangiomas, piel seca)
Alteraciones del esqueleto
Asimetría craneal y/o facial 50%‐75%
Ptosis (párpados caídos)
Dentición anormal
Deficiencias en anticuerpos
Defectos de audición
Malformaciones cardiacas
Defectos en los ojos y/o el nervio óptico 25%‐50%
Labio leporino / Paladar hendido
Malformaciones genitourinarias
Malformaciones en el cerebro
Movimientos estereotípicos (repetitivos: “lavado de
manos”, rodar de cabeza)
Anomalías en:
‐ Hígado
‐ Vejiga <25%
‐ I t ti
Intestino
‐ Diafragma
‐ Esófago
‐ Pulmones
‐ Aorta

3. El WHS es una enfermedad genética

4. Los cromosomas se identifican por su patrón de bandas

5. Cariotipo de un individuo sano: 46 cromosomas completos
22 autosomas (por 2 copias de cada uno) 44 autosomas +
22 autosomas (por 2 copias de cada uno)= 44 autosomas +
2 cromosomas sexuales (XX en mujeres, XY en varones)= 2

6. El ADN contiene toda la información genética necesaria para
construir y hacer funcionar el organismo
Los genes son secuencias de ADN que permiten sintetizar proteínas que realizan funciones específicas
xxxx-en-un-lugar-de-la-mancha-de-cuyo-nombre-no-quiero-acordarme-xxxxxxxx-con-cien-cañones
xxxx-en-un-lugar-de-la-mancha-de-cuyo-nombre-no-quiero-acordarme-xxxxxxxx-con-cien-cañones
-por-banda-viento-en-popa-a-toda-vela-xxxxx-volveran-las-oscuras-golondrinas-xxxxxxx-
-por-banda-viento-en-popa-a-toda-vela-xxxxx-volveran-las-oscuras-golondrinas-xxxxxxx-
por banda viento en popa a toda vela xxxxx volveran las oscuras golondrinas xxxxxxx
-recuerde-el-alma-dormida-avive-el-seso-y-despierte-xxxxxxx-no-es-verdad-angel-de-amor-xx
-recuerde-el-alma-dormida-avive-el-seso-y-despierte-xxxxxxx-no-es-verdad-angel-de-amor-xx

7. La hibridación fluorescente in situ (FISH) permite identificar
las distintas porciones de los cromosomas

8. La hibridación fluorescente in situ (FISH) permite identificar
las distintas porciones de los cromosomas
xxxx-en-un-lugar-de-la-mancha-de-cuyo-nombre-no-quiero-acordarme-xxxxxxxx-con-cien-cañones
xxxx-en-un-lugar-de-la-mancha-de-cuyo-nombre-no-quiero-acordarme-xxxxxxxx-con-cien-cañones
-por-banda-viento-en-popa-a-toda-vela-xxxxx-volveran-las-oscuras-golondrinas-xxxxxxx-
-volveran-las-oscuras-golondrinas-
-por-banda-viento-en-popa-a-toda-vela-xxxxx-volveran-las-oscuras-golondrinas-xxxxxxx-
p p p g
-recuerde-el-alma-dormida-avive-el-seso-y-despierte-xxxxxxx-no-es-verdad-angel-de-amor-xx
y p g
-recuerde-el-alma-dormida-avive-el-seso-y-despierte-xxxxxxx-no-es-verdad-angel-de-amor-xx

9. FISH de todo el cariotipo: “spectral karyotype” (SKY)

10. La hibridación genómica comparativa en matriz (array-CGH)
permite detectar pérdidas y ganancias muy pequeñas de
material genético
i l éi
xxxx-en-un-lugar-de-la-mancha-de-cuyo-nombre-no-quiero-acordarme-xxxxxxxx-con-cien-cañones
xxxx-en-un-lugar-de-la-mancha-de-cuyo-nombre-no-quiero-acordarme-xxxxxxxx-con-cien-cañones
-por-banda-viento-en-popa-a-toda-vela-xxxxx-volveran-las-oscuras-golondrinas-xxxxxxx-
por banda viento en popa a toda vela xxxxx volveran las oscuras golondrinas xxxxxxx
-por-banda-viento-en-popa-a-toda-vela-xxxxx-volveran-las-oscuras-golondrinas-xxxxxxx-
-recuerde-el-alma-dormida-avive-el-seso-y-despierte-xxxxxxx-no-es-verdad-angel-de-amor-xx
-recuerde-el-alma-dormida-avive-el-seso-y-despierte-xxxxxxx-no-es-verdad-angel-de-amor-xx

11. La hibridación genómica comparativa en matriz (array-CGH)
permite detectar pérdidas y ganancias muy pequeñas de
material genético
i l éi
xxxx-en-un-lugar-de-la-mancha-de-cuyo-nombre-no-quiero-acordarme-xxxxxxxx-con-cien-cañones
xxxx-en-un-lugar-de-la-mancha-de-cuyo-nombre-no-quiero-acordarme-xxxxxxxx-con-cien-cañones
-por-banda-viento-en-popa-a-toda-vela-xxxxxxxxxxxx-
por banda viento en popa a toda vela xxxxxxxxxxxx
-por-banda-viento-en-popa-a-toda-vela-xxxxxxxxxxxx-
-recuerde-el-alma-dormida-avive-el-seso-y-despierte-xxxxxxx-no-es-verdad-angel-de-amor-xx
-recuerde-el-alma-dormida-avive-el-seso-y-despierte-xxxxxxx-no-es-verdad-angel-de-amor-xx

12. La hibridación genómica comparativa en matriz (array-CGH)
permite detectar pérdidas y ganancias muy pequeñas de
material genético
i l éi

13. La hibridación genómica comparativa en matriz (array-CGH)
permite detectar pérdidas y ganancias muy pequeñas de
material genético
i l éi

14. La hibridación genómica comparativa en matriz (array-CGH)
permite detectar pérdidas y ganancias muy pequeñas de
material genético
i l éi

15. La hibridación genómica comparativa en matriz (array-CGH)
permite detectar pérdidas y ganancias muy pequeñas de
material genético
i l éi

16. La hibridación genómica comparativa en matriz (array-CGH)
permite detectar pérdidas y ganancias muy pequeñas de
material genético
i l éi

17. La hibridación genómica comparativa en matriz (array-CGH)
permite detectar pérdidas y ganancias muy pequeñas de
material genético
i l éi

18. En el WHS hay una pérdida de material genético, de tamaño
variable, del brazo corto del cromosoma 4
Vista por bandeado….

19. En el WHS hay una pérdida de material genético, de tamaño
variable, del brazo corto del cromosoma 4
… y vista por FISH

20. La mitad de los casos de WHS se deben a translocaciones
cromosómicas

21. La mitad de los casos de WHS se deben a translocaciones
cromosómicas

22. La mitad de los casos de WHS se deben a translocaciones
cromosómicas

23. La mitad de los casos de WHS se deben a translocaciones
cromosómicas: TRISOMÍAS

24. Las translocaciones cromosómicas en el WHS son mucho
más frecuentes de lo que se pensaba
Hasta la llegada de los estudios de array-CGH, los estudios
realizados con FISH no permitían discriminar con precisión la
extensión de las lesiones génicas, en muchos casos.
Así, hasta hace poco se pensaba que sólo un 15%-25% de los casos
de WHS eran debidos a translocaciones, pero los estudios más
recientes sugieren que ésta proporción puede llegar al 45-50%.
Este descubrimiento puede ayudar a entender mejor algunas
características del WHS.

25. ¿Cuál es el mecanismo por el que la deleción en 4p causa los
problemas que conforman el WHS?
Estudios de correlación
genotipo/fenotipo
La totalidad de la información El conjunto de las características y
genética que contiene un organismo. rasgos observables de un organismo:
En el caso de los seres humanos, forma, desarrollo, fisiología,
esta información se encuentra en el comportamiento, etc.
ADN en l cromosomas, y es i
los igual
l Es l
E el resultado d l interacción entre
lt d de la i t ió t
en todas las células del organismo el genotipo y el medio ambiente.
(excepto los gametos, en los que se
reduce a mitad)

26. Ejemplo de correlación genotipo/fenotipo: los rasgos faciales
-Muchos de los genes que regulan el
desarrollo del cerebro participan
también en la correcta formación de
las estructuras del rostro.
-Esto explica el que, con mucha
p q ,
frecuencia, las discapacidades
intelectuales vayan ligadas a rasgos
faciales característicos.
-El estudio de la severidad de los
cambios faciales, en relación con el
genotipo de los afectados y su grado
de discapacidad intelectual, podría
permitir en el futuro “predecir” el
grado de discapacidad según el
d d di id d ú l
genotipo o según el aspecto.

27. Ejemplo de correlación genotipo/fenotipo: los rasgos faciales

28. Los estudios de correlación genotipo/fenotipo ayudan a identificar las
regiones génicas responsables de las características del WHS
WHSCR: regiones mínimas candidatas del WHS

29. El objetivo final es identificar qué partes del genoma (qué genes) son, al
perderse, responsables de cada característica del WHS
Rasgos Faciales
ulsiones
Discapacidad
imiento
Paladar Hendido
nales
ia
Convu
ciones Ren
Hipospadias
s
traso Creci
Microcefali
s
CHD
Telómero
M
Alterac
P
Ret
Centrómero

30. Este tipo de estudios han permitido identificar varios genes candidatos a
participar en el fenotipo del WHS
WHSCR: regiones mínimas candidatas del WHS

31. Los genes: las páginas del libro de instrucciones
-El genoma humano está compuesto por
aproximadamente 2,860,000,000 “letras” de un
código de 4 letras (A, C, G y T).
-Los genes son las partes del genoma que
contienen las instrucciones para sintetizar
p
proteínas, que son las que “hacen el trabajo”.
-El genoma contiene “solo” 20-25.000 genes.
-El resto son secuencias reguladoras que
controlan cómo y cuando se expresan los genes.
-Este control lo llevan a cabo las proteínas, que
son sintetizadas por otros genes:
-Todos los elementos están profundamente
interrelacionados

32. Los genes están interconectados a muchos niveles

33. Las alteraciones en un gen repercuten en cascada en todo el sistema

34. El desarrollo del organismo es enormemente complejo y está muy
estrictamente regulado

35. El desarrollo del organismo es enormemente complejo y está muy
estrictamente regulado

36. Desarrollo cardiaco

37. DESARROLLO CARDIACO:
Programación genética

38. DESARROLLO CARDIACO:
Diferentes tipos celulares del corazón

39. Las alteraciones en el desarrollo son tanto más graves cuanto más tempranas

40. Las regiones WHSCR están muy conservadas entre
diferentes especies, lo que indica su importancia
Caballo
Vaca
Humano
Orangután
Rata
Ratón

41. Genes en las WHSCRs
-Son, en general, genes que codifican proteínas con
funciones muy básicas dentro del organismo y sus
células.
-Por ello, su falta afecta a numerosos órganos y tejidos.
-Dada su complejidad, la única manera de estudiarlos en
Dada
detalle es utilizar modelos animales en los que se
eliminan dichos genes.

42. Los ratones en los que se elimina gran parte de las WHSCRs
presentan similitudes con el síndrome humano

43. Los ratones en los que se elimina gran parte de las WHSCRs
presentan similitudes con el síndrome humano

44. PERO….
Al eliminar mucha información, esta aproximación no nos
detalla l
d t ll lo que hace cada uno de los componentes (genes):
h d d l t ( )
HAY QUE ELIMINARLOS UNO POR UNO

45. WHSC1
-Se expresa en casi todos los
tejidos, y durante el desarrollo.
-Es un gen que regula la
E l l
expresión de muchos otros
genes.
-Además está implicado en los
procesos de reparación del
DNA: existen mecanismos en la
célula que reparan los muchos daños que el DNA sufre cada día, y WHSC1
q p q ,
es uno de los genes que participan en este proceso.
-Además de su potencial implicación en el WHS, este gen también está
g
asociado con un tipo de cáncer de células sanguíneas: el mieloma múltiple.
En estos tumores, WHSC1 se encuentra sobreexpresado.

46. Los genes de la familia de WHSC1 son reguladores de otros
genes y están implicados en muchas enfermedades

47. WHSC1 participa en la reparación del daño al DNA

48. Los ratones que carecen de una copia de Whsc1 tienen
retraso en el crecimiento y anomalías cardiacas

49. LETM1
-Se expresa en todas las células y la proteína que codifica parece ser
Se células,
esencial para el funcionamiento de las mitocondrias, el orgánulo celular
que controla el metabolismo energético de la célula.
-No existe modelo de ratón sin LETM1, pero en moscas en las que se
disminuye mucho la cantidad de esta proteína se observan numerosas
alteraciones del desarrollo: se piensa que la falta de LETM1 puede ser la
principal responsable de las convulsiones y la falta de tono muscular en
pac e tes co
pacientes con WHS.S

50. MSX1
-Se expresa en una gran cantidad de tejidos durante el
desarrollo embrionario.
d ll bi i
- Participa en el desarrollo de muchos órganos y
estructuras.

51. Los ratones que carecen del gen Msx1 carecen de dientes,
tienen paladar hendido y alteraciones en los huesos del oído

52. FGFRL1
-Fundamentalmente expresado en los tejidos esqueléticos.
-Es un receptor de señales reguladoras del crecimiento

53. Los ratones que carecen del gen Fgfrl1 tienen múltiples
anomalías esqueléticas y nerviosas

54. FGFR3
-Es un receptor celular de factores de crecimiento.
-Se expresa durante el desarrollo en muchas zonas de
Se
crecimiento del sistema nerviosos y de los huesos.
-Su falta es la responsable de la acondroplasia (enanismo) y
otras alteraciones del desarrollo óseo y cartilaginoso.
-Su exceso está implicado en tumores humanos

55. Los ratones que carecen del gen Fgfr3 tienen múltiples
anomalías esqueléticas y en el oído interno

56. ¿Cómo puede la investigación biomédica ayudar a los
pacientes con WHS?
-Los pacientes con WHS tienen sólo una copia de varios genes clave para el desarrollo
y la fisiología del organismo.
-Se intentan buscar métodos que permitan aumentar la función de la copia del gen que
todavía tienen:
+Aumentar la síntesis de las proteínas a partir del DNA.
+Aumentar la estabilidad de las proteínas para interferir con su degradación.
+Aumentar la actividad de las proteínas con fármacos específicos
+Suplir su función con compuestos diseñados para ello.
ello
-Desafortunadamente, la mayor parte de los problemas asociados al WHS son ya
irreversibles en el momento del diagnóstico.
-Pero no todos son incorregibles: convulsiones, deficiencias inmunes, etc… serán
susceptibles en el futuro, no sólo de ser controlados sino potencialmente corregibles,
aunque probablemente se precisarán tratamientos sostenidos
sostenidos.
-Para esto, antes tenemos que entender con precisión cómo los diferentes genes
contribuyen a la enfermedad, de uno en uno y también de forma sinérgica.