Diagnóstico de Doenças Genéticas em Animais

DIAGNÓSTICO DE DOENÇAS GENÉTICAS Profa MSc Alana Nunes Mendonça Zootecnista Mestre em Nutrição Animal 2023 Doenças causadas por Anomalia nos genes Anomalia nos cromossomos Erro celular Ação de fatores ambientais Podem ser condicionadas por Um único par de genes Caráter poligênico ou multifatorial Fruto de combinações dos efeitos genéticos e de ambiente Geralmente são ocasionadas por genes recessivos É necessário que o indivíduo seja homozigoto recessivo para expressar a doença DOENÇA GENÉTICA EM ANIMAIS DOENÇAS CROMOSSÔMICAS Cromossomos sofrem modificações em sua estrutura e número Síndrome de Down DOENÇAS MONOGÊNICAS Alteração na sequência de DNA de um único gene mutações Doenças hereditárias ou monogênicas Anemia falciforme Fibrose cística Hemofilia Distrofia muscular Maioria das anomalias genéticas importantes para a clínica veterinária DOENÇAS POLIGÊNICAS Produzidas pela combinação de fatores ambientais e mutações em vários genes geralmente de diferentes cromossomos Doenças multifatoriais Fatores ambientais e estilo de vida Diabetes câncer hipertensão obesidade DOENÇA GENÉTICA EM ANIMAIS Mecanismos pelos quais os defeitos genéticos serão transmitidos de geração a geração Herança Autossômica Recessiva Herança Autossômica Dominante Herança Ligada ao Cromossomo X PADRÕES DE HERANÇA Os indivíduos afetados tem duas cópias do alelo mutante 1 materno e 1 paterno O fenótipo é expresso em homozigose recessiva Albinismo Indivíduo Aa Portador assintomático HERANÇA AUTOSSÔMICA RECESSIVA Um alelo portador da doença é suficiente para expressar o fenótipo homozigoto ou heterozigoto O fenótipo aparece em todas as gerações e toda pessoa afetada tem um genitor afetado Pais fenotipicamente normais não transmitem a característica para seus filhos O fenótipo tem incidência semelhante em ambos os sexos Polidactilia HERANÇA AUTOSSÔMICA DOMINANTE Transmissão de características genéticas ou genes pelo cromossomo sexual X Nos machos Genes agem como dominantes com apenas um alelo no cromossomo X se desenvolve a doença Nas fêmeas Genes agem como herança recessiva os 2 X devem ser afetados com o alelo Daltonismo Hemofilia HERANÇA LIGADA AO CROMOSSOMO X D Dominante Normal d Recessivo Daltônico Indivíduo Dd Portador assintomático DALTONISMO São aqueles que estão sujeitos a processos de mutação ou de reorganização que provocam alterações na expressão fenotípica Alelos deletérios Alelos que causam doenças genéticas ou que reduzem a taxa de reprodução ou de sobrevivência de um organismo Muitos são oriundos da mutação de alelos normais e se comportam como recessivos GENES DELETÉRIOS OU LETAIS Portadores assintomáticos O risco de uma doença genética só existe para a prole Herança autossômica recessiva ou recessiva ligada ao X Portadores sintomáticos ou présintomáticos O risco existe tanto para a prole e para eles mesmos Herança autossômica dominante PORTADORES DE GENES DELETÉRIOS Cor da pelagem em equinos Gene W Responsável pela pelagem branca Alelo W Heterozigoto Ww Mascara os demais genes pelagem branca Homozigoto recessivo ww Permite expressão dos demais genes Dominante homozigoto WW Tornase letal com morte embrionária Leva a deficiência de assimilação do cobre e o feto morre de anemia reabsorvido ou abortado GENES LETAIS OBRIGATÓRIOS DUMPS Deficiência da Uridina Monofosfato Sintetase Mutação no gene da enzima UMPS resultando em sua total deficiência Enzima utilizada na síntese de pirimidinas para DNA e RNA Comprometimento na produção de DNA e RNA Embriões homozigotos para o alelo mutante herança autossômica recessiva Não produzem a enzima UMPS nem DNA e RNA Morte por volta do 40º dia de vida Heterozigotos Aparentemente normais Possuem apenas metade da atividade normal da enzima GENES LETAIS OBRIGATÓRIOS CVM Complexo de Má Formação Vertebral Embriões homozigotos recessivos Gene SLC35A3 Raramente nascem Prematuros de 1 a 2 semanas Baixo peso ao nascimento encurtamento da coluna cervical e torácica e má formação cardíaca GENES LETAIS OBRIGATÓRIOS BLAD Deficiência de Adesão Leucocitária Bovina Mutação recessiva no gene CD18 Disfunção dos glóbulos brancos causando deficiência do sistema imune Severas e recorrentes infecções bacterianas como pneumonia Animais homozigotos Crescimento retardado perda de dentes comprometimento do sistema imune e morrem ainda jovens geralmente de pneumonia Animais heterozigotos Desenvolvimento normal Podem transmitir o alelo à progênie Acasalar com animais não portadores ou descarte CLAD mesma doença em cães GENES SEMILETAIS Vacas Jersey 1 ACONDROPLASIA Crescimento anormal dos ossos animais magros e de pelo arrepiado devido a distúrbios metabólicos 2 AUSÊNCIA DE TETAS Úbere deformado com uma só teta do lado esquerdo Recessivo 3 CASCOS ESPARRAMADOS Causa dor quando o animal caminha obrigandoo a andar de joelhos Recessivo GENES SUBLETAIS Lista de enfermidades genéticas em bovinos especificando raças acometidas defeito apresentado e modo de herança Dermatose acontolítica mecanobolhosa Áreas de desprendimento da epiderme Miotonia hereditária Aumento de volume dos músculos dos membros e dos músculos superficiais de todo o corpo DOENÇAS GENÉTICAS EM BÚFALOS Síndrome do Estresse Suíno ou hipertermia maligna suína Doença monogênica recessiva que se caracteriza por uma desordem neuromuscular Um locus autossómico único denominado gene halotano HAL e atualmente chamado gene receptor da ryanodina RYR1 Quatro condições clínicas Síndrome de estresse suíno Necrose muscular aguda Hipertermia maligna morte súbita Síndrome dos músculos macios pálidos e exsudativos PSE Predominantemente em animais Pietrain e a algumas linhagens de Landrace DOENÇAS GENÉTICAS EM SUÍNOS Descritas 102 doenças geneticamente transmissíveis Doenças do 6 panel Painel Genético de Doenças Paralisia Periódica Hipercalêmica HYPP Astenia Dérmica Regional Hereditária Equina HERDA Miopatia de Estoque de Polissacarídeo 1 PSSM1 Deficiência da Enzima Ramificadora de Glicogênio GBED Hipertermia Maligna HM Miosite Imunomediada IMM Testes genéticos para identificar animais Livre sem mutação Portador apresenta uma cópia da mutação Afetado apresenta a doença DOENÇAS GENÉTICAS EM EQUINOS Gatos 319 doenças genéticas 134 seguramente seguem o padrão de herança mendeliana 50 com padrão de mutação conhecido Cães 653 doenças genéticas 263 são de herança simples 193 já possuem os genes identificados DOENÇAS EM CÃES E GATOS Exemplo de doença genética em cães Mielopatia degenerativa e Cardiomiopatia dilatada Doenças condicionadas por mutações autossômicas recessivas Acasalamento entre dois animais heterozigotos para esses genes Clinicamente normais mas portadores do genes mutados DOENÇAS GENÉTICAS Acasalamento entre dois animais heterozigotos Doença autossômica recessiva Mielopatia degenerativa a e Cardiomiopatia dilatada b Diversas técnicas Diferentes vantagens e desvantagens Habilidade e experiência necessárias Técnicas com melhores resultados para doenças específicas Análises de Pedigree Testes Citogenéticos Teste Metabólicos Análise de DNA Molecular COMO IDENTIFICAR DOENÇAS GENÉTICAS Pedigree Heredogramas Representações do mecanismo de transmissão das características e doenças dentro de uma família Detecção dos portadores de genes deletérios segundo a genealogia COMO IDENTIFICAR DOENÇAS GENÉTICAS Citogenética Estudo dos cromossomos número estrutura e herança Correlaciona os tipos de alterações cromossômicas com a apresentação clínica dos pacientes Estudo dos cariótipos Microscopia óptica de alta resolução e processamento de imagens Cromossomos metafásicos Estágio mais condensado Metáfase COMO IDENTIFICAR DOENÇAS GENÉTICAS Bandas Q Cromossomas são corados sem qualquer tipo de prétratamento utiliza luz ultra violeta avalia morfologia Regiões brilhantes são ricas em AT Detecção de deleções inversões e duplicações Bandas G Cromossomas são prétratados Coloração é permanente Faixas escuras DNA rico em bases AT e poucos genes ativos Faixas claras DNA rico em bases GC e muitos genes ativos Detecção de deleções inversões e duplicações ANÁLISE CITOGENÉTICA TÉCNICA DE BANDEAMENTO Bandas C Marca seletivamente a heterocromatina Estudo dos polimorfismos que envolvem a região dos centrômeros Bandas T Marcam as regiões teloméricas extremidade terminal Avaliar a estabilidade e a integridade cromossômicas ANÁLISE CITOGENÉTICA TÉCNICA DE BANDEAMENTO Bandas NOR Cromossomos são corados por prata nas regiões satélites região organizadora do nucléolo constrição secundária ANÁLISE CITOGENÉTICA TÉCNICA DE BANDEAMENTO Técnica de FISH Fluorescent in situ Hybridization Hibridização in situ Fluorescente Técnica mais precisa para identificar microdeleções rearranjos cromossômicos e oncogenes Detecta anomalias numéricas e estruturais Resolução 50x maior que bandeamento de alta resolução Micro deleção de gene no cromossomo Sondas de DNA marcadas com oligonucleotídeos fluorescentes localizam uma micro região da sequência gênica no DNA alvo e detectam alteração mais específica e diminuta ANÁLISE CITOGENÉTICA FISH Técnicas de bandeamento cromossômico Corantes que coram seletivamente o DNA e cada par cromossômico Sondas Cosmídeos Estudo de microdeleções Paint Probes Identificação de translocação aneuploidias e rearranjos Sondas DNA AlfaSatélite Detecção de genes específicos Enumeração de cromossomos Identificação de aneuploidias e rearranjos ANÁLISE CITOGENÉTICA Bandeamento colorido de cromossomos por fluorescência w Identifica aberrações cromossômicas não diagnosticadas por métodos de citogenética convencional e por FISH Detecta principalmente translocações Classifica todos os cromossomos Utilizada em detecção de tumores CARIOTIPAGEM ESPECTRAL SKY Testes metabólicos Diagnóstico bioquímico em fase sintomática Permite determinar a etiologia da doença Diversos tipos de exames para análise de Vias metabólicas Produtos de metabolismo Organelas Após detecção bioquímica da doença pode ser realizado o diagnóstico molecular Análise no DNA ou RNA COMO IDENTIFICAR DOENÇAS GENÉTICAS Utilização de marcadores genéticos 1 Observação do fenótipo doença 2 Utilização de isoenzimas 3 Marcadores de DNA RFLP Minissatélites RAPD Microssatélites AFLP 4 Sequenciamento de DNA SNP COMO IDENTIFICAR DOENÇAS GENÉTICAS Análise de DNA Molecular Técnicas mais comuns Amplificação enzimática do DNA PCR Digestão da fita de DNA genômico ou produto de PCR com enzimas de restrição Separação eletroforética do DNA ou do produto de PCR Hibridação do DNA ou fragmentos de PCR com sondas oligonucleotídicas DNA marcado com fósforo radioativo COMO IDENTIFICAR DOENÇAS GENÉTICAS Importância da precocidade dos exames com marcadores para detectar doenças genéticas Detecção de Falso Positivo Resultados positivos para a doença Detecta animais infectados que ainda não iniciaram a sintomatologia clínica Detecta animal portador subclínico Possuem o agente infeccioso e o dispersam pelo ambiente mas não desenvolvem a doença Animal infectado poderia permanecer assintomático porque o agente foi eliminado pelo sistema imune Ferramenta de edição do DNA Corrigir mutações ou excluílas do DNA Inativação de genes que provocam doenças Técnica Crisper ou Crispr Enzima Cas9 corta ambas as hélices do DNA Trecho de RNA funciona como guia Utiliza a própria maquinaria de reparo celular para substituir ou deletar a base com a mutação Dificuldade Próprio organismo pode substituir base por outra indesejável O sistema de reparo pode inserir ou deletar bases de DNA causando efeitos inesperados É POSSÍVEL CURAR DOENÇA GENÉTICA Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas CRISPR Técnica Prime Editing Enzima Cas9 corta apenas uma fita de DNA Trecho de RNA funciona como guia Edição ocorre no local do corte através da ação de uma enzima transcriptase Utilização na Terapia Gênica Tratamento que se baseia na modificação do DNA do paciente para correção de genes defeituosos levando à cura de doenças É POSSÍVEL CURAR DOENÇA GENÉTICA Técnica possui potencial para corrigir 89 de 75 mil doenças genéticas transmissíveis hereditariamente PRIME EDITING