Bases moleculares de hemoglobinopatías en Argentina / Molecular basis of hemoglobinopathies in Argentina / Bases moleculares de hemoglobinopatias na Argentina

Durante el desarrollo de un individuo se expresan distintas cadenas de globina de tipo a y no-a, que se combinan en tetrámeros para formar hemoglobina. Los genes que las codifican se organizan en familias. Distintas mutaciones afectan los genes que codifican las cadenas de globina: si provocan alteraciones cualitativas originan cuadros de hemoglobinopatías estructurales, si disminuyen las síntesis de las cadenas de globina, talasemias, y si tienen ambos efectos, hemoglobinopatías talasémicas. El propósito de este trabajo es presentar las bases moleculares de las hemoglobinopatías en Argentina, en un total de 862 muestras, en base a los estudios moleculares realizados en este laboratorio a partir del estudio de 910 muestras de pacientes. En nuestro medio, la Hb S es la hemoglobinopatía estructural más frecuente, las ß-talasemias presentan una distribución similar a la cuenca del Mediterráneo y las a-talasemias están intrínsecamente relacionadas a la ascendencia de los afectados. Las bases moleculares de las hemoglobinopatías son variadas. Mientras que en las hemoglobinopatías estructurales y ß-talasemias predominan las mutaciones puntuales, en las a-talasemias predominan las deleciones. Se describen mutaciones nóveles (cambios puntuales, deleciones y duplicaciones) que se presentan como eventos aislados con herencia recesiva o dominante. Es necesaria la interacción entre el médico hematólogo, el laboratorio bioquímico, el laboratorio molecular y el médico genetista, para llegar al diagnóstico certero de estos cuadros que permitirán reducir la incidencia de las formas severas.

Functional hemoglobin is a tetramer composed of 2 a and 2 non-a chains, encoded by genes that are organized in clusters and are expressed sequentially through development. There are multiple mutations described that affect these genes: if the sequence variant leads to a qualitative alteration, the resulting effect is a structural hemoglobinopathy, if it decreases the synthesis of the globin chains, thalassemia, and if it affects both the quality and quantity of the globin chain, the consequence is a thalassemic hemoglobinopathy. The aim of this paper is to present the molecular bases of hemoglobinopathies in Argentina, determined in 862 patients, based on the results of the molecular studies carried out in our laboratory from the analysis of 910 samples. Hb S is the most frequent structural hemoglobinopathy, ß-thalassemia mutations exhibit a pattern similar to the one displayed by Mediterranean basin populations, and a-thalassemia mutations are intrinsically related to the ancestry of those affected. These syndromes exhibit diverse molecular bases: structural hemoglobinopathies and ß-thalassemia are a consequence, mostly of point mutations, whereas in a-thalassemia deletions prevail. Novel mutations (point changes, deletions and duplications) that occurred as isolated events, with recessive or dominant inheritance, were described. Interaction between the hematologist, the geneticist and both the clinical and molecular biology laboratories is necessary to reach an accurate diagnosis of these syndromes and reduce the incidence of severe forms.

Durante o desenvolvimento de um indivíduo expressam-se diversas cadeias de globina de tipo a e não-a, que se combinam em tetrámeros para formar hemoglobina. Os genes que as codificam são organizados em famílias. Diferentes mutações afetam os genes que codificam as cadeias de globina: se provocarem alterações qualitativas originam quadros de hemoglobinopatias estruturais, se diminuírem as sínteses das cadeias de globina, talassemias, e se tiverem ambos os efeitos, hemoglobinopatias talassêmicas. O propósito deste trabalho é apresentar as bases moleculares das hemoglobinopatias na Argentina, num total de 862 amostras, com base nos estudos moleculares realizados neste laboratório a partir do estudo de 910 amostras de pacientes. No nosso meio, a Hb S é a hemoglobinopatia estrutural mais frequente, as ß-talassemias apresentam uma distribuição similar à bacia do Mediterrâneo e as a-talassemias estão intrinsecamente relacionadas com a ascendência dos afetados. As bases moleculares das hemoglobinopatias são variadas. Enquanto nas hemoglobinopatias estruturais e ß-talassemias predominam as mutações pontuais, nas a-talassemias predominam as deleções. Descrevem-se mutações incipientes (mudanças pontuais, deleções e duplicações) que se apresentam como eventos isolados com herança recessiva ou dominante. É necessária a interação entre o médico hematólogo, o laboratório bioquímico, o laboratório molecular e o médico geneticista, para chegar ao diagnóstico certo desses quadros que permitirão reduzir a incidência das formas severas.

Regulación de expresión de genes de la familia de ß-globina humana, útil en la búsqueda de nuevos blancos terapéuticos para tratamiento de hemoglobinopatías / Regulation of the ß-globin gene family expression, useful in the search for new therapeutic targets for hemoglobinopathies

Durante la etapa embrionaria, el desarrollo fetal y la vida posnatal se expresan isoformas funcionalmente distintas de hemoglobina, producto de la combinación de cadenas polipeptídicas sintetizadas a partir de los distintos genes que componen las familias de α- y β-globina. En función de que la presencia de altos niveles de hemoglobina fetal (Hb F) es beneficiosa en síndromes falciformes y talasémicos graves, se plantea revisar las bases de la regulación de la expresión de los genes de la familia de β-globina, en particular los genes que codifican las cadenas de γ-globina (HBG1 y HBG2). En este trabajo se revisan los conocimientos sobre factores de transcripción y reguladores epigenéticos que gobiernan los eventos de encendido y apagado de los genes de la familia de β-globina. Se espera que la consolidación de estos conocimientos permita hallar nuevos blancos terapéuticos para el tratamiento de hemoglobinopatías.

Different hemoglobin isoforms are expressed during the embryonic, fetal and postnatal stages. They are formed by combination of polypeptide chains synthesized from the α- and β- globin gene clusters. Based on the fact that the presence of high hemoglobin F levels is beneficial in both sickle cell disease and severe thalassemic syndromes, a revision of the regulation of the β-globin cluster expression is proposed, especially regarding the genes encoding the γ-globin chains (HBG1 and HBG2). In this review we describe the current knowledge about transcription factors and epigenetic regulators involved in the switches of the β-globin cluster. It is expected that the consolidation of knowledge in this field will allow finding new therapeutic targets for the treatment of hemoglobinopathies.

Bases moleculares de alfa-talasemia en la Argentina

La α-talasemia, es uno de los desórdenes hereditarios más frecuentes mundialmente. Al presente, el diagnóstico molecular es la única herramienta que permite el diagnóstico certero. El propósito de este trabajo fue caracterizar las bases moleculares de estos síndromes en nuestro medio, y establecer relaciones genotipo-fenotipo. Mediante la complementación de distintas técnicas de biología molecular e hibridación fluorescente in situ (FISH), se logró poner en evidencia la presencia de mutaciones α-talasémicas en 145 de 184 (78.8%) pacientes estudiados con perfil hematológico compatible con α-talasemia. Dentro de este grupo, las deleciones correspondieron al defecto genético más frecuente, prevaleciendo la mutación -α3.7 en genotipos heterocigotas y homocigotas. Asimismo, en pacientes con fenotipo α0 las deleciones prevalentes fueron -MED y -CAL/CAMP. Este estudio permitió también describir una deleción de la región sub-telomérica en un paciente con α-talasemia y retraso mental. En el 7.6% de los pacientes caracterizados clínicamente como posibles α-talasémicos (microcitosis con valores de Hb A2 inferiores al 3.5%), se hallaron mutaciones β-talasémicas en estado heterocigota. Se lograron establecer perfiles hematológicos asociados a los genotipos α+ y α0 para pacientes adultos y niños. Esperamos que este trabajo pueda servir como guía para reconocer posibles portadores α-talasémicos. También permite destacar el trabajo en conjunto de médicos hematólogos, el laboratorio (bioquímico y de biología molecular) y de los médicos genetistas, con el fin de proporcionar adecuado consejo genético.

The α-thalassemia is one of the most common hereditary disorders worldwide. Currently, molecular diagnostics is the only available tool to achieve an accurate diagnosis. The purpose of this study was to characterize the molecular bases of these syndromes in our environment and to establish genotype-phenotype associations. Through a combination of different molecular techniques and fluorescent in situ hybridization (FISH),we were able to find α-thalassemic mutations in 145 of the 184 patients (78.8%) studied with hematological parameters compatible with α-thalassemia. Deletions of the a-globin genes resulted the major molecular cause of the disease, and the most frequent mutation was -α3.7, found in homozygous and heterozygous genotypes. In patients with α0 phenotypes, other prevalent mutations were -MED and -CAL/CAMP. The description of a sub-telomeric deletion in a patient with α-thalassemia and mental retardation was also achieved. β-thalassemic mutations in heterozygous state were found in 7.6% of the patients, who presented α-thalassemic clinical features (microcytosis and Hb A2 levels below 3.5%). Hematologic profiles for the α+ and α0 genotypes were established for adult and pediatric patients. Hopefully, this work will provide guidelines for the detection of possible α-thalassemic carriers. It also highlights the collaborative work of hematologists, the biochemical and molecular biology laboratory and genetists, in order to provide appropriate genetic counseling.

El impacto de la genética molecular en la clínica médica / The impact of the molecular genetics in the medical clinic

El desarrollo de la biología molecular en los últimos veinte años, con la aplicación de la ingeniería genética permite actualmente diagnosticar las alteraciones moleculares de una serie de enfermedades hereditarias y demostrar la presencia de diferentes agentes infecciosos en los más variados fluidos orgánicos. La amplificación de fragmentos de ADN por la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) hace posible diagnosticar con gran precisión y sensibilidad siendo su mayor utilidad la identificación de portadores sanos heterocigotas de enfermedades recesivas.