Monografías de Alumnos: CRISP

Su aplicación en Mosquitos causantes de la Malaria

Palabras Clave: Malaria, Mosquito Transgénico, CRISPR-Cas9, Deriva Génica. 

Resumen: En el presente escrito se evalúan, dentro de un marco teórico, cómo se podrían modificar genéticamente los mosquitos portadores del agente causal de la malaria, un protozoario del género Plasmodium, utilizando el método de CRISPR-Cas9 sobre los insectos dentro del laboratorio, su posterior liberación en el medio ambiente, y su efectividad e impacto como posible vía para generar una deriva génica dentro de la población de mosquitos salvajes, considerando además los actuales métodos de control de la malaria, tanto los de origen genéticos como  los convencionales.

La malaria, también conocida como Paludismo, en el ser humano, es una enfermedad parasitaria causada por la infección de una o más de las especies del parásito protozoario intracelular Plasmodium ya sean Plasmodium falciparum, ovale, vivax y/o malariae (Heymann ,2011). Es una enfermedad mortal que es causada por dicho Plasmodium y transmitida por la picadura de mosquitos hembra del género Anopheles, los llamados vectores del paludismo.

Según la OMS: P. falciparum es el parásito causante del paludismo más prevalente en el continente africano. Es responsable de la mayoría de las muertes provocadas por el paludismo en todo el mundo. En cambio, P. vivax es el parásito causante del paludismo dominante en la mayoría de los países fuera del África subsahariana.

Se calcula que en 2016 hubo 216 millones de casos de paludismo en 91 países, las muertes fueron de 445 mil personas, lo que es una cifra demasiado alta ya que se trata de una enfermedad prevenible y tratable de manera relativamente fácil, sin embargo, muchas de las áreas afectadas son de recursos extremadamente precarios y bajo constante conflicto civil y militar, lo cual dificulta mucho no solo el alcance de ayuda exterior sino cualquier tipo de intervención interna.

La prevención de esta enfermedad se basa fuertemente en la lucha antivectorial para reducir la transmisión del paludismo. Según la organización mundial de la salud en 2018: “Para el control efectivo del vector, recomienda proteger a toda la población que se encuentra en riesgo de infectarse. Hay dos métodos de lucha contra los vectores que son eficaces en circunstancias muy diversas: los mosquiteros tratados con insecticidas y la fumigación de interiores con insecticidas de acción residual.”

Entre 2015-2017 se realizó la distribución de 624 millones MTI o mosquiteros tratados con insecticida, (principalmente de larga duración), un aumento sustancial con respecto a los 465 millones del 2012-2014. De todos estos, el 82% o 459 millones, fue entregado en la región de áfrica subsahariana. (OMS, 2018)

La malaria es endémica en más de 100 países, especialmente en América Central y del Sur, República Dominicana, Haití, África, Asia (India, Sureste asiático y Oriente Medio) y Pacífico Sur.

Palabras Clave: Malaria, Mosquito Transgénico, CRISPR-Cas9, Deriva Génica.

En el presente escrito se evalúan, dentro de un marco teórico, cómo se podrían modificar genéticamente los mosquitos portadores del agente causal de la malaria, un protozoario del género Plasmodium, utilizando el método de CRISPR-Cas9 sobre los insectos dentro del laboratorio, su posterior liberación en el medio ambiente, y su efectividad e impacto como posible vía para generar una deriva génica dentro de la población de mosquitos salvajes, considerando además los actuales métodos de control de la malaria, tanto los de origen genéticos como los convencionales.

 Figura 1. Distribución mundial de la malaria. Fuente: OMS, 2010

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En el 2017 los países endémicos de Malaria invirtieron 3,1 mil millones de dólares para el control y eliminación de la enfermedad, 2,2 mil millones se gastaron en la región de África seguida por 300 millones en el sudeste asiático, en las Américas 200 millones y el este  Mediterráneo y Pacífico Occidental 100 millones cada uno, a pesar de esta cantidad de inversión no se llega a alcanzar las metas de la ETM (Estrategia Técnica mundial contra la Malaria), esta tiene como objetivo una reducción del 40 por ciento de incidencia en casos de malaria a nivel mundial. Para alcanzar las metas de la ETM a 2030 se estima que la financiación anual para la malaria tendrá que aumentar en al menos 6,6 mil millones por año

hasta el 2020.

“El conocimiento del ciclo de vida de este parásito indica que el estadio más vulnerable del Plasmodium es el ooquiste encontrado en el intestino medio (de sólo cinco ooquistes por insecto), razón que lo convierte en el primer blanco de ataque empleando mosquitos

transgénicos que expresen moléculas efectoras antiespasmódicas”.(Noguez Moreno, et al 2017)

A lo largo de los años los avances en la ciencia y tecnología genética gracias a quienes la desempeñan, ya sean investigadores, científicos o genetistas nos ayudan a comprender y hasta poder solucionar mediante el uso de ingeniería genética problemas relacionados a la salud humana y animal.

Los métodos de biología molecular y de las ciencias genómicas generan conocimientos más precisos de la fusión y expresión genética, lo que es fundamental para el entendimiento de la fisiología molecular de insectos y en la generación de MTs (mosquitos transgénicos) para el control de insectos y las ETV (enfermedades transmitidas por vectores).(Noguez Moreno, et al., 2017)

Históricamente dentro de las estrategias utilizadas para el control de enfermedades vectoriales con respecto a la manipulación genética, nos podemos encontrar con una amplia variedad de enfoques y diferentes acercamientos a la problemática. Segun Noguez Moreno,  et al., 2017  estos pueden dividirse en un Control “Clásico” y el uso de Mosquitos Transgénicos o MTs; Así, el primero se enfoca en generar insectos estériles o bien con reproductibilidad reducida por medio de productos químicos o radiación sobre los huevos y luego que estos sean liberados al medio ambiente natural. Si bien este método fue el más utilizado después de la segunda guerra mundial por más de 4 décadas, debido al coste de mantenimiento del equipo, de la mano de obra y de la liberación de los insectos, prácticamente ha quedado en desuso.(Noguez Moreno et al., 2017)

Figura 2: Fuente: Noguez Moreno et al.,2017

El uso de MTs por otro lado cobra impulso con cada nuevo avance en el área de la genética; Pueden encontrarse así los Mosquitos Refractarios, es decir, que expresan una cualidad que los hace inmunes a la infección del agente en si, los Mosquitos Transmisores de Genes Letales de Uno o Dos Componentes, que básicamente consiste en introducir un gen que se comporta como letal (produce la muerte del portador) cuando se encuentra en heterocigosis, los Mosquitos con Fenotipo sin Vuelo, donde se les genera una modificación en su capacidad para volar y son eliminados naturalmente por depredadores o bien no pueden alimentarse ni volar, y por último, pero no menos importante la Deriva Génica o Genéticamente Dirigido (GD por Gene Drive en inglés), donde se fuerza la imposición de la presencia de un alelo sobre otro dentro de una población generando por ende la desaparición de este último.(Noguez Moreno, et al., 2017)

Naturalmente la deriva génica es una fuerza evolutiva que ocurre como un cambio en las frecuencias genéticas debido a un resultado de eventos aleatorios de una generación a la otra, puede ser muy efectiva y marcada en poblaciones pequeñas, además podría resultar en la fijación de un alelo, es decir, que este termine siendo el único presente en la población.

Figura 3. El concepto de genética dirigida (del inglés Gene Drive: GD) lo podemos ejemplificar en un caso hipotético de un transgen que bloquea la transmisión de la malaria (pero que no tiene valor selectivo en la población de insectos). Se podría impulsar el incremento en su frecuencia genética en la población, sustituyendo a los silvestres (sin color) a través de una construcción genética que incluya un gen que proporciona una ventaja selectiva (Gene Drive o GD) (en rojo). Genética dirigida es lo mismo que decir deriva génica.  Fuente: Noguez Moreno, et al., 2017

De manera artificial con el fin de modificar poblaciones; la deriva génica se puede usar  tanto como para que una nueva población de Mosquitos Refractarios reemplace a otra vieja o para la supresión gradual de una especie al generar deriva génica sexual. Los métodos más comunes son los Elementos Medea, (elementos alélicos “egoístas” que se imponen sobre su contraparte al generar la muerte de la cría que carece del elemento), el uso de las Bacterias del Género Wolbachia, (el cual se comporta también como elemento génico egoísta y de carácter simbiótico que puede transmitirse por vía materna) y la aplicación de CRISPR-Cas9, tanto sobre un gen como también sobre la frecuencia sexual dentro de una población.

Figura 4. Fuente: Noguez Moreno, et al., 2017.

La manipulación de la frecuencia de un gen con CRISPR-Cas9 consiste básicamente en introducir dentro de un gen esencial un segmento exógeno con la información que dotaría de inmunidad al individuo contra el agente, así cualquier intento de eliminar esta seccion por parte del sistema natural de reparación del ADN resultaría en la muerte del individuo en lugar de generar una especie de “resistencia”, y si a esto se le suman más segmentos exógenos el proceso de resistencia se vuelve indetectable poblacionalmente.

La manipulación de la frecuencia de un sexo usando CRISPR-Cas9 es una de las estrategias más nuevas, recién introducida en 2016, y consiste en que Cas9 ataque un gen alosómico que reside en uno de los cromosomas sexuales con una incidencia en el nacimiento de machos de casi un 90%, y debido a que estos no son hematofagos, cualquier transmisión de vía salivaria quedaria incapacitada,  además esto facilita la deriva génica ya que solo los machos la producen y no las hembras.

Figura 5.Genética dirigida (GD) utilizando el sistema CAS9-ARN guía. Las ventajas incrementan introduciendo varias unidades de ARN guía, lo que aumenta la frecuencia de corte y dificulta la evolución de alelos resistentes a GD a niveles indetectables. Al elegir sitios diana dentro de un gen esencial, debe ser modificados para hacer un alelo resistente e incluirlo en la construcción para unirlos a la construcción genética que lleva el sistema CAS9-ARN guía, y tanto al gen marcador, como al gen refractario (por ejemplo). Cualquier acontecimiento que elimine los sitios blanco del sistema CAS9-ARN, producirán letalidad en lugar de crear una unidad de alelo resistente, lo que aumenta aún más la robustez de la construcción genética GD y favoreciendo la sustitución poblacional de insectos. Fuente: Noguez Moreno, et al., 2017

La tecnología CRISPR/Cas9 es una herramienta molecular utilizada para “editar” o “corregir” el genoma de cualquier célula. Sería algo así como unas tijeras moleculares que son capaces de cortar cualquier molécula de ADN haciéndolo de una manera muy precisa y controlada. La capacidad de cortar el ADN es lo que permite modificar su secuencia, eliminando o insertando nuevo ADN, se basa en un sistema natural de defensa bacteriano contra los virus bacteriofagos. Estos virus infectan bacterias al inyectarle su material genético, luego este se aprovecha de la maquinaria interna para fabricar otras réplicas de sí mismo, generalmente mata a la bacteria en el proceso. Si la bacteria sobrevive puede utilizar fragmentos del ADN vírico para incluirlo dentro de su propio material genético y así contar con una “copia de seguridad” que permite identificar rápidamente una posterior invasión de ese mismo material. (Ann Ran, et al., 2013)

Figura 6. Ilustración de cómo ingresa originalmente el material genico viral dentro de la bacteria, y los pasos subsecuentes para registrarlo y utilizarlo como propio dentro del sistema defensivo CRISPR. Fuente:Gantz, 2015.

El ADN tomado del virus son segmentos de bases repetidas múltiples veces y a su vez estos fragmentos también se repiten dentro del propio ADN, no suelen ser muy largos y están condensados, por esto se llaman repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas o Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats o CRISPR en inglés. (Ann Ran et al, 2013)

“Cuando un virus entra dentro de la bacteria toma el control de la maquinaria celular y para eso interacciona con distintos componentes celulares. Las bacterias que tienen este sistema de defensa tienen un complejo formado por una proteína Cas unida al ARN producido a partir de las secuencias CRISPR. Entonces el material génico del virus puede interaccionar con este complejo, al ocurrir esto el material genético viral es inactivado y posteriormente degradado. Pero este sistema va más allá. Las proteínas Cas son capaces de coger una pequeña parte del ADN viral, modificarlo e integrarlo dentro del conjunto de secuencias CRISPR. De esa forma, si esa bacteria o su descendencia se encuentra con ese mismo virus, ahora inactivará de forma mucho más eficiente al material genético viral. Es, por lo tanto, un verdadero sistema inmune de bacterias”. (ver Figura 6) (Moran, 2015)

Esto puede aplicarse al ADN de eucariotas, con un CRISPR-Cas9 sintético y en un laboratorio, conociendo la secuencia que se desea cambiar, se puede generar un ARN complementario a dicha secuencia y agregarla al CRISPR-Cas9, el cual termina cortando esta sección. Luego pueden ocurrir dos posibles resultados derivados de las dos grandes vías existentes para la reparación del ADN, y estos son la vía de unión de extremos no homólogos, cuya sigla en inglés es NHEJ, que presenta tendencia a errores y la vía de reparación dirigida por homología cuya sigla en inglés es HDR y es la que presenta una mayor fidelidad, así que puede optarse por una u otra dependiendo del resultado que se busque con respecto a la modificación de ese gen.

Figura 7. La edición de genomas a través de ARN guía-CAS9. La nucleasa Cas9 y la guía de ARN, debe ser primero introducida en la célula diana. Esto se logra mediante introducción por ingeniería genética. El ARN guía dirige a Cas9 para unir secuencias de ADN diana. En el blanco se forma una burbuja que debe estar flanqueada por un adecuado motivo adyacente (PAM;Motivo adyacente de protoespaciador), con secuencia NGG, que refiere a que N es cualquier nucleobase seguida de dos nucleobases de Guanina. Sí el ARN guía es idéntica con solo unos desajustes en el extremo 5 ́del espacio de hibridación, Cas9 cortará las dos cadenas del ADN generando extremos romos. Si se suministra con una plantilla de reparación que contiene los cambios deseados y homología a las secuencias a ambos lados de la ruptura, la célula puede utilizar la recombinación homóloga para reparar la ruptura mediante la incorporación de la plantilla de la reparación en el cromosoma. De lo contrario, la ruptura será reparada uniendo los extremos, lo que resulta en la pérdida de algunos nucleótidos y la interrupción del gen. Fuente: Noguez Moreno, et al.,2017

 

La activación de la vía NHEJ ocurre cuando no hay presencia de un molde reparador, así las DSB (Double Strand DNA Break) son unidas dejando “cicatrices” en forma de deleciones o adiciones, es decir, mutaciones. De esta manera se usa la vía NHEJ para producir “knockout” génico sobre secciones indeseables del ADN, al exponer codones de stop de manera prematura.

La activación de la vía HDR, si bien es mucho más precisa, ocurre a frecuencias mucho más variables que NHEJ, y suele activarse naturalmente en células que se están dividiendo, además su eficiencia puede variar dependiendo del tipo de célula y su estado de división, así como del lugar y amplitud del segmento modificado de ADN. La vía HDR produce modificaciones muy puntuales y definidas sobre un locus frente a un molde reparador introducido exógenamente, el cual puede ser la clásica doble hebra de ADN complementario y antiparalelo o una sola hebra de ADN, este último método puede ser útil para introducir mutaciones de segmentos extremadamente pequeños (tan chicos como un solo nucleótido) dentro del genoma, de manera simple y rápida.(Ann Ran, et al., 2013)

Quizás la propiedad más importante es que CRISPR-Cas9 puede no solo cortar, sino que (por medio de modificaciones artificiales dentro del laboratorio) introducir una nueva secuencia de ADN y por lo tanto, nuevos genes dentro de la cadena, permitiendo un gran abanico de alteraciones sobre prácticamente cualquier organismo. En este caso se planteará el uso teórico de CRISPR-Cas9 tipo 2, el cual utiliza crARN (CRISPR ARN asociado), que actúa como guía codificante para ARN, y otro segmento de crARN de trans-activación o trancrARN, el cual facilita el proceso. Cada uno de estos crARN está compuesto de una secuencia de 20 nucleótidos guia.(Ann Ran, et al, 2013).

Un estudio realizado por Gantz, et al., en 2015 estudia o analiza  la modificación de Anopheles stephensi por medio de CRISPR-Cas9 y la producción de MTs, al alterar genéticamente uno de los cromosomas de los machos, luego copiaron el segmento de 17.000 pares de bases al cromosoma homólogo utilizando la vía de reparación HDR de una manera exacta y en un sitio específico del ADN, de esta manera y junto a la deriva génica producida en la naturaleza, se logró una incidencia del 99,5% aproximadamente de la frecuencia del gen sobre la descendencia de la cruza entre los machos transgénicos y las hembras salvajes. En contraste con esto, se encontró que la modificación sólo en las hembras no conlleva al mismo éxito, debido a que los cromosomas no son reparados por la vía HDR, más exacta, sino por NHEJ; Así es como se producen muchas mutaciones en el proceso y por lo tanto, se termina dando una herencia de tipo pseudo mendeliana de los genes modificados, y no tiene el mismo éxito, de esta manera se estima que se podría lograr la erradicación de la enfermedad en unas 10 generaciones de mosquitos, es decir, en un periodo de aproximadamente 1 año. Este modelo que es completamente teórico está basado en el uso exclusivo de mosquitos machos transgénicos liberados al medio ambiente ya que ellos son quienes tienen la posibilidad de generar una deriva génica, aunque hay un cierto aporte por parte de la descendencia de las subsecuentes hembras modificadas hijas de los machos liberados.

Conclusiones y Comentarios Finales:

CRISPR-Cas9 es una poderosísima herramienta para poder moldear al mundo y los animales que lo habitan, pero tiene como limitación que es demasiado nueva y no ha sido testeada en el campo lo suficiente, de esta manera no termina habiendo una respuesta definitiva de si será o no la salvación a todas las ETV y otras enfermedades relacionadas, aun así el futuro necesitará cada vez más nuevas y mejores estrategias para combatirlas, y más si se considera que el presupuesto de la OMS con la ETM debe duplicarse de 3 mil millones actuales a 6 mil millones en menos de un año si se quiere seguir con el plan estimado, es decir, reducir el paludismo en un 40% para el 2030.  Tal vez la deriva génica dada por los mosquitos transgénicos no sea la respuesta, pero todavía es demasiado pronto para decirlo, ya que si bien es fácil quitar una proteína o lípido que es aprovechado por un virus o un parásito, esto es biología, pero nada cumple solo una función ni es simplemente tan fácil, debido a que esa proteína podría cumplir muchas otras funciones importantes en otro lado, así que habrá que considerar los pros y contras, ¿cuáles podrían ser las futuras repercusiones ambientales?, ¿es factible económicamente hablando?, y tal vez más importante, ¿cuánto pesan estos argumentos frente al medio millón de personas que mueren al año?.

Bibliografía

Acceso. (2019). Retrieved from https://www.who.int/es

Ann Ran, F., & Scott, D. (2013). Genome engineering using the CRISPR-Cas9 system [Ebook].

Gantz, V. (2015). Highly efficient Cas9-mediated gene drive for population modification of the malaria vector mosquito Anopheles stephensi [Ebook]. California.

Heymann, D. (2013). El control de las enfermedades transmisibles [Ebook] (19th ed., pp. 485-508). Washington DC.

Moran, A. (2015). ¿Qué es la tecnología CRISPR/Cas9 y cómo nos cambiará la vida? [Ebook].

Noguez Moreno, R. (2017). Nuevas estrategias de control vectorial:mosquitos transgénicos[Ebook]. México.

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Talasemia. Monografías de alumnos

Hoy quería dejarles la monografía realizada por Mariana de Gregorio acerca de la Talasemia. Espero esto les sirva a todos los que buscan información del tema

Trabajo final de

Genética básica.

TALASEMIA.

Alumna: Mariana De Gregorio Paolasini.

Profesora: Gabriela Iglesias.

Fecha: 3 de Noviembre del año 2015.

Universidad: Nacional de Rio Negro.

Curso:  Genetica básica, Tercer año.

Carrera: Medicina veterinaria

Introducción:

En la sangre encontramos distintos tipos celulares, entre ellos, los eritrocitos, los cuales representan el número más abundantes de células  de la sangre, y que tienen como componente principal la hemoglobina , cuya función es transportar el oxígeno hacia los diferentes tejidos del cuerpo.  Participa en el proceso por el que la sangre lleva los nutrientes necesarios hasta las células del organismo y conduce sus productos de desecho hasta los órganos excretores. También transporta el oxígeno desde los pulmones (o desde las branquias, en los peces), donde la sangre lo capta, hasta los tejidos del cuerpo.

Los eritrocitos son producidos continuamente en la médula ósea de los huesos largos principalmente.  Tienen una forma oval, bicóncava, aplanada, con una depresión en el centro; diseño óptimo para el intercambio de oxígeno con el medio, ya que le otorga flexibilidad para poder atravesar los capilares, donde liberan la carga de oxígeno.

El diámetro de un eritrocito típico es de 6-8 µm.

Los valores considerados normales de eritrocitos en adultos son:
  • Mujeres: 4 – 5 x 106/mL(mililitro) de sangre
  • Hombres: 4,5 – 5,5 x 106/mL(mililitro) de sangre. wikipedia.org,. (2015).

Un  déficit o disminución por debajo del rango de referencia de los eritrocitos  genera un estado patológico  denominado anemia,  cuya  alteración provoca hipoxia tisular. En cambio, un exceso de estos, se denomina policitemia, el aumento de la concentración de eritrocitos (eritrocitosis) es una patología mucho menos común.

Existen  alteraciones en la maduración de los eritrocitos, entre las cuales están la deficiencia de hierro y las anomalías genéticas que conducen a la producción de hemoglobinas anormales.

Entre las patologías que se pueden producir por anomalías genéticas esta la talasemia, trastorno sanguíneo hereditario.

En este trabajo se explicara que es la talasemia, se nombraran sus variedades, haciendo hincapié en una en particular, llamada β-talasemia, dentro de la que encontramos más de 200 tipos de mutaciones, de las que se explicaran las  más frecuentes en nuestro país.

Desarrollo:

En un sujeto normal, los glóbulos rojos tienen una duración de 120 días de vida. Cada día, el cuerpo produce nuevos glóbulos rojos para reemplazar los que han muerto o los que el cuerpo ha perdido.  En la talasemia, los glóbulos rojos se destruyen a una velocidad mayor generando anemia.

La talasemia ¨Es un trastorno sanguíneo que se transmite de padres a hijos (hereditario) en el cual el cuerpo produce una forma anormal de hemoglobina, la proteína en los glóbulos rojos que transporta el oxígeno¨. (Policlinicalacibis.es,. 2015).

Esta hemoglobina está compuesta por cuatro cadenas de polipeptidos, dos cadenas de globina alfa y dos cadenas de globina beta. Por lo que hay dos tipos de talasemia principales – talasemia alfa y talasemia beta – cuyo nombre viene de los defectos que pueden ocurrir en estas cadenas de proteínas.

Hay dos copias del gen que produce la hemoglobina α (HBA1 y HBA2), y cada uno codifica una cadena α, y ambos genes están localizados en el cromosoma16. El gen que codifica las cadenas β (HBB) está localizado en el cromosoma 11.  (Es.wikipedia.org,. 2015).

Lo que genera las siguientes patologías:

  1. Alfa talasemia:cuando el cuerpo tiene dificultades produciendo alfa globina
  2. Beta talasemia:cuando el cuerpo tiene dificultades produciendo beta globina

En la α-talasemia, el gen HBA1  y HBA2, del cromosoma 16,  hay una deficiencia de síntesis de cadenas α. El resultado es un exceso de cadenas β que trasportan deficientemente el oxígeno, lo que conduce a bajas concentraciones de O2 (hipoxemia).

Paralelamente, en la β-talasemia  hay una falta de cadenas β, y el consiguiente exceso de cadenas alfa, que puede formar agregados insolubles que se adhieren a la membrana de los eritrocitos, pudiendo causar la muerte de éstos y sus precursores, originando anemia de tipo hemolítico.

Estas compensaciones  dan lugar a la formación de hemoglobinas inestables que provocan la destrucción de los glóbulos rojos y por lo tanto anemia. (Es.wikipedia.org,. 2015).

La talasemia se transmite de manera autosómica recesiva, afectando a los varones y mujeres igualmente, pues no implica el cromosoma de sexo  y se da cuando existe un defecto en un gen que ayuda a controlar la síntesis de una de las proteínas globulina  alfa o globulina beta  que componen la hemoglobina.

Como se explico anteriormente, hay diversas formas de talasemia y cada tipo tiene muchos subtipos diferentes. Tanto la talasemia α como la talasemia β,  abarcan las siguientes dos formas, dependiendo la severidad de los síntomas:

  1. Talasemia menor.
  2. Talasemia mayor.

La talasemia menor se presenta  si uno recibe  el gen defectuoso  de solo uno de los padres. Las personas con esta forma de trastorno  son portadoras de la enfermedad y por lo general no tienen síntomas. En cambio, es necesario heredar el gen defectuoso de ambos padres para padecer la talasemia mayor.

Esta enfermedad está provocada por deleciones en uno o varios genes de los que componen los grupos de la α-globina y la β-globina. Según la cantidad de deleciones,  el tipo de talasemia será más o menos grave.

Existen otras deleciones  como resultado de entrecruzamientos desequilibrados entre los segmentos duplicados presentes en la región de la agrupación. (Es.wikipedia.org,. 2015).

Entrecruzamiento_desequilibrado (1)
Imagen de entrecruzamiento desequilibrado. Upload.wikimedia.org,. (2015)

Talasemia alfa:

La talasemia alfa ocurre cuando un gen, o los dos genes relacionados con la proteína globina α  de la hemoglobina faltan o se han modificado, mutado.  La alfa globina se genera en el cromosoma 16, por lo tanto, si los dos genes que le indican al cromosoma 16 que produzca alfa globina no se encuentran o han mutado, se produce menos alfa globina. Esto afecta la hemoglobina y disminuye la capacidad de los glóbulos rojos de transportar oxígeno por el cuerpo.

“Se necesitan cuatro genes, dos de cada padre, para hacer cadenas de proteína alfa. Cuando faltan uno o más de los genes, se produce la talasemia alfa. Este gráfico describe los diferentes tipos de talasemia.”

Genes alfa que faltanProblemaSíntomas de anemiaOtros nombres
1Portador silenciosoNingunoTalasemia alfa – 2 rasgos, talasemia alfa mínima
2RasgosLeveTalasemia alfa – 1 rasgo, talasemia alfa menor
3Hemoglobina HModeradosEnfermedad de la hemoglobina H
4SeriaMortalHidropesía fetal con la Hemoglobina de Bart

Clinica de Cleaveland consultado en 2015.

De Anjile – Trabajo propio, CC BY-SA 4.0,
  • Portador silencioso de alfa talasemia: un alelo del gen de la cadena alfa está delecionado (los otros tres son normales).  Genotipo  -/α α/α
  • Portador de alfa talasemia:perdida de dos alelos α, de los genes de cadena alfa, cualquiera ambos del mismo cromosoma 16, llamaron una canceladura de los “cis” o uno de ambos cromosomas 16, llamado una canceladura “trans.” Genotipo: -/- α/α or -/α -/α.
  • Enfermedad de la hemoglobina H: perdida de tres alelos α de los dos  genes de la cadena alfa están delecionados. La enfermedad de la hemoglobina H, produce una anemia. Las personas que tienen la enfermedad de la hemoglobina H corren un mayor riesgo de tener un hijo con alfa talasemia grave, puesto que son portadores de un cromosoma número 16 con dos genes delecionados de la cadena alfa (deleción en cis). Genotipo: -/- -/α
  • Alfa talasemia grave:pérdida de los cuatro alelos α, de ambos  genes de la cadena alfa, lo que es tan grave que puede producirse la muerte dentro del útero (antes del nacimiento). Genotipo: -/- -/-

Saludos

Gaby

Todos los casos posibles de talasemia alfa, según la ausencia de uno, dos, tres o cuatro genes de la alfa globina. Es.wikipedia.org,. (2015).

Ventajas de la talasemia α:

La α-talasemia protege a los individuos que la portan frente a la malaria. La malaria o paludismo está producida por un parásito protista del género Plasmodium y es transmitida por un mosquito del género Anopheles. La protección frente a esta enfermedad por parte de los individuos que posee α-talasemia es debida a que Plasmodium sólo es capaz de parasitar a los eritrocitos sanos. Sin embargo, la sangre de alguien con este tipo de anemia presenta un número elevado de eritrocitos deformes por culpa de que la hemoglobina no está bien constituida y eso es esencial pues deja al parásito indefenso en la sangre permitiendo que nuestro sistema inmunitario acabe con él.

Talasemia Beta

Normalmente hay dos genes de globina beta, uno heredado  de cada padre. La talasemia beta es un cambio en uno o los dos genes de globina beta, localiza en el cromosoma 11. Las mutaciones pueden suprimir completamente (mutaciones β0) o disminuir (mutaciones β+ y β++) la producción de cadenas β globina, lo que resulta en un desequilibrio en la síntesis de cadenas de globina α/β.

La magnitud de este, es la determinante principal del fenotipo de la enfermedad, que abarca desde los individuos asintomáticos (β-Talasemia  menor o portador) que agrupa a los genotipos heterocigotos (β+/P o β0/P) y que corresponde a la forma más frecuente en nuestro país,  hasta los que dependen de transfusiones regulares para vivir (β talasemia mayor) que comprende a los genotipos homocigotos (β00 y β++) o dobles heterocigotos (β0+), y corresponde a las formas de mayor expresividad clínica.

Entre ambos extremos, se encuentran los pacientes con β talasemia intermedia (BTI), en los cuales las manifestaciones clínicas son variables.

Este gráfico describe los diferentes tipos de talasemia beta.

Genes beta afectadosProblemaSíntomas de anemiaOtros nombres
1Portador silenciosoLeve
1RasgoLeve
2IntermediaModerado
2MayorSeveroAnemia de Cooley

Clinica de Cleaveland consultado en 2015.

También existen casos de deleciones de diversos tamaños que pueden afectar al gen de la beta globina o a la región de control del locus.

Mayoritariamente es una enfermedad hereditaria con un patrón autosómico recesivo, pero también existen algunos casos donde la herencia es autosómica dominante.

También existen dos variedades de beta-talasemia (mayor o menor) según sea un déficit total o parcial de la síntesis (dependiendo la severidad de los síntomas): la talasemia mayor (también conocida como anemia de Cooley o anemia del mediterráneo) que es más severa y la talasemia intermedia.

Beta talasemia grave o MAYOR u homocigota (anemia de Cooley): los dos genes de la cadena beta tienen deleciones, causando el tipo más grave de beta talasemia. Los pacientes que tienen talasemia grave pueden fabricar suficientes glóbulos rojos  por lo que necesitan frecuentes transfusiones de sangre y puede que no vivan mucho tiempo. Durante el primer año o dos primeros años de vida, pueden estar pálidos, irritables, tener poco apetito y padecer muchas infecciones. Sin tratamiento, aumenta el tamaño del hígado, del bazo y del corazón, y los huesos pueden volverse delgados y quebradizos, desarrollan hemosiderosis (depósito en todos los tejidos del hierro liberado tras la hemólisis). Es frecuente la presencia de cálculos biliares por la hemólisis crónica. Adquieren un color pardo-verdoso por la anemia, la ictericia (la hemólisis libera bilirrubina que produce un color amarillo en la piel y mucosas) y la hemosiderosis. Se detiene el crecimiento, se retrasa la pubertad. Y finalmente se produce un fallo cardíaco.

Actualmente algunos pacientes pueden también ser tratados, e incluso curados, mediante un transplante de médula ósea.

Beta talasemia leve o característica de talasemia – un gen beta tiene una deleción, provocando anemia. La talasemia leve se divide en:

1.-Talasemia mínima  (la persona tiene pocos o ningún síntoma).

2.-Talasemia intermedia  (la persona tiene una anemia de moderada a grave).

-Beta Talasemia Intermedia: Se designa así al síndrome talasémico de moderada intensidad, que condiciona la aparición de una anemia leve y alteraciones óseas. Presentan sintomatología clínica y requieren transfusiones de sangre durante alguna época de su vida, pueden desarrollar hemosiderosis. Sus manifestaciones no son tan graves como en los pacientes afectados de la forma mayor de la enfermedad.

-Beta talasemia heterocigota o menor (rasgo talasemico): aparece cuando sólo está afectada una de las copias del gen que codifica la cadena. Es la mutación del gen beta, caracterizada por unos hematíes elevada, con concentración de hemoglobina normal o disminuida y generalmente presenta un aumento de la Hb A2. Las personas portadoras de talasemia menor, no presentan manifestaciones clínicas, aunque en ocasiones pueden tener una ligera anemia que se pone de manifiesto al realizar un análisis. Los glóbulos rojos de los portadores del rasgo talasémico son más pequeños de lo normal. La talasemia menor está presente desde el nacimiento, permanece durante toda la vida y puede transmitirse de los padres a los hijos.

Las β-talasemias además de la deleción del gen de la β-globina, también pueden darse por otras causas como:

  • Mutaciones en el promotor que detienen o reducen su transcripción.
  • Mutaciones en los sitios de corte y empalme (splicing) que impiden la eliminación de losintrones.
  • Mutaciones en el sitio aceptor de poli-A que afectan al procesamiento del mesnajero ó mRNA.
  • Mutaciones de cambio en la pauta de lectura.

Es.wikipedia.org,. (2015).

O también pueden presentarse otras formas de talasemia beta cuando se hereda un gen para la beta talasemia en combinación con un gen de una variante hemoglobínica. Las más importantes son:

  • HbE: Si se hereda un gen de la HbE y uno de la beta talasemia, esta combinación es la responsable de la HbE-beta talasemia, apareciendo una anemia de moderada a severa similar a la beta talasemia intermedia.
  • HbS: beta talasemiaanemia falciforme. Si se hereda un gen de la HbS y otro de la beta talasemia, aparece la HbS-beta talasemia. es,. (2015).

Diagnostico para un paciente talasemico:

El diagnostico se puede realizar  con una única muestra de sangre, realizando:

  • Cuadro Hemático Completo (CBC), que incluye la medición de la hemoglobina y la cantidad/ tamaño de células rojas. La gente que sufre de talasemia tiene menos cantidad de células rojas sanas, menos hemoglobina de lo normal y dichos eritrocitos serán más pequeños e irregulares. (hemograma completo).
  • Un recuento de reticulocitos (medición de células rojas jóvenes) puede indicar que tu médula espinal no está produciendo el número adecuado de células rojas.
  • Los estudios del hierro indicarán si la causa de la anemia es una deficiencia de hierro (anemia ferropenica) o talasemia.
  • Se pueden usar pruebas genéticas o análisis mutacional para diagnosticar cuando hay un historial familiar de talasemia.
  • Electroforesis de la hemoglobina: es unprocedimiento de laboratorio que diferencia los tipos de hemoglobina presentes.
  • El médico lleva a cabo un examen físico para buscar un bazo inflamado (agrandado).

DIAGNOSTICO MOLECULAR- PCR:

El PCR es un método sencillo para el clonaje in vitro de cualquier segmento de ADN permitiendo disponer de forma rápida, eficaz y económica, de cantidades suficientes del mismo para su  posterior estudio molecular. Mediante esta  técnica, se realiza  la detección de los genotipos causantes de β-talasemia, ya que permiten discriminar entre alelos normales y mutantes que difieren en una sola base.

El método Amplificación Refractaria de Sistemas de Mutaciones (ARMS-PCR) es una modificación de la técnica de PCR,  utilizada para la detección de mutaciones puntuales causantes de β-talasemia. Esta técnica permite la amplificación enzimática de alelos específicos, mediante el uso de cebadores que están diseñados para discriminar entre secuencias que difieren en una única base. Además, utiliza cebadores control que amplifican otra región del gen de β globina, cercana a la mutación que será detectada, actuando como control interno de amplificación asegurando la eficiencia de la PCR y evitando falsos negativos.

Este es un método basado en la reacción en cadena de la polimerasa, capaz de detectar diversas mutaciones puntuales y pequeñas deleciones o inserciones en el gen β globina, con el empleo de oligonucleótidos de secuencia específica.

Los productos obtenidos en la amplificación (PCR)  pueden analizarse mediante diversas técnicas:

  • Dot blot: se utiliza para detección de mutaciones puntuales mediante muestras de ADN hibridadas con sondas marcadas radiactivamente específicas de ciertas regiones del ADN de estudio. Solamente las muestras portadoras de la región de interés se revelan (puntos oscuros).

 

  • Análisis con enzimas de restricción: Las enzimas de restricción o endonucleasas, son enzimas que cortan los enlaces fosfodiester del material genético a partir de una secuencia que reconocen. Las mismas permiten cortar DNA de hebra doble, donde reconocen secuencias palindrómicas (secuencias que se leen igual en ambas direcciones).
  • Secuenciación directa del ADN amplificado: determinación del orden de los nucleótidos (ACG y T) en un oligonucleótido de ADN

 

Las mutaciones más frecuentes en la población argentina del gen de β-globina son CD39 e IVS1-110, las cuales se dan a conocer mediante la técnica de ARMS-PCR.

  • IVS-I-110 (G>A)
  • CD 39 (C>T),

 

El diagnóstico molecular de β-talasemia, puede ser útil para brindar el asesoramiento genético entre parejas portadoras. La técnica de ARMS-PCR, reúne los requisitos necesarios de los métodos de diagnóstico: alta especificidad, reproducibilidad y bajo costo. Por lo tanto constituye un método eficaz para el diagnóstico de β-talasemia en pacientes sin posibilidad de estudio familiar, debido a la falta de uno de los padres.

Esta técnica no sólo permite detectar la mutación causante del padecimiento, sino también determinar si se encuentran en estado homocigoto o heterocigoto.

Los pacientes portadores de éstas (hetrerocigotos β/ βCD39 y β/βIVS1-110) y otras mutaciones β-talasémicas, son generalmente (salvo complicaciones) asintomáticos. Sin embargo, en estado homocigótico producen cuadros clínicos de mayor gravedad (Anemia de Cooley). De aquí la importancia de detectar a los individuos portadores, y en especial, aquellas parejas con probabilidades de concebir hijos con talasemia mayor, teniendo en cuenta las complicaciones que conlleva la herencia de dicha condición.  (Qbpatologica.files.wordpress.com,. 2015).

Tratamiento:

Los tratamientos estándar para los pacientes con talasemias serias son las transfusiones de sangre, quelación de hierro, extirpación del bazo, dosis diarias de ácido fólico, posible extirpación quirúrgica de la vesícula biliar, y trasplante de médula.

  • Las transfusiones de sangre cada 4 meses en los pacientes con talasemias moderadas o severas, y cada 2 a 4 semanas para los pacientes con talasemia seria beta. Se pueden necesitar transfusiones ocasionales para la enfermedad de la hemoglobina H o la talasemia intermedia beta.
  • La quelación del hierro: extirpación del exceso de hierro del cuerpo. Uno de los riesgos de las transfusiones de sangre es que pueden causar una sobrecarga de hierro, que a su vez puede causar enfermedades del corazón.
  • Esplenectomía(extirpación del bazo)
  • El trasplante de la médula espinal
  • Terapia génica: para lograr que un gen normal se inserte en un genoma del individuo con dicha enfermedad hereditaria.

Factores de riesgo:

  • Etnicidad afroamericana, asiática, china o mediterránea.
  • Antecedentes familiares del trastorno.

Incidencia

Las talasemias alfa ocurren con mayor frecuencia en personas del sudeste asiático, Medio Oriente, China y en aquellas de ascendencia africana. Las talasemias beta ocurren en personas de origen mediterráneo, y en menor grado, los chinos, otros asiáticos y afroamericanos.

Conclusión:

Luego de llevar a cabo la presente monografía,  se pude considerar que la talasemia es una enfermedad muy distribuida por el mundo, muy poco conocida por la población, aunque con una gran incidencia.

Estando al tanto de la gran distribución mundial de esta enfermedad, y la gran variedad de formas en las que se puede presentar,  es importante dar a conocer la misma, y que sean detectados y alertados por sus médicos aquellos individuos portadores,  en especial, aquellas parejas con probabilidades de concebir hijos con talasemia mayor, teniendo en cuenta las complicaciones que conlleva la herencia de dicha condición.

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