¿Qué sucede en un laboratorio de genética?: Información para Pacientes y Familiares

Este documento recoge qué es lo que sucede con una muestra que llega a un laboratorio de genética. Se explicarán, entre otras, las siguientes cuestiones:

  • los distintos métodos utilizados en un laboratorio para llevar a cabo un análisis genético,
  • por qué algunos análisis genéticos se realizan tan rápidamente mientras que otros llevan tanto tiempo,
  • por qué en algunos casos en el laboratorio no se obtienen resultados concluyentes.

Para obtener información sobre las razones para realizar un análisis genético, consultar el documento “¿Qué es un análisis genético?”

¿Qué es un análisis genético?

La mayoría de los análisis genéticos examinan el ADN, la molécula de nuestras células que contiene la información necesaria para que nuestro organismo se desarrolle, crezca y funcione adecuadamente. El ADN consiste en una cadena de mensajes codificados y organizados bajo instrucciones específicas, que denominamos genes. Los seres humanos tenemos unos 30,000 genes distintos, dispuestos en estructuras con aspecto de carretes de hilo llamados cromosomas. Heredamos nuestros cromosomas de nuestros padres, 23 de nuestra madre y 23 de nuestro padre, de manera que tenemos dos juegos de 23 cromosomas, o 23 “pares” de cromosomas. Valga como símil considerar el código genético como el libro de la vida, en el que el ADN está representado por letras, los genes son las palabras y los cromosomas, los capítulos de dicho libro.

Figura 1: genes, cromosomas y ADN

A los cambios en nuestros genes o cromosomas los llamamos mutaciones. En ese sentido, podríamos considerar una mutación como un error al deletrear una palabra o una serie de palabras cambiadas en el contexto de una frase. Las mutaciones son muy comunes y todos somos portadores de alguna. Los efectos de una mutación pueden ser buenos o malos, o no tener ninguna consecuencia apreciable. Esto depende de factores ambientales, un cierto grado de azar, o mutaciones en otros genes. Las mutaciones pueden tener efectos nocivos si interfieren en el proceso de comunicación de información contenida en los genes para el correcto funcionamiento del organismo. Los análisis genéticos están dirigidos a identificar mutaciones en un gen o un cromosoma en particular. Los análisis se realizan normalmente a partir de sangre u ocasionalmente, también a partir de otros tejidos (es posible extraer ADN a partir de saliva; no obstante, este método a veces no proporciona ADN en la cantidad y calidad suficiente, por lo que habitualmente se prefiere trabajar con sangre). La muestra se extrae del paciente y se envía al laboratorio para realizar el análisis de los genes y cromosomas correspondientes.

Los servicios de genética habitualmente realizan los análisis en su propio laboratorio. Sin embargo, existen tal cantidad de pruebas correspondientes a la gran diversidad de enfermedades de base genética, que para la mayor parte de los servicios no es posible tener disponibles todas las pruebas solicitadas. Esto sucede muy especialmente para las enfermedades raras de base genética, en las que con frecuencia la muestra ha de ser enviada a un laboratorio de referencia especializado en dicha prueba.

Es importante indicar que un análisis genético normalmente sólo proporciona información sobre la enfermedad a la que corresponde la prueba realizada. No existe una prueba general para analizar todas las enfermedades genéticas. El objetivo de una prueba genética es proporcionar información sobre la salud de un paciente o de una familia. En este contexto, no es habitual pedir pruebas genéticas con otro fin tal y como determinar una paternidad, aunque sí es cierto que esta información puede desvelarse en el transcurso del estudio.

Laboratorios de Genética

Existen dos tipos principales de laboratorios de Genética. En uno de ellos se analizan principalmente los genes, mientras que en el otro los estudios se centran en los cromosomas.

1) Citogenética

Si un médico sospecha de la existencia de una enfermedad genética causada por una alteración en un cromosoma, pedirá al laboratorio de citogenética un examen de los cromosomas del paciente. Las muestras pueden ser de sangre, piel, líquido amniótico o vellosidad coriónica. Primeramente, las células se cultivan para su crecimiento. Más tarde, las células se colocan en un porta y son teñidas, para poder así ser observadas fácilmente con el microscopio.

Figura 2: Aspecto de los cromosomas bajo el microscopio

Lo primero que hace el citogenetista es un recuento del número de cromosomas. Algunas enfermedades son causadas por un número adicional de cromosomas. Uno de los ejemplos más comunes es el síndrome de Down. Las personas con este síndrome normalmente tienen un cromosoma más en sus células. El citogenetista también comprueba la estructura de los cromosomas. Los cambios en la estructura suceden cuando el material de un cromosoma se redistribuye como resultado de una rotura, lo que puede implicar una ganancia o pérdida de material genético. En ocasiones, la técnica de Hibridación In Situ Fluorescente (FISH) se usa para detectar cambios demasiado pequeños para verse directamente al microscopio o para confirmar una alteración inicialmente detectada por microscopía.

Figura 3: Cromosomas colocados en orden o cariotipo

El análisis citogenético es un proceso laborioso. Primeramente han de crecerse los cultivos celulares, lo que lleva al menos una semana. Otros siete días pueden ser necesarios para preparar los portas y realizar el análisis individualizado de los cromosomas en el microscopio.

2) Genética molecular

Ante la sospecha de una enfermedad de base genética causada por una mutación en un determinado gen, el médico solicita una prueba consistente en el análisis de dicho gen al laboratorio de genética molecular. Las instrucciones contenidas en el ADN están codificadas mediante cuatro letras: A, C, G y T. En el laboratorio de genética molecular se buscan “errores de ortografía” en la secuencia de un gen en particular. Un gen puede consistir en una secuencia de 10,000 letras o más de código de ADN. El trabajo del genetista consiste en leer el código y encontrar posibles cambios que puedan interferir en las instrucciones que necesita el organismo, y por tanto causar la enfermedad.

A diferencia de los cromosomas, el ADN no puede examinarse directamente con un microscopio. El genetista molecular extrae el ADN de las células y lo usa para preparar reacciones químicas que permiten leer el código del gen de interés. Existen muchas técnicas distintas para identificar mutaciones. La secuenciación es una de las más comunes.

Figure 4: DNA sequencing: Spot the difference!

Secuencia Normal Secuencia de un paciente

Aquí se muestra un tramo del código de un gen. Si puedes ver la imagen en color apreciarás que cada letra de código se representa con un color diferente. La imagen de la izquierda presenta una secuencia normal, y la de la derecha, la secuencia de un paciente. En la imagen de la izquierda cada letra tiene un solo “pico”. Sin embargo, en la de la derecha se puede ver que el paciente tiene dos picos en la misma posición, una G (línea negra) y una C (línea azul). Esto indica que existe una mutación en esta posición, en uno de los dos pares de cromosomas.

¿Cómo se determina si una mutación es dañina?

Esta es una cuestión muy importante. En los laboratorios de genética se dice que “cualquiera puede identificar una mutación, pero no todo el mundo tiene conocimientos para interpretar su significado”. Las mutaciones pueden tener diferentes grados de gravedad y conocer sus efectos requiere experiencia sobre la enfermedad y el gen o cromosoma, además de atención al detalle. De forma que… ¿cómo se sabe en el laboratorio si una variante genética es buena, mala, o no tiene ningún efecto?

Primeramente, es importante que un experto en genética clínica haya examinado al paciente, sus familiares y la historia familiar, y quizás también los resultados de otros análisis previos. Esto representa el punto de partida sobre qué gen o cromosoma investigar. Así, por ejemplo, si el genetista piensa que el paciente puede tener fibrosis quística porque éste presenta síntomas típicos y además otros familiares han tenido la enfermedad, entonces se extraerá una muestra para enviar al laboratorio. Asimismo, se le proporciona al laboratorio toda la información relevante sobre el paciente y la historia familiar y se solicita la búsqueda de mutaciones que causan fibrosis quística. Si el laboratorio encuentra una mutación conocida por causar la enfermedad, entonces se confirmará que el paciente tiene, en efecto, fibrosis quística.

En algunos casos sucede que un niño tiene una enfermedad genética pero los padres no son portadores de la mutación. En este caso es probable que la mutación se haya producido en el momento de concepción del bebé. A estas mutaciones se las denomina mutaciones “de novo”.

En otros casos el laboratorio no podrá determinar si la mutación es causante de la enfermedad o no. Esto sucede cuando el impacto directo del cambio en el código de ADN no es muy aparente. Estas mutaciones se denominan “variantes sin clasificar”, y suponen un cierto grado de frustración para los pacientes y profesionales implicados. Sin embargo, es de extrema importancia que un laboratorio no establezca que una mutación es dañina sin ser así, dado que ello llevaría a un diagnóstico incorrecto.

¿Se identifica siempre mediante un análisis genético la mutación causante de una enfermedad genética?

En algunas situaciones pueden no encontrarse las mutaciones causantes de la enfermedad. Existen para ello varias razones:

  • Algunas análisis genéticos sólo analizan las mutaciones más comunes en una determinada enfermedad. Si el paciente tiene una mutación poco frecuente, ésta no se identificará.
  • No se conocen todos los genes causantes de la enfer- medad.
  • El paciente puede no tener la enfermedad de la que se tiene sospecha clínica, lo que supondría que los genetistas están analizando un gen que no es el indicado.

Es importante recordar que las técnicas de análisis genético y los conocimientos en el campo de la genética avanzan muy rápidamente. Por tanto, incluso si en el momento actual no se ha podido encontrar la mutación, eso no descarta la posibilidad de que nuevas técnicas permitan a los genetistas identificarlas en el futuro.

¿Por qué el tiempo de realización de un análisis genético es tan variable entre unas enfermedades y otras?

Si el laboratorio sabe exactamente que mutación ha de buscarse, bien porque se ha identificado previamente en otro miembro de la familia, o bien porque se conoce un área delimitada dentro del gen responsable, la tarea es mucho más sencilla. Esto podría llevarse a cabo en una semana o dos.

Sin embargo, si no hay ningún familiar en el que se haya identificado la mutación previamente, o si hay muchos genes que puedan causar la enfermedad, el análisis será mucho más complicado. En lugar de centrarse en una región del gen, será necesario analizar todo el gen o incluso varios genes. Además, también influirán otros factores como el tamaño del gen y los recursos técnicos del laboratorio.

Por ejemplo, en el caso de la distrofia muscular de Duchenne, la enfermedad está causada por mutaciones en la distrofina, uno de los genes más grandes conocidos. Existen miles de mutaciones identificadas previamente en este gen, por lo que determinar cuál es la mutación en un paciente determinado puede ser muy largo y laborioso. Alternativamente, en el caso de la enfermedad de Huntington, las mutaciones el gen de la huntingtina se localizan siempre en la misma región, de forma que los genetistas saben exactamente qué analizar. La consecuencia es que el análisis genético es mucho más sencillo y rápido.

La calidad del ADN a analizar es un factor importante. En determinadas circunstancias, los laboratorios han de estudiar primeramente la muestra de ADN de alguien fallecido con el fin de identificar la mutación en una familia. Si el ADN de la persona fallecida está muy degradado, esto puede alargar el análisis en el tiempo. En algunos casos puede no ser posible completar el análisis por falta de suficiente ADN.

¿Puede haber errores en los resultados?

Las implicaciones que para un individuo y sus familiares tiene el resultado de un análisis genético obligan a que éste sea realizado con el máximo rigor. Por ello, se toman diversas precauciones para garantizar que el resultado es el correcto. Siempre que se encuentra una mutación, se comprueban los resultados (aunque una buena parte del análisis está automatizado, el genetista revisa todo el proceso). Con frecuencia se repite el análisis para confirmar el resultado. También existen métodos que garantizan que no ha habido confusión o mezcla de muestras. Muchos laboratorios participan en programas de Control de Calidad, lo que contribuye a la realización de análisis genéticos fiables y de calidad.

¿Qué pasa con mi muestra una vez que se ha realizado la prueba?

A menos que el paciente solicite que su muestra se destruya tras la realización de un análisis genético, normalmente ésta se conserva. En cualquier momento el paciente puede pedir información sobre la muestra, solicitar que le sea enviada o que sea destruida. No se utiliza para otros análisis a menos que el paciente dé su consentimiento para ello.

A medida que se suceden los avances técnicos, es posible realizar nuevos análisis sobre muestras previamente almacenadas (si, por ejemplo, el análisis inicial no proporcionó ningún resultado) sobre las que se ha dado consentimiento. De esta forma los pacientes y los clínicos pueden estar seguros de que las pruebas genéticas más actuales están a su disposición. Los laboratorios pueden anonimizar las muestras y utilizarlas para desarrollar nuevas pruebas, o compart irlas como parte de programas de Control de Calidad, a menos que el individuo especifique que no desea que su muestra se utilice con este fin. Como con otras muestras clínicas, el ADN es considerado parte de la historia clínica del paciente y por tanto, material confidencial. Esto supone que sólo está disponible para los profesionales de la salud relevantes.

Algunas personas han expresado su preocupación sobre la posibilidad de que la policía acceda a su ADN. Esto es un hecho extremadamente raro. Si se diera este caso, esto sería posible (como con cualquier otra parte del historial clínico) a través de una orden judicial.

Credits

Este folleto ha sido desarrollado con la ayuda del Dr Ian M Frayling, del Instituto de Genética Médica del Hospital de Gales (Cardiff, UK) y del Dr Domenico Coviello, del Laboratorio de Genética Médica (Fondazione IRCCS, Milán, Italia y del Genetic Interest Group.

Traducido por: Dra Patricia Blanco Arias, Grupo de Medicina Genómica, Uni- versidad de Santiago de Compostela (España)

Agosto 2009

Este trabajo se ha realizado bajo el auspicio de EuroGentest, Contrato Nº 512148 del Sexto Proyecto Marco Europeo.

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